1.鐳射切割加工原理 鐳射切割是利用經聚焦的高功率高密度的鐳射束照射工件，使被照射處的材料迅速熔化、氣化、燒蝕或達到燃點，同時藉助與光束同軸的高速氣流去除熔融物質，從而實現割開工件，鐳射切割屬於熱切割方法之一。 鐳射切割加工常用的輔助氣體有氧氣（O2）、氮氣（N2）和壓縮空氣（CompressedAir），有時還會用到氬氣（Ar）。按照氣體壓力又可分為高壓氣體和低壓氣體。2.輔助氣體種類的選擇 鐳射切割輔助氣體的作用主要：助燃及散熱、及時吹掉切割產生的熔漬、防止切割熔漬向上反彈進入噴嘴、保護聚焦透鏡等。根據被切割材料的不同，結合鐳射切割機的功率，選擇不同的鐳射切割工藝，輔助氣體的選擇也不盡相同。不同種類輔助氣體的特點、用途和適用範圍如下：(1)氧氣（O2）主要用於切割碳鋼材料。氧氣與鐵元素的化學反應熱促進金屬吸熱熔化，可以4大幅度提高切割效率，實現更厚材料的切割，明顯提高鐳射切割機的加工能力。但同時由於氧氣的存在，會在切口端面產生明顯的氧化膜，而且會對切割面周圍材料產生淬火效應，提高這部分材料的硬度，對後續加工造成一定的影響。氧氣切割的材料切口端面發黑或者暗黃色。一般碳鋼板採用氧氣切割，低壓打孔，低壓切割。(2)氮氣（N2）採用氮氣作為輔助氣體切割時，氮氣會在熔化的金屬周圍形成保護氛圍，防止材料被氧化，避免氧化膜的形成，實現無氧化切割。但同時因為氮氣不與金屬產生化學反應，沒有反應熱的產生，切割能力不如氧氣，而且氮氣切割的氮氣消耗量比氧氣大數倍，切割成本要高於氧氣切割。無氧化切割面具有可直接熔接、塗抹、耐腐蝕性強等特點，切口端面發白。一般採用氮氣切割不鏽鋼、鍍鋅板、鋁及鋁合金板、黃銅等材料，用低壓穿孔，用高壓切割。氮氣切割時，氣體流量的改變對切割的影響很大，在保證切割氣體壓力的情況下，一定要保證氣體流量的充足。(3)壓縮空氣（CompressedAir）壓縮空氣可以用空氣壓縮機直接提供，相對於氧氣和氮氣要容易獲得，價格非常便宜。雖然空氣中只含有約20%的氧氣，切割效率遠不及氧氣切割，但切割能力與氮氣接近，空氣切割效率略高於氮氣切割。空氣切割的切口端面發黃。在對材料切口表面色澤沒有嚴格要求時，用壓縮空氣替代氮氣切割是最經濟實用的選擇。 壓縮空氣鐳射切割與氮氣鐳射切割的經濟性比較 目前市場上的液氮大約為1400元/噸，鐳射切割用的液氮都需要採用杜瓦罐，一般是120kg一罐，1kg價格在3元以上。姑且按1400元/噸計算。 120x1.4=168元標準狀態氮氣的比重為1.25kg/m3，因此一罐杜瓦罐液氮的最大使用量約為：120/1.25=96Nm3折算成每Nm3的氮氣成本為：168/96=1.75元/Nm3 如果採用PM15TK-16型空壓機提供16bar的壓縮空氣，每分鐘可以提供1.27m3，該型號空氣壓縮機的滿負荷輸入功率是13.4kW。 工業電費按1.0元/度計算，則每M3的空氣成本為：13.4x1.0/(1.27x60)=0.176元/m3按照每分鐘實際消耗0.5m3氣體，鐳射切割機每天工作8小時計算，則採用空氣切割相比氮氣切割每天可以節省的成本為：(1.75-0.176)x8x60x0.5=378元如鐳射切割機一年工作300天，則一年可以節省的用氣成本為：378x300=113,400元，由此可見，採用壓縮空氣替代氮氣切割非常經濟實用，一年下來節省下來的用氣成本，足夠買3臺高品質的一體式空氣壓縮機了。(4)氬氣（Ar）氬氣為惰性氣體，在鐳射切割中能起到防止氧化和氮化的作用，在溶接中也可以使用。但是氬氣價格比氮氣更高，一般普通鐳射切割採用氬氣極不划算。氬氣切割主要用於鈦及鈦合金等。氬氣切割的切口端面發白。 4.4.噴嘴對鐳射切割質量的影響 當噴嘴的中心與鐳射光束的中心不同軸時，從噴嘴噴出的高速氣流就會對切割的熔融物進行偏吹，使得切割斷面較容易出現一邊有熔渣，而另一邊沒有的現象。這一現象在切割3mm厚度以上的板材時表現明顯，嚴重時會造成不能切割。 噴嘴的尺寸要合適。切割厚的板材需要的鐳射功率大，鐳射聚焦投射到板材上的光斑直徑也較大，這就要求透過光束的噴嘴直徑也較大。但是如果噴嘴直徑太大，一方面從噴嘴噴射出的氣流速度會較慢，吹除熔融物的能力變弱，切割斷面可能會形成毛刺；另一方面，由於噴嘴尺寸大而氣流速度慢，則鐳射切割產生的熔渣和煙霧比較容易飛濺到噴嘴裡面，損壞保護鏡片，對於高功率鐳射機還可能反射鐳射光束燒燬鐳射頭。 4.5.壓縮空氣品質對鐳射切割質量的影響 壓縮空氣的品質對鐳射切割質量有非常直接的影響。壓縮空氣中含有水霧和油，如果沒有處理乾淨，高壓噴射到鐳射切割頭的保護鏡面上，就會嚴重影響鐳射束的傳輸，使焦點分散，造成產品切不透，產生廢品。如果是超大功率鐳射切割機，只要保護鏡面或噴嘴表面粘上一點點極細微的油膜或水霧，也有可能造成高能鐳射發射燒壞鐳射頭。由於超大功率鐳射切割機（12000W以上）的鐳射頭價格都在2萬以上，而大多數空氣壓縮機的提供者都不能對壓縮空氣中的油和水分進行很好的處理，多數的超大功率鐳射切割機的使用者都不願意冒險採用壓縮空氣作為輔助氣體.5.1.空氣壓縮機壓力和排氣量的選擇 根據前面的論述可知，鐳射切割機配套空氣壓縮機能切割多厚的板材這樣的問題，主要取決於鐳射功率，而與壓縮空氣壓力關係不大。如果鐳射功率足夠大，壓縮空氣壓力低一點也能切割；如果鐳射功率不夠大，壓縮空氣壓力再高也切割不了。只要鐳射功率足夠大，壓縮空氣壓力越高，鐳射切割質量越好，切割效率越高。隨著鐳射切割機功率從小功率向中功率再向大功率以至超大功率發展，配套鐳射切割機的空氣壓縮機的壓力的要求也從最開始的8bar提高到兩年前的13bar，再提高到現在的16bar，並且還在進一步往20-30bar發展。 對於採用壓縮空氣作為輔助氣體的鐳射切割機來說，壓縮空氣經過乾燥淨化之後，分成三路，分別作為切割氣體、氣缸動力氣源和光路正壓除塵氣體維持鐳射切割機的正常執行，切割氣體所佔的比重大約是壓縮空氣總消耗量的80-90%。對於不採用壓縮空氣而採用氮氣或氧氣作為輔助氣體的鐳射切割機，其仍然需要一臺流量很小的空氣壓縮機提供氣缸動力氣源，不過只需要的是6-7bar的常壓氣源。 採用壓縮空氣作為輔助氣體的鐳射切割機，應該配套多大排氣量的空氣壓縮機？ 壓縮空氣作為輔助氣體是要透過與鐳射光束同軸的噴嘴高速噴出來輔助鐳射切割的，計算出噴嘴透過的壓縮空氣流量就可以確定需要配套多大排氣量的空氣壓縮機了。5.2.空氣壓縮機型式和系統的選擇 前面講到壓縮空氣的品質對鐳射切割質量有直接的影響，並且鐳射切割機一般都需要連續工作，空壓機一般就安放在鐳射切割機附近。因此，空氣壓縮機一定要選配好的乾燥機儘可能地去除壓縮空氣中的水分，一定要在乾燥機之後配置精度足夠高精密過濾器組以充分濾除油分和塵埃顆粒。經過後處理之後的壓縮空氣的壓力露點達到2-5℃，殘油量≦0.001ppM，顆粒物含量≦0.01μm，並且壓縮空氣乾燥之後回溫到接近常溫，有效避免再次結露，這樣的高品質壓縮空氣可以滿足鐳射切割機長時間穩定執行，無需經常擦拭保護鏡片。 活塞式空氣壓縮機比較容易獲得高壓力，但是活塞式空氣壓縮機噪音大，易損件多，並且排氣含油都處理得不好，因此，在1.6MPa以下一般不推薦使用活塞式空氣壓縮機。 1.6MPa以下一般推薦選用螺桿式空氣壓縮機，選配合適的冷幹機和精密過濾器。壓縮機宜採用永磁變頻電機，這樣可以保持供氣壓力的穩定，保障最佳的切割效果。 目前需要1.6MPa以上壓縮空氣的鐳射切割機主要還是採用活塞式壓縮機，但是因為活塞式壓縮機可靠性質量的制約，發展相對較慢。隨著大功率鐳射切割機的普及，對厚板的切割需求越來越多，開發額定排氣壓力≧2.0MPa的小流量高壓螺桿空氣壓縮機很有必要。6.需要注意的問題（1）.過分考慮購機成本 購買鐳射切割用的空壓機時，如果過分考慮購機成本，最終很可能買來一堆爛貨。因為空壓機供應商也要賺錢，如果他按保證高品質壓縮空氣的壓縮機系統以市場最低的價格賣給你，那他就無利可圖。為了生意和利潤，那他只能以次充好，以小充大。舉例說，為了競爭和利潤，現在市場上標稱處理流量1m3/min的冷幹機，沒有一臺能夠達到標稱的2-8℃的壓力露點溫度，實際壓力露點都在12-16攝氏度以上。如果鐳射切割用的空壓機配上這樣的冷幹機，保護鏡片一天就得擦拭多次，鐳射切割質量也無法保證。同樣，油氣分離芯和本身價值就不高的精密過濾器更不能圖便宜。（2）.貪大心理 在選擇空壓機時，使用者一般會選擇排氣量比實際需求大一些的空壓機，銷售人員也願意賣排氣量大的空壓機。但是，如果空壓機排氣量太大，比實際需求大很多，即使空壓機有變頻調節，也有可能造成空壓機執行在最低頻率時供氣量還過剩，機器不得不進入停機休眠狀態。而為了維持供氣壓力穩定，一旦用氣繼續，空壓機又不得不啟動執行。這樣頻繁的“啟動-執行-休眠-啟動-執行-休眠”，不僅會造成空壓機的壽命縮短，更為嚴重的是容易造成油氣分離器裡面的潤滑油起泡，導致排氣含油量增加。 當“空壓機配太大了”已經成為現實了，那就要透過修改控制器引數，設法讓空壓機減少自動啟停次數，比如把通常的10s空載延時改為180s空載延時。（3）.良好的操作習慣 如果操作時先啟動空氣壓縮機，再啟動冷幹機，有可能排氣在相當長的時間內達不到所需要的壓力露點。這時候操作鐳射切割機，則有可能壓縮空氣中沒有除盡的水份會在鐳射切割頭的保護鏡片上結霧。正確的操作習慣是先啟動冷幹機，待冷媒溫度降到5攝氏度左右時，再啟動空壓機。（4）.執行溫度設定 一般普通用的7-8bar排氣壓力的空氣壓縮機，正常使用條件下的排氣溫度都以不超過90℃為好，廠家一般把排氣溫度設定在78-85℃。但是，如果是排氣壓力1.6MPa以上的空氣壓縮機，如果還是要求這麼低的排氣溫度，如果用在鐳射切割機上，就是一場災難。因為高壓空壓機在夏季執行而只有80℃左右的排氣溫度，排氣是會非常容易析水，導致潤滑油的乳化起泡，而造成排氣含油量的劇增。其結果就是造成不能切割或切出廢品，甚至損壞聚焦鏡。排氣溫度的設定，最好是根據使用地點和季節不同進行設定。（5）.注意日常維護保養 i.每天正式工作前，要放除儲氣罐中的冷凝水，並注意觀察冷凝水的油跡情況。 ii.經常透過視鏡觀察空壓機執行時從油氣分離器到壓縮機主機的回油管的回油狀況，判斷排氣含油量高低，以及是否需要更換潤滑油或油分芯。a)高速氣流裹挾少量潤滑油透過視鏡——正常；b)視鏡充滿潤滑油，並且運動緩慢——管路堵塞，需要清理；c)高速氣流裹挾大量潤滑油透過視鏡——油分效果變差，排氣含油量高，需要立即採取行動解決。d).在廠家規定時間內更換精密過濾器濾芯e)在廠家規定的時間內更換空濾芯、油分芯、油過濾器和潤滑油。結論：鐳射切割機採用壓縮空氣作為輔助氣體有著廣泛的應用，可以代替氧氣切割碳鋼薄板，可以代替氮氣切割不鏽鋼、鍍鋅板、鋁合金、銅合金。正確地選擇和使用空氣壓縮機不但可以保障鐳射切割質量，而且可以獲得不錯的切割效率和非常明顯的加工成本節省。本人長期從事鐳射切割配套壓縮空氣裝置的應用於開發，行業成功應用接近2500臺套，有什麼疑問歡迎加我微信探討，你們的要求就是我工作的方向。 13916427866（微信同號）趙工

空氣壓縮機是鐳射切割機系統的組成部分。先說一下它的概念，空氣壓縮機是氣源裝置中的主體，它是將原動機（通常是電動機）的機械能轉換成氣體壓力能的裝置，是壓縮空氣的氣壓發生裝置。下面是它的主要部件的維護和保養工作。

1、空氣過濾器濾芯。一般情況下每500小時要清除空氣過濾器濾芯表面的灰塵雜質，每2000小時檢查是否需要更換。檢查或更換週期可根據含塵量情況延長或縮短。

2、進氣閥密封件。要在鐳射切割機的空氣壓縮機每工作4000小時時，檢查密封圈狀況，必要時要進行更換。

3、壓縮機潤滑油。要每1000小時檢查潤滑油是否足夠，每4000小時更換新油。

4、油過濾器。每2000小時要更換一次新件。

5、油汽分離器。每4000小時需要更換一次新件。

6、最小壓力閥。每4000小時清洗一次，並檢查開啟壓力是否正常。

7、安全閥。每4000小時檢查其動作是否靈敏。

8、放油閥。每2000小時要排放水分和汙垢。

9、傳動皮帶。每2000小時要調節鬆緊度，每4000小時檢查磨損情況，根據磨損情況決定是否需要更換。

10、電機維護。根據電機使用說明書進行維護。

為了使鐳射切割機的空氣壓縮機能夠正常可靠地執行，保證機組的使用壽命，須制定詳細的維護計劃，執行定人操作、定期維護、定期檢查保養，使空壓機組保持清潔、無油、無汙垢。