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制氮機(jī)在激光切割中的應(yīng)用

目錄：行業(yè)動(dòng)態(tài)點(diǎn)擊率：發(fā)布時(shí)間：2017-03-25 16:31:31

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氧氣輔助燃燒增加熱量，提高了切割厚度。優(yōu)勢(shì)在于低成本，主要應(yīng)用于碳鋼
 
。氮?dú)獠惠o助燃燒，熔化區(qū)域溫度較低，適合加工鋁、黃銅等低熔點(diǎn)材料。氮
 
氣保護(hù)切縫不被氧化，還可用于不銹鋼的無(wú)氧化切割，加工范圍見表1。 
表1 激光切割加工范圍
材料           輔助氣體            最大切割厚度/mm 
碳鋼             O2                   16～20 
不銹鋼           O2                    6～10 
不銹鋼           N2                    8～12 
硬鋁             N2                    4～8 
軟鋁             N2                    2～6 
黃銅             N2                    3～4 
 
二、氮?dú)馇懈钜?nbsp;
氮?dú)馇懈钜蜃陨淼奶攸c(diǎn)，切割條件和氧氣切割有著明顯的差異。經(jīng)過(guò)兩年多的
 
實(shí)際應(yīng)用，我們通過(guò)實(shí)踐逐步掌握了氮?dú)馇懈畹囊亍?nbsp;
1.氣體參數(shù) 
氣壓和噴嘴決定了切斷面的表面粗糙度、毛刺。適當(dāng)增加氣壓有利于排渣，但
 
過(guò)大則會(huì)增加表面粗糙度值。氮?dú)馇懈顚?duì)于氣體參數(shù)有如下要求：（1）氣壓 
 
氮?dú)獠粎⑴c燃燒，用于吹掉相對(duì)溫度較低的液態(tài)材質(zhì)，需要（10～14）*105Pa
 
的高氣壓。而氧氣切割的壓力一般不超過(guò)4*105Pa。（2） 噴嘴 氮?dú)馐褂酶邏?/div>
 
，要求較大的噴嘴直徑以保證出氣量。例如切割2mm厚的不銹鋼，氧氣使用噴嘴
 
HK10（? 10mm），氮?dú)鈩t要求HK15（?15mm）。（3）純度氮?dú)饧兌葘?duì)切割質(zhì)量
 
有很大影響（見表2），所含氧氣影響切割質(zhì)量。而水分則會(huì)對(duì)激光器造成危 
 
害，因此氣體級(jí)別至少應(yīng)保證在4.5級(jí)。 
2.切割參數(shù) 
切割參數(shù)、加工程序相互獨(dú)立，方便了參數(shù)的調(diào)整。豐富的參數(shù)可控制切割過(guò)
 
程的各個(gè)方面，是決定切割質(zhì)量的關(guān)鍵所在。氮?dú)馇懈詈脱鯕馇懈钜蚣庸し绞?/div>
 
上的差異，對(duì)下列切割參數(shù)有著不同的要求。 
表2 氮?dú)饧兌群颓懈钯|(zhì)量的關(guān)系 
氣體級(jí)別         氣體純度（%）            氧氣含量*10-6               
 
  水含量*10-6              切割斷面面質(zhì)量 
2.8                 ≥99.8                   ≤500                    
 
     ≤20                  無(wú)氧氣，表面微黃 
3.5                 ≥99.95                  ≤100                    
 
     ≤10                  無(wú)氧化，沒有光澤 
4.5                 ≥99.995                 ≤10                     
 
     ≤5                   無(wú)氧化，斷面光亮 
5.0                 ≥99.9999                ≤3                      
 
     ≤5                   安全無(wú)氧化，斷面有光澤 
（1） 速度 氮?dú)馇懈顑H僅依靠激光熔化材料，需要時(shí)間較長(zhǎng)，切割速度較氧氣
 
切割慢。 
（2） 功率 氮?dú)馇懈钜蟾吖β时ＷC持續(xù)的村質(zhì)熔化。一律在100%左右。 
（3） 焦點(diǎn)位置 氮?dú)馇懈钔耆揽考す饽芰?，焦點(diǎn)下移能夠增強(qiáng)光束能量，要
 
求焦點(diǎn)接近板材的底端。氧氣切割則要求焦點(diǎn)在板材表面。 
（4） 穿孔氣壓到切割氣壓的轉(zhuǎn)換時(shí)間 氮?dú)馇懈顣r(shí)穿孔氣壓為2*105Pa，和切
 
割氣壓有很大差距。氣壓陡然上升容易導(dǎo)致激光斷弧。提供幾十毫秒的緩沖時(shí)
 
間使氣壓平衡過(guò)渡，保證切割質(zhì)量。氧氣切割時(shí)穿孔氣壓和切割氣壓差距很小
 
，不需要提供這個(gè)轉(zhuǎn)換時(shí)間。 
（5） 加速因子 切割改變方向時(shí)的加速度。氮?dú)馇懈顣r(shí)因能量需求增加，所以
 
一般低于1m/s2，而且隨厚度的增加而急劇降低。氧氣切割時(shí)為一般1m/s2左右
 
，而且不隨厚度劇烈變化，而是小幅下降。 
三、氮?dú)馇懈畹膽?yīng)用 
氮?dú)馇懈钤趯?shí)際生產(chǎn)中解決了許多加工難題，并且將加工范圍擴(kuò)大到了鋁、黃
 
銅等氧氣切割很難加工的領(lǐng)域。下面介紹一下它在各種材料、領(lǐng)域中的應(yīng)用。 
1.碳鋼 
碳鋼使用氧氣切割。表面溫度因?yàn)樘驾o助熔化、氧氣助燃而非常高。當(dāng)切割尖
 
銳角、直徑小于料厚的孔時(shí)，狹小的區(qū)域內(nèi)集中了過(guò)多的熱量，使切割質(zhì)量無(wú)
 
法保證。氮?dú)獠惠o助燃燒，加之具有的冷卻作用，適合解決這類加工難題，能
 
夠提高產(chǎn)品質(zhì)量。 
2.不銹鋼 
從成本考慮，切割邊氧化不影響使用的不銹鋼零件采用氧氣切割。但不銹鋼中
 
合金元素Ni等的含量較大，熔化物粘度大，流動(dòng)性差，氧氣切割時(shí)較低的氣壓 
 
容易導(dǎo)致粘渣等質(zhì)量缺陷。焊接不銹鋼時(shí)氧化層嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量，特別是氬
 
弧焊。氮?dú)馇懈钐峁┑膬?yōu)質(zhì)無(wú)氧化斷面，滿足了不銹鋼焊接對(duì)切割斷面的高要
 
求。 
3.鋁、黃銅 
鋁、黃銅對(duì)激光有著高反射率、低吸收率，要求高功率來(lái)熔化材料。而且要配
 
備反射吸收裝置，使不平線性波不反射回透鏡，來(lái)保護(hù)激光器的安全。要求氮
 
氣切割。 
鋁的熔點(diǎn)較低，3mm厚以下的可用氧氣切割，但質(zhì)量很差，斷面而且毛刺堅(jiān)硬。
 
使用氮?dú)馇懈顢嗝婀饣?mm厚以下能夠獲得沒有獲得毛刺的效果。鋁粘 性大
 
加上的熱傳導(dǎo)性，熔化物可能沒來(lái)得及吹走就已經(jīng)冷卻了，所以容易出現(xiàn)毛刺
 
。通過(guò)調(diào)整焦點(diǎn)，升高氣壓，降低速度來(lái)降低表面粗糙度值，以保證毛刺可輕
 
易清 除。 
4.刻蝕 
刻蝕是一種特殊切割，能量只有基本功率的5%。它僅對(duì)材料表面發(fā)生作用，主
 
要用來(lái)刻蝕標(biāo)記。氧氣刻蝕溫度高度，有時(shí)表面出現(xiàn)焊渣。集中刻蝕還會(huì)因熱
 
量集中而損傷零件表面。氮?dú)饪涛g光亮且不損傷表面，可用來(lái)刻蝕要求較高的
 
說(shuō)明文字。 
四、結(jié)語(yǔ) 
氧氣切割厚度大、成本低，主要應(yīng)用于碳鋼。氮?dú)獾睦鋮s、保護(hù)作用提高了切
 
割質(zhì)量，并且在不銹鋼、鋁、黃銅的切割中取得良好效果，解決了許多加工難
 
題。 
另外，不輔助燃燒的特點(diǎn)還能用來(lái)加工木材、有機(jī)玻璃等特殊材料，有著廣闊
 
的應(yīng)用前景。
 
特洛伊制氮機(jī)為企業(yè)節(jié)省成本，更穩(wěn)定方便的使用氮?dú)猓?/div>
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