激光切割行業輔助氣體凈化應用介紹

激光切割介紹

利用高功率密度激光束照射被切割材料，使材料很 快被加熱至汽化溫度，蒸發形成孔洞，隨著光束對材料的移動，孔洞連續形成寬度很窄的（如 0.1mm 左右）切縫，完成對材料的切割。

激光切割原理

激光切割輔助氣體作用

激光切割機在運行過程中，經常用到的輔助氣體有：氮氣、氧氣和空氣。它們的 作用主要有兩個方面：第 一、清理工件溶渣，加快切割頭的散熱；第二、氣體對切 割的性能如切割速度、厚度等有一定的影響。 

1.氧氣：氧氣有很強的助燃效果，因而它可以加快激光切割的速度，因而它適用于碳鋼、 高張力板、較厚的不銹鋼、電鍍鋼板、銅、銅合金等。 

2.氮氣：采用氧氣切割時，會形成氧化膜從而提高反射材料的光速光譜吸收因數，切 口端面容易發黑或呈現暗黃色。而采用氧氣會防止氧化膜的生成，無氧化切割面具有可 以直接進行熔接、涂抹，耐腐蝕性強等特點，切口端面發白。 

3.壓縮空氣：壓縮空氣中約含有 20%的氧氣，空氣壓縮機壓縮空氣便可使用，不產生成本。但使用空氣輔助切割的效率以及質量遠不及氧氣。同時切割面也會出現微量 氧化膜。可用于鋁、鋁合金、黃銅、電鍍鋼板等金屬材料的切割。 

但需要注意的是，不論你選擇什么類型的輔助氣體，壓力的調節很重要。當你在適 當的氣壓上切割時，會很好的提升切割效率和切割質量。反之，如果氣壓過大，反而 會減緩切割速度，氣壓過小，將不能很好的清潔工件，造成熔渣對鏡片的損傷等。

激光切割輔助氣體要求

輔助氣體是指從切割機割嘴里噴岀來的氣體，常用的有壓縮空氣、氮氣、氧氣 三種。輔助氣體對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，也可以把切割過程中產生的煙霧吹走，從而減小工件切割的阻礙。不同厚 度、不同材質的材料對輔助氣體的壓力和流量要求不一樣，切割碳鋼一般選擇氧氣， 而切割不銹鋼則選擇氮氣。 

切割碳鋼時，梅曼科技認為，輔助氣體氧氣的純度一般要求在 99.5%以上，壓 力和流量則根據割嘴的型號、板材的厚度來定，通常情況下，壓力要求在 0.3-0.8Mpa。流量的要求則比較復雜，比如說切割 22mm 厚的碳鋼，有些廠家就要 求必須達到 10M3/h。氧氣在碳鋼切割過程中的作用是助燃和吹掉切割的融熔物。 

切割不銹鋼時，梅曼科技認為，輔助氣體氮氣的純度要求在 99.999%以上，壓 力的要求也較大，在 1Mpa 以上，如果是切割 12mm 以上的不銹鋼板，壓力值要求更 大，甚至是 2Mp 以上。流量的要求則視板材的厚度而定，切割 3mm 的不銹鋼板時只 需要 50m3/h 以下的流量，切割 12mm 的不銹鋼板時則需要 150m3/h。氮氣在不銹鋼 切割過程中的作用是杜絕氧化反應和吹掉融熔物。

切割頭部件識別

激光鏡片油污污染危害

激光切割機的切割頭使用環境其實是非常惡劣的，所以為了 保護內部光路，切割頭都會有保護鏡片，在使用激光切割機 的時候都會遇到鏡片污染的問題，這個污染是不可避免的，但是我們可以盡量減小污染帶給鏡片的損傷，這樣可以延長鏡片的使用壽命。 

激光切割機的鏡片對激光波長吸收的增加會引起不均勻加熱 導致鏡片的反射，折射率產生變化，激光波長從高吸收鏡片上透過或反射時激光功率的分布不均勻使鏡 片中心溫度高，邊緣溫度低，產生這種變化在光學上稱透鏡效應。由于污染導致鏡片高吸收引發熱透鏡效應會產生許多問題。透鏡基片的不可逆熱應力的產生，光束傳 播通過鏡片時所產生的功率損耗，聚焦光點位置的偏移動，鍍膜層的過早損壞等都能導致鏡片遭到破壞。

冷干機工作原理

從空壓機出來的熱而潮濕并含有水份的壓縮空氣，首先經過空氣對空氣熱交換器預冷卻，然后經過預冷卻的空氣，在空氣對冷媒熱交換器被冷干機的冷凍劑循環回路進一步冷卻，與已經從蒸發器出來被冷卻到壓力露點的冷空氣進行熱交換，使壓縮空氣的溫度進一步降低。之后壓縮空氣進入蒸發器，與制冷劑進行熱交換，壓縮空氣的溫度降至0℃-8℃，空氣中的水份在此溫度下析出，通過冷凝器將壓縮空氣中冷凝出的水分油和雜質分離，通過自動排水器將其排出機外。而干燥的低溫空氣則進入空氣對空氣交換器進行熱交換，溫度升高后輸出。能有效地防止管路結露現象的發生，旁通閥能根據負荷變化的要求自動調節冷煤的通過量。利用冷媒與壓縮空氣進行熱交換，把壓縮空氣溫度降到2～10℃范圍的露點溫度，使壓縮空氣中含水量趨于超飽和的狀態，從而除去壓縮空氣中的水分（水蒸氣成分）。

冷干機基本概念

露點溫度：是指空氣在水汽含量和氣壓都不改變的條件下，冷卻到飽和時的溫度，也就是壓縮空氣中的水蒸氣冷卻變為露珠的溫度。當空氣中水汽已達到飽和時，氣溫與露點相同；當水汽未達到飽和時，氣溫一定高于露點溫度。

因此露點與氣溫的差值可以表示空氣中的水汽距離飽和的程度。在100%的相對濕度時，周圍環境的濕度就是露點。露點越小于周圍環境的溫度，結露的可能性就越小，這也意味著空氣越干燥。

露點不受溫度影響，但受壓力影響。

壓力露點：濕空氣被壓縮后，水蒸氣密度增加，溫度也上升。壓縮空氣冷卻時，相對濕度增加，當溫度繼續下降到相對濕度達100%時，便有水滴開始從壓縮空氣中析出，這時的溫度就是壓縮空氣的“壓力露點”壓力露點與大氣露點之間的對應關系與“壓縮比”有關，如圖所示，在“壓力露點”相同的情況下，“壓縮比”越大，所對應的大氣壓露點越低。壓力露點溫度、大氣露點溫度在不同壓力下的的對應如下圖：

含水量測算1m3/min的空氣到16bar壓力（這個壓力是目前多數激光切割機采用空氣切割的壓縮空氣壓力）會產生多少液態水分？從熱力學，我們知道，空氣中的含濕量W為：

式中，

P——空氣壓力，

kPa；Ps——水蒸氣分壓力，

kPa；Psb——飽和水蒸氣分壓力，

kPa；?——空氣相對濕度，%

壓縮機在壓縮空氣時最容易產生液態水的季節是夏季，最常見的濕熱天氣的氣溫大約35℃，相對濕度大約80%，根據上面的公式，在大氣壓力狀態下，空氣中的含濕量為0.0297kg/M3（干空氣）。

當壓縮到16bar壓力時，如果排氣溫度是80℃，那么壓縮空氣中的含濕量為0.0178kg/M3（干空氣）。這意味著會有0.0297-0.0178=0.0119kg/M3（干空氣）的液態水析出。假設壓縮機的排氣量是1m3/min，每天工作10小時，那么一天下來析出的液態水將會是：0.0119*60*10*1.29=9.21kg

激光切割常用機型在不同壓力露點的含水量

無動力油水分離器工作原理

zhuanli技術產品

含有水蒸汽及油霧的壓縮空氣，進入無動力油水分離器時，水蒸汽被吸水劑吸附后，成液態狀，被排水器排出，油霧在通過除油濾芯時，被除油濾芯捕捉，壓縮空氣通過無動力油水分離器后變成潔凈的壓縮空氣排出。

吸水劑原理

利用表面積多孔物質，在表面吸附和毛細管凝結下吸收空氣的水分。由于固體吸濕劑表面的水蒸汽分壓力低于空氣中水蒸汽分壓力，從而吸收空氣中的水分，達到空氣除濕的目的。

除油濾芯原理

與吸干機對比

以一臺1.8立方/1.6MPa的微熱吸干機一年運行4000小時為例：運行耗電：0.8KW*4000h=3200KW氣耗損失：4000*22KW*0.15（氣耗損失）=13200KW

年度合計：3200+13200=16400KW工業用電費用：16400KW*1.1元/度=18040

三大優勢：1、無動力；2、無氣耗；3、能除油；

參數表

系統流程圖