激光切割技術(shù)需要輔助氣體的了解:
        需要使用輔助氣體進(jìn)行激光切割是因?yàn)?，聚焦光束在焦點(diǎn)附近所產(chǎn)生了熔融金屬，使用氣體壓力可以從切割區(qū)域把熔融的金屬吹走。這種方法在加工低鋁鋼時(shí)效果最好，當(dāng)加熱溫度高于燃點(diǎn)時(shí)，該加工過(guò)程從材料的熱反應(yīng)過(guò)程中吸收額外能量。這樣，使用輔助氣體時(shí)，激光功率將更低，稱為激光熔融切割。使用氧氣作為輔助氣體來(lái)切割碳素鋼可用來(lái)加工厚度達(dá)40 mm的材料。

        碳素鋼的二維切割主要使用的是CO2激光器，因?yàn)樗軌虻玫阶罴训某杀拘б?，?duì)1 mm厚的金屬其切割速度為10 m/min，6 mm厚的為 3 m/min，15 mm厚的為1 m/min。

        在厚碳鋼板加工中，氧氣的主要作用是輔助鋼板的鍛燒過(guò)程。此外，它也有助于清除熔融的材料。通常來(lái)說(shuō)，輔助氣體的壓強(qiáng)和體積都很小。例如，通常6-8 PSI 的氧氣可以加工1 5/8英寸厚的鋼板。氧氣的氣壓太大的話容易帶來(lái)燃燒過(guò)程的不可控性。一旦燃燒過(guò)程開(kāi)始，只需要很少的氧氣就能維持該過(guò)程。然而，熔化的材料必須通過(guò)輔助氣體的流動(dòng)來(lái)清理。如果使用標(biāo)準(zhǔn)的噴嘴，輔助氣體管道內(nèi)的沖擊波會(huì)導(dǎo)致切口邊緣有條紋和溝槽。而使用環(huán)形流噴嘴可以避免這個(gè)問(wèn)題。

高壓惰性氣體輔助切割過(guò)程

        當(dāng)切割高合金鋼和合金鋁時(shí)，通常使用惰性氣體(氮?dú)?，氬?作為輔助切割的氣體，這樣，切割過(guò)程就僅取決于激光光束的能量。所以，激光功率會(huì)比使用氧氣作為輔助氣體時(shí)更大。高壓切割過(guò)程并不會(huì)對(duì)切口產(chǎn)生氧化的效果，這對(duì)于切割后將進(jìn)行焊接的情況來(lái)說(shuō)很重要。目前在工業(yè)領(lǐng)域，激光熔融切割被用于厚度達(dá)25 mm的材料加工。對(duì)于1 mm厚的材料來(lái)說(shuō)，典型的切割速度是，達(dá)8 m/min，對(duì)3 mm厚的材料來(lái)說(shuō)，速度為4.5 m/min，對(duì)于8 mm厚的材料來(lái)說(shuō)，速度為1.5 m/min。

        在這些應(yīng)用中，高壓氮作為輔助氣體被用來(lái)隔絕切口與外界氧氣的接觸，并且從切口處把熔融的材料快速的吹干凈。切割不銹鋼時(shí)，輔助氣體壓強(qiáng)范圍從300到400 PSI。更薄的不銹鋼可以使用低壓強(qiáng)氣體，范圍為100-200 PSI。

輔助氣體成本

        有很多方法可以提供氧氣和氮?dú)?。?shí)際上氧氣和氮?dú)獾膯挝怀杀臼呛茴愃频?。使用氮?dú)鈦?lái)作為輔助氣體時(shí)花費(fèi)更大，因?yàn)榍懈钸^(guò)程消耗了更多的氣體，但是，它可以得到“干凈的切口”，而不用二次加工來(lái)進(jìn)行修整。通過(guò)選擇不同的供氣方式，氣體成本可以得到降低；高壓氣缸的單位成本比其他各種不同的供氣系統(tǒng)要來(lái)的貴。而且氣缸供氣還需要租金，使用的氣體存儲(chǔ)體積越大，租金越高。

        一些應(yīng)用中，空氣(氧-氮混合氣體)也可以用來(lái)作為輔助氣體。壓縮空氣是現(xiàn)有的CO2激光切割設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程的一部分。在傳輸光束的過(guò)程中，空氣起到凈化光束的作用，它防止外部污染物進(jìn)入密閉的光路中。用于凈化光束的空氣還可以保證光學(xué)元件的清潔度，從而延長(zhǎng)光學(xué)元件的壽命?？諝膺€與氣閥，氣缸，傳動(dòng)裝置相連，可以發(fā)揮氣動(dòng)開(kāi)關(guān)，光束衰減和裝夾的作用。某些材料可以被切割得更快。在這些實(shí)例中，空氣必須是干凈，干燥且經(jīng)過(guò)濾的。對(duì)于空氣輔助切割來(lái)說(shuō)，可切割材料有厚度上的限制。通常是3 mm或者更薄，而且，空氣輔助切割會(huì)稍微在切口表面留下氧化痕跡。雖然比氧氣或氮?dú)庖阋?，但是空氣的供給還是需要用電力來(lái)實(shí)現(xiàn)所需的氣體壓強(qiáng)和體積。

        不論選擇何種氣體，這方面的成本通常是小于總成本的10%?？諝馐亲畋阋说?，但是使用的范圍很有限，氮?dú)馐亲钯F的，但是可以產(chǎn)生干凈的切口而不需要二次加工。