激光切割行业辅助气体净化应用介绍

2020-11-23

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激光切割专用油水分离器

激光切割行业辅助气体净化应用介绍

激光切割介绍

利用高功率密度激光束照射被切割材料，使材料很快被加热至汽化温度，蒸发形成孔洞，随着光束对材料的移动，孔洞连续形成宽度很窄的（如 0.1mm 左右）切缝，完成对材料的切割。

激光切割原理

激光切割辅助气体作用

激光切割机在运行过程中，经常用到的辅助气体有：氮气、氧气和空气。它们的作用主要有两个方面：第一、清理工件溶渣，加快切割头的散热；第二、气体对切割的性能如切割速度、厚度等有一定的影响。

1.氧气：氧气有很强的助燃效果，因而它可以加快激光切割的速度，因而它适用于碳钢、高张力板、较厚的不锈钢、电镀钢板、铜、铜合金等。

2.氮气：采用氧气切割时，会形成氧化膜从而提高反射材料的光速光谱吸收因数，切口端面容易发黑或呈现暗黄色。而采用氧气会防止氧化膜的生成，无氧化切割面具有可以直接进行熔接、涂抹，耐腐蚀性强等特点，切口端面发白。

3.压缩空气：压缩空气中约含有 20%的氧气，空气压缩机压缩空气便可使用，不产生成本。但使用空气辅助切割的效率以及质量远不及氧气。同时切割面也会出现微量氧化膜。可用于铝、铝合金、黄铜、电镀钢板等金属材料的切割。

但需要注意的是，不论你选择什么类型的辅助气体，压力的调节很重要。当你在适当的气压上切割时，会很好的提升切割效率和切割质量。反之，如果气压过大，反而会减缓切割速度，气压过小，将不能很好的清洁工件，造成熔渣对镜片的损伤等。

激光切割辅助气体要求

辅助气体是指从切割机割嘴里喷岀来的气体，常用的有压缩空气、氮气、氧气三种。辅助气体对激光切割的作用是非常大的，它可以把切割件被融化、汽化的部分吹走，也可以把切割过程中产生的烟雾吹走，从而减小工件切割的阻碍。不同厚度、不同材质的材料对辅助气体的压力和流量要求不一样，切割碳钢一般选择氧气，而切割不锈钢则选择氮气。

切割碳钢时，梅曼科技认为，辅助气体氧气的纯度一般要求在 99.5%以上，压力和流量则根据割嘴的型号、板材的厚度来定，通常情况下，压力要求在 0.3-0.8Mpa。流量的要求则比较复杂，比如说切割 22mm 厚的碳钢，有些厂家就要求必须达到 10M3/h。氧气在碳钢切割过程中的作用是助燃和吹掉切割的融熔物。

切割不锈钢时，梅曼科技认为，辅助气体氮气的纯度要求在 99.999%以上，压力的要求也较大，在 1Mpa 以上，如果是切割 12mm 以上的不锈钢板，压力值要求更大，甚至是 2Mp 以上。流量的要求则视板材的厚度而定，切割 3mm 的不锈钢板时只需要 50m3/h 以下的流量，切割 12mm 的不锈钢板时则需要 150m3/h。氮气在不锈钢切割过程中的作用是杜绝氧化反应和吹掉融熔物。

切割头部件识别

激光镜片油污污染危害

激光切割机的切割头使用环境其实是非常恶劣的，所以为了保护内部光路，切割头都会有保护镜片，在使用激光切割机的时候都会遇到镜片污染的问题，这个污染是不可避免的，但是我们可以尽量减小污染带给镜片的损伤，这样可以延长镜片的使用寿命。

激光切割机的镜片对激光波长吸收的增加会引起不均匀加热导致镜片的反射，折射率产生变化，激光波长从高吸收镜片上透过或反射时激光功率的分布不均匀使镜片中心温度高，边缘温度低，产生这种变化在光学上称透镜效应。由于污染导致镜片高吸收引发热透镜效应会产生许多问题。透镜基片的不可逆热应力的产生，光束传播通过镜片时所产生的功率损耗，聚焦光点位置的偏移动，镀膜层的过早损坏等都能导致镜片遭到破坏。

冷干机工作原理

从空压机出来的热而潮湿并含有水份的压缩空气，首先经过空气对空气热交换器预冷却，然后经过预冷却的空气，在空气对冷媒热交换器被冷干机的冷冻剂循环回路进一步冷却，与已经从蒸发器出来被冷却到压力露点的冷空气进行热交换，使压缩空气的温度进一步降低。之后压缩空气进入蒸发器，与制冷剂进行热交换，压缩空气的温度降至0℃-8℃，空气中的水份在此温度下析出，通过冷凝器将压缩空气中冷凝出的水分油和杂质分离，通过自动排水器将其排出机外。而干燥的低温空气则进入空气对空气交换器进行热交换，温度升高后输出。能有效地防止管路结露现象的发生，旁通阀能根据负荷变化的要求自动调节冷煤的通过量。利用冷媒与压缩空气进行热交换，把压缩空气温度降到2～10℃范围的露点温度，使压缩空气中含水量趋于超饱和的状态，从而除去压缩空气中的水分（水蒸气成分）。

冷干机基本概念

露点温度：是指空气在水汽含量和气压都不改变的条件下，冷却到饱和时的温度，也就是压缩空气中的水蒸气冷却变为露珠的温度。当空气中水汽已达到饱和时，气温与露点相同；当水汽未达到饱和时，气温一定高于露点温度。

因此露点与气温的差值可以表示空气中的水汽距离饱和的程度。在100%的相对湿度时，周围环境的湿度就是露点。露点越小于周围环境的温度，结露的可能性就越小，这也意味着空气越干燥。

露点不受温度影响，但受压力影响。

压力露点：湿空气被压缩后，水蒸气密度增加，温度也上升。压缩空气冷却时，相对湿度增加，当温度继续下降到相对湿度达100%时，便有水滴开始从压缩空气中析出，这时的温度就是压缩空气的“压力露点”压力露点与大气露点之间的对应关系与“压缩比”有关，如图所示，在“压力露点”相同的情况下，“压缩比”越大，所对应的大气压露点越低。压力露点温度、大气露点温度在不同压力下的的对应如下图：

含水量测算1m3/min的空气到16bar压力（这个压力是目前多数激光切割机采用空气切割的压缩空气压力）会产生多少液态水分？从热力学，我们知道，空气中的含湿量W为：

式中，

P——空气压力，

kPa；Ps——水蒸气分压力，

kPa；Psb——饱和水蒸气分压力，

kPa；ϕ——空气相对湿度，%

压缩机在压缩空气时最容易产生液态水的季节是夏季，最常见的湿热天气的气温大约35℃，相对湿度大约80%，根据上面的公式，在大气压力状态下，空气中的含湿量为0.0297kg/M3（干空气）。

当压缩到16bar压力时，如果排气温度是80℃，那么压缩空气中的含湿量为0.0178kg/M3（干空气）。这意味着会有0.0297-0.0178=0.0119kg/M3（干空气）的液态水析出。假设压缩机的排气量是1m3/min，每天工作10小时，那么一天下来析出的液态水将会是：0.0119*60*10*1.29=9.21kg

激光切割常用机型在不同压力露点的含水量