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激光切割機(jī)基本上可以用三種氣體進(jìn)行切割，氮氣、氧氣、空氣，根據(jù)加工材料以及加工要求不同所使用的輔助氣體也不一樣，今天小編就談?wù)劜煌o助氣體切割出來的質(zhì)量有什么區(qū)別。
氮氣和氧氣條件下切縫寬度比較
在切割參數(shù)相同的情況下，輔助氣體為氧氣時的切縫寬度要大于氮氣時的切縫寬度。這是因為有氧切割時，材料與氧氣之間會發(fā)生氧化反應(yīng)，氧化反應(yīng)放出的熱量占切割能量的70%左右，材料吸收的能量更大，熔化量更大，切縫寬度更大。
氮氣和氧氣條件下表面粗糙度比較
通過表面粗糙度測量儀分別測量了氮氣和氧氣條件下切割工藝參數(shù) 佳時切縫表面的粗糙度，如表3-25 所示，輔助氣體為N2時切割參數(shù)為激光功率1000W、切割速度4.5m/min、噴嘴離工件表面距離0.5mm、氣體壓力12 kgN/cm2；輔助氣體為O2時切割參數(shù)為激光功率500W、切割速度3m/min、噴嘴離工件表面距離0.5mm、氣體壓力7 kgN/cm2。
輔助氣體采用N2時比采用O2時可獲得更小的切縫表面粗糙度。這是因為在有氧切割時，材料與氧氣之間發(fā)生氧化反應(yīng)，材料中的合金元素和氧反應(yīng)生成化合物，其組織結(jié)構(gòu)與母材不同容易在切縫表面造成凹凸不平，由于氧化反應(yīng)速度很快，當(dāng)切割速度滯后于氧化反應(yīng)速度時容易在切縫表面形成切割條紋，因此有氧切割時表面粗糙度較大。
氮氣和氧氣條件下表面掛渣比較
通過比較有氧切割和無氧切割時切縫表面掛渣厚度可知，有氧切割時比無氧切割時掛渣厚度更小。這與其他文獻(xiàn)得出的結(jié)果相反，在一般有氧切割中，材料中的合金元素會與氧發(fā)生反應(yīng)而生成化合物，這種化合物流動性差、粘附度較大，往往更容易在切縫表面形成掛渣。而本文實驗中產(chǎn)生反常的原因在于氧
氣切割時輔助氣體的壓力足夠大，其他文獻(xiàn)中氧氣切割低碳鋼壓力僅為2~4kgN/cm2，本文實驗中氧氣壓力約為7 kgN/cm2，此時氧氣的除渣能力很強(qiáng)，切割過程中的熔融物很少能粘附在材料表面，表面掛渣很小，同時有氧切割時材料與氧氣發(fā)生反應(yīng)生成其他化合物，熔融物成分與無氧切割時熔融物成分不同，這些原因?qū)е卤緦嶒炛杏醒跚懈顣r掛渣厚度反而更小一些。
氮氣和氧氣條件下切割條紋比較
通過體視顯微鏡和照相機(jī)拍出氮氣和氧氣條件下的切割條紋宏觀形貌，圖3-24
為輔助氣體為N2 時切縫側(cè)面宏觀形貌，工藝參數(shù)為激光功率1000W、切割速度
2.5m/min、噴嘴離工件表面距離0.5mm、氣體壓力12 kgN/cm2；圖3-25為輔助氣體為O2時切縫側(cè)面宏觀形貌，工藝參數(shù)為激光功率500W、切割速度1.5m/min、噴嘴離工件表面距離0.5mm、氣體壓力7 kgN/cm2。
氮氣切割時，切縫表面看不見明顯的切割條紋，表面條紋不連貫，且表面凹凸不平，不夠光滑，切邊還有掛渣產(chǎn)生；由圖3-25 可看出，氧氣切割時，可以看到明星的切割條紋，條紋間距較粗，深度較淺，切縫表面較平整。切縫表面的條紋與表面粗糙度有著緊密聯(lián)系，從前節(jié)中兩種輔助氣體下表面粗糙度的比較可知，條紋間距與表面粗糙度是有一定的正比關(guān)系的，在無氧切割時，切割表面粗糙度小，條紋細(xì)密，看不見明顯的切割條紋；有氧切割時，由于材料與氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)，且氧化反應(yīng)速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于切割速度，切割條紋較明顯，條紋間距較大。
綜上所述在氧氣和氮氣條件下激光切割低碳鋼的切縫質(zhì)量對比可知，使用氮切割低碳鋼可獲得更好的切割質(zhì)量，其切縫寬度小、表面粗糙度較小、切縫表面沒有明顯切割條紋；而使用氧氣切割低碳鋼時，切縫表面有明顯切割條紋，切縫寬度較大，但也能獲得無掛渣的切縫。雖然氮氣切割質(zhì)量好，但其價格昂貴，其所需激光功率較大，切割成本高，在切割低碳鋼時可以考慮用氧氣代替氮氣切割。