浅谈激光切割机空气切割的应用研究,3万瓦激光空气切割

激光切割机是将从激光器发射出的激光，经过光纤系统，聚集成为高功率的激光束。激光束射到切割材料表面上，使切割材料达到熔点，同时吹出高压气体将熔化物吹走。激光切割加工是用激光光束代替了传统的模具，无需开模具，激光的切割头与工件无接触，在工作中不会对工件表面造成划伤，具有精度高，加工速度快，不受切割图形限制，自动排版节省材料，切割断面平滑，重复性好，切割热影响小，数控编程，加工成本低等特点，将逐渐取代传统的金属加工设备。

空气的切割原理与氮气类似，是依靠激光的能量把金属熔化，利用高气压吹走熔融物，期间部分金属物质会氧化或者燃烧，在切面上形成金属氧化物。例如生成白色固体Al2O3、黑色固体Fe3O4和CuO。空气本身存在于大气中，利用空压机将其压缩到储气罐，再经过过滤、冷却和干燥装置，去除空气中的水和油，即可使用。由于空气中含有约21%的氧气，因此可在一定程度弥补氧气和氮气的不足。空压机的作用是将输出的空气一部分作为机床除尘和交换工作台夹紧定位使用，一部分空气储存在储气罐内，将气体输出给机床作为切割气体使用，所以一整套的空压机设备在空气切割应用中是必不可少的一部分，在切割工艺中也发挥着重要作用。

图1 激光专用空压机

空气切割主要应用于薄板的加工，切割断面无渣、精度高、速度快，才能达到客户的要求。许多机箱、机柜、工具柜制作的厂家都会使用到空气切割。机箱制作厂家主要使用0.5～3mm的薄板加工，厂家制作机箱一般都是大批量的，客户要求效率高，空气切割是个不错的选择，既省成本，也能提高效率。

使用1500W激光切割机配专业的空压机（图1），空压机为16公斤的空压机，空压机要无油、无水，配备冷干机、滤芯，达到过滤的效果。使输出压力达到最大。对于切割厚度在1.5mm以下的碳钢，空气切割可以达到氧气切割效果，同时比氧气切割的速度快，拐角处，切割小圆时不会出现过烧、过热的情况，空气切割的优势还是明显的。

在切割不锈钢时，我们一般会使用氮气切割，但是氮气切割会增加客户成本，我们也会推荐空气切割，空气切割不锈钢的效果不亚于氮气切割。在切割镀锌板时，由于镀锌板表面有一层锌层，用氧气切割可能会过烧，引起不良的切割面，所以在切割1.5mm以下镀锌板的时候我们还会推荐空气切割。空气切割由于速度快，压力大，氧气含量少，就不会引起不良的切割面。

在使用空气切割的时候，需要注意空压机输出的空气里一定要无水、无油，每天早上开机之前检查激光光束同轴，在切割之前将空气先放掉一部分，以防空气经过长时间积聚成水，同时确认下空气的气压能否达到切割标准，检查保护镜干净与否，检查喷嘴是否存在缺陷，在切割过程中，偶尔检查保护镜的镜面，以此确认空压机的过滤性能。

图2 空压机数据显示

在关激光切割机之前，先将空压机内部水放干净，再将空压机关机，空压机气体输出阀门关闭，在激光数控操作系统中点吹气将管道里面空气吹净（图2）。在换氧气切割时，先将切割头里的空气排净，再进行切割。如果不经常检查，就会导致激光切割机切割头的损坏，甚至会损坏光纤。空压机内部养护，滤芯更换要严格按照厂家的指导，提高设备的使用寿命。

配备空气切割的时候，由于切割速度明显加快，为激光切割机配备了自动上下料机构（图3），使激光的加工效率明显提升，同时减少了人工的干预，降低了人工成本。通过软件的编程和输入输出口的配置，使激光切割机与上下料机构完美联机，实现了激光切割机自动调加工图形进行工件加工，板材的上料与成品的下料，同时也有废料分拣的功能，大大提高了激光切割机功能的利用率。

图3 自动上下料机构

本文通过对激光切割机空气切割的切割原理和应用场景的简单介绍，展示了激光切割机空气切割的优势，随着时间推移，激光切割工艺也在不断的进步，使用激光切割机空气切割，不仅可以节省加工成本，同时提高了加工的效率，为了使激光切割机的空气压缩机能够正常可靠地运行，保证机组的使用寿命，也需制定详细的维护计划，执行定人操作、定期维护、定期检查保养。

——摘自《钣金与制作》 2020年第6期