激光切割行業(yè)輔助氣體凈化應(yīng)用介紹

2020-11-23

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激光切割專用油水分離器

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(fā)形成孔洞，隨著光束對材料的移動，孔洞連續(xù)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(jī)在運(yùn)行過程中，經(jīng)常用到的輔助氣體有：氮?dú)狻⒀鯕夂涂諝?。它們?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(qiáng)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?dú)猓翰捎醚鯕馇懈顣r，會形成氧化膜從而提高反射材料的光速光譜吸收因數(shù)，切口端面容易發(fā)黑或呈現(xiàn)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(jìn)行熔接、涂抹，耐腐蝕性強(qiáng)等特點(diǎn)，切口端面發(fā)白。

3.壓縮空氣：壓縮空氣中約含有 20%的氧氣，空氣壓縮機(jī)壓縮空氣便可使用，不產(chǎn)生成本。但使用空氣輔助切割的效率以及質(zhì)量遠(yuǎn)不及氧氣。同時切割面也會出現(xiàn)微量氧化膜?？捎糜阡X、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(diào)節(jié)很重要。當(dāng)你在適當(dāng)?shù)臍鈮荷锨懈顣r，會很好的提升切割效率和切割質(zhì)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(jī)割嘴里噴岀來的氣體，常用的有壓縮空氣、氮?dú)狻⒀鯕?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(chǎn)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(zhì)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?dú)狻?nbsp;

切割碳鋼時，梅曼科技認(rèn)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(jù)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(fù)雜，比如說切割 22mm 厚的碳鋼，有些廠家就要求必須達(dá)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(rèn)為，輔助氣體氮?dú)獾募兌纫笤?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?dú)庠诓讳P鋼切割過程中的作用是杜絕氧化反應(yīng)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(jī)的切割頭使用環(huán)境其實(shí)是非常惡劣的，所以為了保護(hù)內(nèi)部光路，切割頭都會有保護(hù)鏡片，在使用激光切割機(jī) 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(jī)的鏡片對激光波長吸收的增加會引起不均勻加熱導(dǎo)致鏡片的反射，折射率產(chǎn)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(chǎn)生這種變化在光學(xué)上稱透鏡效應(yīng)。由于污染導(dǎo)致鏡片高吸收引發(fā)熱透鏡效應(yīng)會產(chǎn)生許多問題。透鏡基片的不可逆熱應(yīng)力的產(chǎn)生，光束傳播通過鏡片時所產(chǎn)生的功率損耗，聚焦光點(diǎn)位置的偏移動，鍍膜層的過早損壞等都能導(dǎo)致鏡片遭到破壞。

冷干機(jī)工作原理

從空壓機(jī)出來的熱而潮濕并含有水份的壓縮空氣，首先經(jīng)過空氣對空氣熱交換器預(yù)冷卻，然后經(jīng)過預(yù)冷卻的空氣，在空氣對冷媒熱交換器被冷干機(jī)的冷凍劑循環(huán)回路進(jìn)一步冷卻，與已經(jīng)從蒸發(fā)器出來被冷卻到壓力露點(diǎn)的冷空氣進(jìn)行熱交換，使壓縮空氣的溫度進(jìn)一步降低。之后壓縮空氣進(jìn)入蒸發(fā)器，與制冷劑進(jìn)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(zhì)分離，通過自動排水器將其排出機(jī)外。而干燥的低溫空氣則進(jìn)入空氣對空氣交換器進(jìn)行熱交換，溫度升高后輸出。能有效地防止管路結(jié)露現(xiàn)象的發(fā)生，旁通閥能根據(jù)負(fù)荷變化的要求自動調(diào)節(jié)冷煤的通過量。利用冷媒與壓縮空氣進(jìn)行熱交換，把壓縮空氣溫度降到2～10℃范圍的露點(diǎn)溫度，使壓縮空氣中含水量趨于超飽和的狀態(tài)，從而除去壓縮空氣中的水分（水蒸氣成分）。

冷干機(jī)基本概念

露點(diǎn)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?yōu)槁吨榈臏囟取．?dāng)空氣中水汽已達(dá)到飽和時，氣溫與露點(diǎn)相同；當(dāng)水汽未達(dá)到飽和時，氣溫一定高于露點(diǎn)溫度。

因此露點(diǎn)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(huán)境的濕度就是露點(diǎn)。露點(diǎn)越小于周圍環(huán)境的溫度，結(jié)露的可能性就越小，這也意味著空氣越干燥。

露點(diǎn)不受溫度影響，但受壓力影響。

壓力露點(diǎn)：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(dāng)溫度繼續(xù)下降到相對濕度達(dá)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(diǎn)”壓力露點(diǎn)與大氣露點(diǎn)之間的對應(yīng)關(guān)系與“壓縮比”有關(guān)，如圖所示，在“壓力露點(diǎn)”相同的情況下，“壓縮比”越大，所對應(yīng)的大氣壓露點(diǎn)越低。壓力露點(diǎn)溫度、大氣露點(diǎn)溫度在不同壓力下的的對應(yīng)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(shù)激光切割機(jī)采用空氣切割的壓縮空氣壓力）會產(chǎn)生多少液態(tài)水分？從熱力學(xué)，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(jī)在壓縮空氣時最容易產(chǎn)生液態(tài)水的季節(jié)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(jù)上面的公式，在大氣壓力狀態(tài)下，空氣中的含濕量為0.0297kg/M3（干空氣）。

當(dāng)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(tài)水析出。假設(shè)壓縮機(jī)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(tài)水將會是：0.0119*60*10*1.29=9.21kg

激光切割常用機(jī)型在不同壓力露點(diǎn)的含水量