二er十shi世shi紀ji七qi十shi年nian代dai起qi，激ji光guang技ji術shu逐zhu步bu進jin入ru了le工gong業ye切qie割ge領ling域yu
，直zhi到dao今jin天tian激ji光guang切qie割ge設she備bei在zai企qi業ye中zhong已yi經jing被bei普pu遍bian使shi用yong，不bu過guo也ye是shi由you於yu激ji光guang切qie割ge設she備bei的de普pu及ji，企qi業ye之zhi間jian產chan品pin價jia格ge競jing爭zheng愈yu發fa激ji烈lie

，這zhe就jiu造zao成cheng了le激ji光guang切qie割ge設she備bei在zai企qi業ye中zhong盈ying利li能neng力li下xia降jiang，在zai當dang前qian整zheng個ge加jia工gong製zhi造zao業ye需xu要yao轉zhuan型xing升sheng級ji，企qi業ye需要將資金重點投放在激光切割機品牌工藝改進
、效率提高
、增zeng加jia研yan發fa投tou入ru等deng更geng具ju附fu加jia值zhi的de生sheng產chan環huan節jie的de大da背bei景jing下xia，如ru何he降jiang低di激ji光guang切qie割ge設she備bei的de使shi用yong成cheng本ben就jiu顯xian得de十shi分fen迫po切qie。本ben文wen將jiang著zhe眼yan於yu激ji光guang切qie割ge過guo程cheng中zhong使shi用yong空kong氣qi作zuo為wei輔fu助zhu氣qi體ti來lai降jiang低di切qie割ge成cheng本ben的de探tan討tao。

不同輔助氣體對切割質量的影響

首先，我們來了解一下激光切割的過程：fazhenqichanshengdejiguangtongguotoujinghou
，beihuijuyuyidianxingchengjixiaodeguangban
，tongguojingzhunkongzhitoujingyubancaidejuli，baozhengjiguangguangbanwendingzaicailiaohoudufangxiangshangdemouyiweizhi，cishiyouyutoujingdehuijuzuoyong，guangbanchujujilegonglvmidufeichangdadejiguangnengliang，gonglvmidutongchangnengdadao106～109W/cm2，材料吸收光斑能量後瞬間熔化

，通過使用輔助氣體將熔化的液體吹離材料完成切斷加工。

在(zai)整(zheng)個(ge)切(qie)割(ge)過(guo)程(cheng)中(zhong)
，輔(fu)助(zhu)氣(qi)體(ti)的(de)主(zhu)要(yao)作(zuo)用(yong)是(shi)形(xing)成(cheng)驅(qu)動(dong)力(li)
，將(jiang)熔(rong)化(hua)金(jin)屬(shu)液(ye)體(ti)從(cong)材(cai)料(liao)本(ben)身(shen)去(qu)除(chu)，這(zhe)個(ge)過(guo)程(cheng)中(zhong)不(bu)同(tong)種(zhong)類(lei)的(de)氣(qi)體(ti)對(dui)於(yu)材(cai)料(liao)和(he)斷(duan)麵(mian)的(de)影(ying)響(xiang)是(shi)不(bu)同(tong)的(de)：

1
、yangqizuoweifuzhuqitishi
，zaichuilironghuajinshuyetidetongshi，haihuifashengyanghuafanyingcujinjinshuxireronghua，congershixiangenghoucailiaoderonghua，zheyiguochenghuimingxiantigaojiguangdejiagongnengli。dantongshiyeshiyouyuyangqidecunzai，huishicailiaodeqieduanmianfashengmingxianyanghua，erqieduiqieduanmianzhouweicailiaochanshengcuihuoxiaoying
，tigaolezhebufencailiaodeyingdu
，duihouxujiagongzaochengyidingyingxiang。

2
、氮dan氣qi作zuo為wei輔fu助zhu氣qi體ti時shi，會hui在zai熔rong化hua金jin屬shu液ye體ti周zhou圍wei形xing成cheng保bao護hu氛fen圍wei
，防fang止zhi材cai料liao被bei氧yang化hua，從cong而er保bao證zheng切qie斷duan麵mian品pin質zhi。但dan同tong時shi由you於yu氮dan氣qi沒mei有you氧yang化hua能neng力li無wu法fa增zeng強qiang熱re量liang傳chuan遞di
，就jiu不bu會hui像xiang氧yang氣qi那na樣yang幫bang助zhu提ti高gao切qie割ge能neng力li。另ling外wai由you於yu氮dan氣qi作zuo為wei輔fu助zhu氣qi體ti時shi，氮dan氣qi消xiao耗hao量liang很hen大da
，造zao成cheng切qie割ge成cheng本ben比bi使shi用yong其qi他ta氣qi體ti時shi有you所suo升sheng高gao。

3
、空氣的構成氣體中，氮氣約占78%，氧氣約占21%
，在zai使shi用yong空kong氣qi作zuo為wei輔fu助zhu氣qi體ti切qie割ge時shi
，由you於yu氧yang氣qi的de存cun在zai使shi得de切qie割ge斷duan麵mian必bi然ran要yao發fa生sheng氧yang化hua反fan應ying，但dan同tong時shi由you於yu大da量liang氮dan氣qi的de存cun在zai
，氧yang氣qi帶dai來lai的de氧yang化hua反fan應ying又you不bu足zu以yi增zeng強qiang熱re量liang傳chuan遞di，切qie割ge能neng力li不bu會hui提ti高gao
，因yin此ci可ke以yi將jiang空kong氣qi切qie割ge效xiao果guo理li解jie為wei介jie乎hu於yu氮dan氣qi切qie割ge和he氧yang氣qi切qie割ge之zhi間jian，而er好hao處chu是shi空kong氣qi切qie割ge的de成cheng本ben非fei常chang低di，所suo有you成cheng本ben就jiu是shi空kong壓ya機ji為wei提ti供gong空kong氣qi而er造zao成cheng的de電dian力li消xiao耗hao
，以yi及ji空kong氣qi管guan路lu中zhong濾lv芯xin的de消xiao耗hao。

不同輔助氣體對切割成本的影響

圖1所示為1.5mm厚304不鏽鋼在使用氮氣和空氣作為輔助氣體時的切割斷麵效果，從圖1中可以看出：使用氮氣作為輔助氣體時，斷麵呈現銀亮光澤
，而使用空氣作為輔助氣體時
，斷麵呈現淡黃色。

下麵，以1.5mm厚304不鏽鋼為例，分析空氣和氮氣分別作為輔助氣體時的切割成本，如表1所示。對比中使用的機型為AMADA公司新一代光纖激光切割機，所搭載的是自主研發的光纖激光發振器。

通過以上成本分析可知，使用空氣作為輔助氣體切割時


，每小時切割成本比使用氮氣時可降低23.7%

，這樣的切割成本降幅對於企業整體工廠加工成本的降低可以起到非常重要yao的de作zuo用yong。另ling外wai，本ben文wen分fen析xi空kong壓ya機ji的de耗hao電dian時shi考kao慮lv的de是shi，目mu前qian很hen多duo企qi業ye正zheng在zai使shi用yong的de是shi無wu變bian速su螺luo杆gan空kong壓ya機ji，如ru果guo使shi用yong永yong磁ci變bian頻pin螺luo杆gan空kong壓ya機ji

，單dan空kong壓ya機ji省sheng電dian量liang就jiu可ke以yi達da到dao50%
，使用空氣的切割成本可以比使用氮氣降低36.2%。

表1 切割成本對比

注：⑴以上成本分析中，機床的稼動率按70%計算，電費按照1元/千瓦時計算，氮氣成本按照液氮1.5元/公斤計算。

  ⑵空氣切割時，空壓機耗電費用按照17.5kW、1.26MPa、2.3m3/min規格的無變速螺杆空壓機來計算。

  ⑶使用氮氣作為輔助氣體切割時
，空壓機仍然需要為機床供氣，因此也會產生電費成本

(a)氮氣作為輔助氣體的切割斷麵

(b)空氣作為輔助氣體的切割斷麵

(c)兩個零件的斷麵比較（左側氮氣，右側為空氣）

空氣作為輔助氣體的使用範圍

1、碳鋼板/Q235板，使用空氣作為輔助氣體切割時
，板厚超過1.5mm後，切割斷麵會產生一定毛刺

，不過所產生的毛刺並不鋒利
，劃紙測試時不會將紙劃破。對於不同功率、不同類型的發振器
，空氣作為輔助氣體可以切割的厚度各有不同。

2、不鏽鋼板/SUS304板，使用空氣作為輔助氣體切割時
，切割斷麵會產生黃色的氧化層。

3

、鋁板/A1050板和鋁合金板/5052板，使用空氣作為輔助氣體切割時，切割毛刺相對於氮氣會有所減小。

二氧化碳激光切割機和光纖激光切割機使用空氣作為輔助氣體時的切割加工範圍如表2所示。

表2 空氣作為輔助氣體時切割的板厚值

空氣作為輔助氣體對切割的影響

1、對於碳鋼板，使用空氣作為輔助氣體切割時
，零件斷麵會產生較小的毛刺，但毛刺並不鋒利，可以應用在對毛刺要求不高的零件上。

2、duiyubuxiugangban，youyukongqizuoweifuzhuqiti，cailiaozaijiagonghouqiegemianhuibeiyanghua，congerdaozhiqiegeduanmianzaijinxinghanjieshiyanghuawuhuizaihandaoneichanshengjiazhaheqikongdengquexian，yingxianghanfengzhiliang，jinerdaozhihanjiebuweiqiangduxiajiang。yinci
，duishiyongkongqizuoweifuzhuqitiwanchenglingjianqiegehouzaiduiqijinxinghanjieshi，xuyaoduihanjiebuweiduanmiandeyanghuacengjinxingdamo
，congergaishanhanjiezhiliang。lingwai
，qiegehouduanmianhuifashengyanghua

，chanshenghuangsedeyanghuaceng
，ruguogailingjianshiwaiguanjianzeyouyingxiang。yanghuacengtongyangyehuiduihanjiechanshengyingxiang，yaoxiandamoyanghuacengcaikeyijinxinghanjiecaozuo。

3、對於鋁板和鋁合金板，使用空氣作為輔助氣體可以減小切割毛刺，如果使用氮氣，切割毛刺反而要大些。

空氣作為輔助氣體對供氣裝置的要求

使用空氣作為輔助氣體切割時，空氣壓力需要0.9MPa
，考慮到製造廠生產的空壓機壓力等級，應該選擇額定工作壓力能達到1.26MPa、流量達到2.3m3/min的螺杆式空壓機。對於壓縮空氣的質量也要特別注意，要保證空氣的幹燥度達到99%，含水率低於1/100。因此，壓縮空氣管路中的過濾元件一定要使用質量可靠的品牌產品，並特別注意及時更換濾芯；同時在選擇幹燥機時，由於目前市麵上有再生吸附式幹燥器和冷凍式幹燥器兩種類型，這兩種幹燥機各有特點，但如果考慮長時間、少(shao)維(wei)護(hu)和(he)供(gong)氣(qi)穩(wen)定(ding)性(xing)等(deng)方(fang)麵(mian)要(yao)求(qiu)時(shi)，建(jian)議(yi)選(xuan)擇(ze)再(zai)生(sheng)吸(xi)附(fu)式(shi)幹(gan)燥(zao)機(ji)。在(zai)選(xuan)擇(ze)壓(ya)縮(suo)空(kong)氣(qi)管(guan)路(lu)直(zhi)徑(jing)和(he)減(jian)壓(ya)器(qi)時(shi)
，一(yi)定(ding)要(yao)滿(man)足(zu)壓(ya)縮(suo)機(ji)輸(shu)出(chu)氣(qi)體(ti)的(de)流(liu)量(liang)和(he)壓(ya)力(li)
，這(zhe)樣(yang)才(cai)能(neng)保(bao)證(zheng)在(zai)使(shi)用(yong)壓(ya)縮(suo)空(kong)氣(qi)時(shi)壓(ya)力(li)的(de)穩(wen)定(ding)。另(ling)外(wai)，目(mu)前(qian)永(yong)磁(ci)變(bian)頻(pin)螺(luo)杆(gan)空(kong)壓(ya)機(ji)在(zai)市(shi)場(chang)上(shang)已(yi)有(you)銷(xiao)售(shou)，這(zhe)種(zhong)空(kong)壓(ya)機(ji)相(xiang)比(bi)目(mu)前(qian)的(de)無(wu)變(bian)速(su)螺(luo)杆(gan)空(kong)壓(ya)機(ji)省(sheng)電(dian)量(liang)可(ke)達(da)50%，可以進一步降低切割成本。