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一、制氮機(jī)生產(chǎn)的氮?dú)馇懈畹奶攸c(diǎn)

        氮?dú)馇懈畹闹饕獌?yōu)點(diǎn)是切割質(zhì)量高、加工范圍廣，但也存在成本高的缺點(diǎn)。通過(guò)與氧切割的比較，可以詳細(xì)描述上述特性。

      1）切割質(zhì)量

根據(jù)所用的輔助氣體，激光切割可分為氧切割和氮切割兩種方法。在氧氣切割過(guò)程中，氧氣參與燃燒，熔化溫度接近沸點(diǎn)。此外，氧化反應(yīng)和熱影響區(qū)的增加使得切割質(zhì)量相對(duì)較差，容易產(chǎn)生切割寬度、斷面斜度、表面粗糙度和焊接渣等質(zhì)量缺陷。在氮?dú)馇懈钪校牧媳患す饽芰客耆刍?，氮?dú)獗淮党銮懈羁p，以避免不適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)反應(yīng)。熔點(diǎn)溫度相對(duì)較低。具有氮?dú)饫鋮s保護(hù)功能，反應(yīng)穩(wěn)定均勻，切削質(zhì)量高。斷面平整光滑，表面粗糙度低，無(wú)氧化層。

　　2）切割成本

　　高純氮的價(jià)格是高純氧的3倍。氧氣切割氣壓要求（1～4）*105Pa，氮?dú)鈩t需要（10～140*105Pa。例如，切割2MM厚的不銹鋼板，氧氣需要壓力4*105Pa、耗氣量2.3m3/h，氮?dú)鈩t對(duì)應(yīng)為14*105Pa、15.2m3/h。而且氮?dú)馇懈顣r(shí)要求高功率，相應(yīng)增加了能耗。氮?dú)馇懈畹木C合成本是氧氣切割的15倍以上。

　　激光切割加工范圍

　　材料 輔助氣體 切割厚度/mm

　　碳鋼 O216～20

　　不銹鋼 O26～10

　　不銹鋼 N2 8～12

　　硬鋁 N2 4～8

　　軟鋁 N2 2～6

　　黃銅 N2 3～4 3）加工范圍

　　氧氣輔助燃燒增加熱量，提高了切割厚度。優(yōu)勢(shì)在于低成本，主要應(yīng)用于碳鋼。氮?dú)獠惠o助燃燒，熔化區(qū)域溫度較低，適合加工鋁、黃銅等低熔點(diǎn)材料。氮?dú)獗Ｗo(hù)切縫不被氧化，還可用于不銹鋼的無(wú)氧化切割，加工范圍見(jiàn)下面數(shù)據(jù)：

       二、氮?dú)馇懈钜?/p>

　　氮?dú)馇懈钜蜃陨淼奶攸c(diǎn)，切割條件和氧氣切割有著明顯的差異。經(jīng)過(guò)實(shí)際實(shí)踐逐步掌握了氮?dú)馇懈畹囊亍?/p>

　　1）氣體參數(shù)

　　氣壓和噴嘴決定了切斷面的表面粗糙度、毛刺。適當(dāng)增加氣壓有利于排渣，但過(guò)大則會(huì)增加表面粗糙度值。氮?dú)馇懈顚?duì)于氣體參數(shù)有如下要求：1、氣壓 氮?dú)獠粎⑴c燃燒，用于吹掉相對(duì)溫度較低的液態(tài)材質(zhì)，需要（10～14）*105Pa的高氣壓。而氧氣切割的壓力一般不超過(guò)4*105Pa。2、 噴嘴 氮?dú)馐褂酶邏海筝^大的噴嘴直徑以保證出氣量。例如切割2mm厚的不銹鋼，氧氣使用噴嘴HK10（10mm），氮?dú)鈩t要求HK15（15mm）。3、純度 氮?dú)饧兌葘?duì)切割質(zhì)量有很大影響，所含氧氣影響切割質(zhì)量。而水分則會(huì)對(duì)激光器造成危害，因此氣體級(jí)別至少應(yīng)保證在4.5級(jí)。

　　2）切割參數(shù)

　　切割參數(shù)、加工程序相互獨(dú)立，方便了參數(shù)的調(diào)整。豐富的參數(shù)可控制切割過(guò)程的各個(gè)方面，是決定切割質(zhì)量的關(guān)鍵所在。氮?dú)馇懈詈脱鯕馇懈钜蚣庸し绞缴系牟町?，?duì)下列切割參數(shù)有著不同的要求。

　　氮?dú)饧兌群颓懈钯|(zhì)量的關(guān)系：

　　氣體級(jí)別 氣體純度（%） 氧氣含量*10-6 水含量*10-6 切割斷面面質(zhì)量

　　2.8≥99.8 ≤500 ≤20 無(wú)氧氣，表面微黃

　　3.5 ≥99.95 ≤100 ≤10 無(wú)氧化，沒(méi)有光澤

　　4.5 ≥99.995 ≤10 ≤5 無(wú)氧化，斷面光亮

　　5.0 ≥99.9999 ≤3 ≤5 安全無(wú)氧化，斷面有光澤

　?。?）速度 氮?dú)馇懈顑H僅依靠激光熔化材料，需要時(shí)間較長(zhǎng)，切割速度較氧氣切割慢。

　?。?）功率 氮?dú)馇懈钜蟾吖β时ＷC持續(xù)的村質(zhì)熔化。一律在左右。

　?。?）焦點(diǎn)位置 氮?dú)馇懈钔耆揽考す饽芰?，焦點(diǎn)下移能夠增強(qiáng)光束能量，要求焦點(diǎn)接近板材的底端。氧氣切割則要求焦點(diǎn)在板材表面。

　?。?）穿孔氣壓到切割氣壓的轉(zhuǎn)換時(shí)間 氮?dú)馇懈顣r(shí)穿孔氣壓為2*105Pa，和切割氣壓有很大差距。氣壓陡然上升容易導(dǎo)致激光斷弧。提供幾十毫秒的緩沖時(shí)間使氣壓平衡過(guò)渡，保證切割質(zhì)量。氧氣切割時(shí)穿孔氣壓和切割氣壓差距很小，不需要提供這個(gè)轉(zhuǎn)換時(shí)間。

　?。?）加速因子 切割改變方向時(shí)的加速度。氮?dú)馇懈顣r(shí)因能量需求增加，所以一般低于1m/s2，而且隨厚度的增加而急劇降低。氧氣切割時(shí)為一般1m/s2左右，而且不隨厚度劇烈變化，而是小幅下降。

　　三、氮?dú)馇懈畹膽?yīng)用

　　氮?dú)馇懈钤趯?shí)際生產(chǎn)中解決了許多加工難題，并且將加工范圍擴(kuò)大到了鋁、黃銅等氧氣切割很難加工的領(lǐng)域。下面介紹一下它在各種材料、領(lǐng)域中的應(yīng)用。

         1）碳鋼

碳鋼是用氧氣切割的。由于碳輔助熔化和氧輔助燃燒，表面溫度很高。當(dāng)切割角度銳利、直徑小于材料厚度的孔時(shí)，過(guò)多的熱量集中在狹窄的區(qū)域，無(wú)法保證切割質(zhì)量。氮?dú)獠恢?，具有冷卻效果，適用于解決此類(lèi)加工問(wèn)題，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

        2）不銹鋼

考慮到成本，氧氣可以用來(lái)切割不受刀口氧化影響的不銹鋼零件。但不銹鋼中合金元素Ni含量大，熔體粘度大，流動(dòng)性差，氧切割氣壓低，易產(chǎn)生粘渣等質(zhì)量缺陷。在焊接不銹鋼時(shí)，氧化層嚴(yán)重影響焊接質(zhì)量，特別是氬弧焊。采用氮?dú)馇懈钐峁﹥?yōu)質(zhì)無(wú)氧化段，滿(mǎn)足了不銹鋼型材切割的高要求。

       3）鋁和黃銅

鋁和黃銅對(duì)激光具有高反射率和低吸收率，因此它們需要高功率熔化材料。此外，還應(yīng)配備反射吸收裝置，使不均勻的線(xiàn)性波不反射回透鏡，以保護(hù)激光的安全，并要求進(jìn)行氮?dú)馇懈?。鋁的熔點(diǎn)低，3毫米厚以下可用氧氣切割，但質(zhì)量差，斷面硬，毛刺硬。氮?dú)馇懈顢嗝婀饣?，?mm以下可獲得無(wú)毛刺效果。由于鋁的高粘度和高導(dǎo)熱性，熔體在吹走之前可能已經(jīng)冷卻，所以很容易出現(xiàn)毛刺。通過(guò)調(diào)整焦距、增加氣壓、降低轉(zhuǎn)速，可以降低表面粗糙度，保證毛刺容易去除。

      4）蝕刻

蝕刻是一種特殊的切割方式，其能量?jī)H為基本功率的5%。它只作用于材料表面，主要用于刻蝕痕跡。當(dāng)氧刻蝕溫度較高時(shí)，表面有時(shí)會(huì)有焊渣，集中刻蝕會(huì)因熱集中而損傷零件表面。氮蝕刻是明亮的，不會(huì)損壞表面。它可以用來(lái)蝕刻要求很高的指令。

綜上所述，氧氣切割由于厚度大、成本低，主要用于碳鋼。氮?dú)獾睦鋮s保護(hù)功能提高了切割質(zhì)量，在不銹鋼、鋁、黃銅的切割中取得了良好的效果，解決了許多加工難題。此外，激光切割機(jī)設(shè)備的加工領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)大。金屬激光切割機(jī)和非金屬光纖激光切割機(jī)都需要無(wú)氧化氣體切割方法。依靠激光能量熔化，氮?dú)獗淮党霆M縫，避免不適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)反應(yīng)。熔點(diǎn)溫度相對(duì)較低。由于氮?dú)獾睦鋮s和保護(hù)作用，反應(yīng)穩(wěn)定均勻，切割質(zhì)量高，斷面平整光滑，表面粗糙度低，無(wú)氧化層。