氮气在激光切割机中的影响有哪些？

激光切割机是将从激光器发射出的激光，经光路系统，聚焦成高功率密度的激光束。激光束照射到工件表面，使工件达到熔点或沸点，同时与光束同轴的高压气体将熔化或气化金属吹走。

不同辅助气体对激光切割机质量的影响

首先，我们来了解一下激光切割的过程：发振器产生的激光通过透镜后，被汇聚于一点形成极小的光斑，通过精确控制透镜与板材的距离，保证激光光斑稳定在材料厚度方向上的某一位置，此时由于透镜的汇聚作用，光斑处聚集了功率密度非常大的激光能量，功率密度通常能达到106～109W/cm2，材料吸收光斑能量后瞬间熔化，通过使用辅助气体将熔化的液体吹离材料完成切断加工。

在整个切割过程中，辅助气体的主要作用是形成驱动力，将熔化金属液体从材料本身去除，这个过程中不同种类的气体对于材料和断面的影响是不同的：

01、氧气作为辅助气体时

在吹离熔化金属液体的同时，还会发生氧化反应促进金属吸热熔化，从而实现更厚材料的熔化，这一过程会明显提高激光的加工能力。但同时也是由于氧气的存在，会使材料的切断面发生明显氧化，而且对切断面周围材料产生淬火效应，提高了这部分材料的硬度，对后续加工造成一定影响。

02、氮气作为辅助气体时

会在熔化金属液体周围形成保护氛围，防止材料被氧化，从而保证切断面品质。但同时由于氮气没有氧化能力无法增强热量传递，就不会像氧气那样帮助提高切割能力。另外由于氮气作为辅助气体时，氮气消耗量很大，造成切割成本比使用其他气体时有所升高。

03、空气的构成气体中

氮气约占78%，氧气约占21%，在使用空气作为辅助气体切割时，由于氧气的存在使得切割断面必然要发生氧化反应，但同时由于大量氮气的存在，氧气带来的氧化反应又不足以增强热量传递，切割能力不会提高，因此可以将空气切割效果理解为介乎于氮气切割和氧气切割之间，而好处是空气切割的成本非常低，所有成本就是空压机为提供空气而造成的电力消耗，以及空气管路中滤芯的消耗。

激光切割机辅助气体通常有氧气、空气和氮气这三种，切割不同材料要用不同的辅助气体。根据切割材料厚度的不同，其辅助气体的压力和流量也是不一样的，辅助气体的气压对激光切割效果有直接影响。 辅助气体在激光切割机运行时可以将熔渣及时吹走，冷却工件和清洁透镜。

选不同的辅助气体，也可以改变切割的速度及切割表面质量。辅助气体常用类型有氧气、空气和氮气。

1、压缩空气

激光切割机使用空气切割，适合于铝板、非金属及镀锌钢板的切割，它可以减少氧化膜且节省成本。一般在切割板材相对不是较厚，对切割端面要求不是太高时使用，在一些钣金机箱机柜橱具等产品行业应用较多。

2、氮气

氮气属于惰性气体，激光切割机使用氮气在切割时阻止产品切割端面氧化，阻止燃烧(在板料较厚时容易发生。对切割端面要求较高且露在外不需处理的产品可选择氮气。如一些装饰行业，航空航天等部件；       

3、氧气

氧气主要起助燃作用，激光切割机使用氧气可以使在切割时速度增快，切割厚度增厚。氧气适合于厚板切割、高速切割和极薄板切割，如一些量较大的碳钢板和一些较厚的碳钢板结构件，可使用氧气。

增加激光切割机气体压力可以加快切割速度，但到达一个MAX值后，继续增加气体压力反而会引起切割速度的下降。在高的辅助气体压力下，切割速度降低的原因除可归结为高的气流速度对激光作用区冷却效应的增加外，还可能是气流中存在的间歇冲击波对激光作用区冷却的干扰。

气流中存在不均匀的压力和温度，会引起气流场密度的变化。这样的密度梯度导致场内折射率改变，从而干拢光束能量的聚焦，造成再聚焦或光束发散。这种干扰会影响熔化效率，有时可能改变模式结构，导致切割质量下降，如果光束发散太甚。使光斑过大，甚至会造成不能很好地进行切割的严重后果。