氣壓大小如何影響切割斷面

氣壓是影響切割質量（尤其是切割斷面質量）的關鍵參數之一。它的影響不是單一的“高好”或“低好”，而是一個需要與切割速度、功率/電流等參數精確匹配的“最佳范圍”。總的來說，氣壓對切割斷面的影響主要體現在掛渣情況、斷面粗糙度、切縫寬度和底部棱邊等方面。下面分兩種情況來詳細解釋：

1. 激光切割（以氧氣輔助切割金屬為例）

在激光切割中，氣體（如氧氣、氮氣）的主要作用是：

· 輔助燃燒（氧氣）：與金屬發生放熱反應，增加能量。

· 吹走熔渣：將切縫內的熔融材料吹走，形成清潔的切口。

· 保護鏡片和槍體：防止飛濺物損傷光學部件。

氣壓過低的影響：

· 斷面粗糙、掛渣嚴重：這是最直接的表現。氣壓不足，無法有效、及時地將切縫底部熔融的金屬吹走。這些熔融金屬會附著在板材底部，形成難以清除的掛渣（毛刺）。同時，吹不走的熔融金屬會重新凝固，使切割斷面變得粗糙、不光滑，形成條紋。

· 切割速度下降：為了吹掉熔渣，可能需要降低切割速度，否則無法切透，影響生產效率。

· 可能切不透：在極端情況下，氣壓太低根本無法吹透熔融層，導致切割中斷。

氣壓過高的影響：

· 斷面產生渦紋，粗糙度增加：過高的氣壓會在切縫內形成湍流，而不是穩定的層流。這種湍流會干擾熔融金屬的正常流動，并在切口側面形成規律的橫向渦紋，使斷面看起來“很花”，反而降低了光滑度。

· 切縫變寬：高壓氣體相當于“吹脹”了激光焦點，導致切縫上部和下部都比正常情況更寬，精度下降。

· 切口底部過燒或形成楔形：高壓氣體會將過多的熱量帶到板材底部，導致底部材料過度燃燒，形成較大的底部棱邊（甚至圓角），切口呈現上寬下窄的楔形，而不是垂直的斷面。

· 浪費氣體，增加成本：不必要的高氣壓會直接增加氣體消耗成本。

最佳氣壓：

· 需要根據板材材質、厚度、切割速度和激光功率來綜合設定。

· 對于厚板，通常需要較高的氣壓來確保有足夠的能量吹走底部的熔渣。

· 使用氧氣時，氣壓的設定還需考慮燃燒反應的匹配。

2. 等離子切割

在等離子切割中，氣體（以及水）是產生等離子弧的介質，同時也是吹走熔融材料、約束電弧的能量。

氣壓過低的影響：

· 電弧不穩定，易斷弧：氣壓不足無法形成穩定、集中的等離子弧。

· 切割能力下降，切不透：等離子弧的能量和速度不足，無法有效熔化并吹走材料，尤其是在切割較厚板材時。

· 掛渣嚴重：和激光切割類似，無法有效清除熔渣，導致底部掛渣增多。

· 切口呈“拱形”：切口會變成上寬下窄的V形，因為電弧在底部能量不足，無法垂直切割。

氣壓過高的影響：

· 電弧被“吹散”，能量不集中：過高的氣壓會把等離子弧吹得過于發散，導致能量密度下降。雖然氣流速度很快，但切割能力反而可能下降，尤其是對厚板。

· 電極和噴嘴損耗加劇：高壓意味著更高的工作強度，會顯著縮短易損件（電極、噴嘴）的使用壽命。

· 切口頂部熔化，形成“喇叭口”：發散的電弧會使切口頂部過度熔化，形成上寬下窄的倒V形切口，這是等離子切割氣壓過高的典型特征。

· 斷面粗糙：不穩定的電弧會導致切割斷面出現更深的溝槽和波紋。

最佳氣壓：

· 必須嚴格按照等離子電源制造商針對特定電流、噴嘴孔徑和板材類型/厚度所推薦的參數來設定。等離子切割對氣壓的匹配要求更為嚴格。

總結對比表

結論與建議

1. 不存在萬能值：最佳氣壓值取決于具體的切割工藝（激光/等離子）、材料類型、厚度、切割速度和其他工藝參數。

2. 通過試切確定：最可靠的方法是進行試切。在固定的功率和速度下，微調氣壓，觀察切割斷面的變化，找到掛渣最少、斷面最光滑、切縫垂直度最好的那個氣壓值。

3. 關注整體匹配：氣壓必須與切割速度緊密配合。提高速度通常需要相應提高氣壓來保證熔渣被及時吹走，反之亦然。

4. 保證氣源質量：除了氣壓大小，氣體的純度和干燥度也至關重要，特別是對于激光切割和高反射材料的等離子切割。

因此，當發現切割斷面質量不佳時，氣壓是需要優先檢查和調整的關鍵參數之一。