激光切割機噴嘴的選擇直接影響到切割質量、速度和穩定性。選擇正確的噴嘴需要綜合考慮材料類型、厚度、切割工藝(氧化/熔化切割)以及期望的切割質量。
一、噴嘴的核心作用
噴嘴的主要功能是:
1.引導氣體:將輔助切割氣體(如氧氣、氮氣、空氣)精確地引導到切割點。
2.控制氣流:通過其孔徑和形狀控制氣體的流速、方向和壓力,從而:
清除熔渣:吹走切割產生的熔融金屬,形成干凈切口。
冷卻材料:冷卻切縫周邊區域,減少熱影響區。
參與化學反應:在氧化切割中(如用氧氣切碳鋼),氣體與金屬發生放熱反應,助燃提高切割速度。
3.保護鏡片:高速流出的氣體可以防止熔渣和煙霧向上反彈,污染和損壞昂貴的聚焦鏡片。
二、噴嘴的關鍵參數:類型、孔徑、材質
1.噴嘴類型(按錐角分)
主要分為單層噴嘴和雙層噴嘴,但目前主流是雙層噴嘴。
單層噴嘴:
特點:結構簡單,氣流形式單一。
適用:主要用于低壓、低速度的切割,如一些非金屬切割或薄板氮氣切割。現在已較少使用。
雙層噴嘴:
特點:具有內層和外層兩個氣路。中心氣流速度快、能量集中,外層氣流形成“氣簾”,對中心氣流進行約束和聚焦,使其更穩定、更長。
優點:
氣流更穩定:切割質量更好,尤其是在拐角和高速度時。
更好的鏡片保護。
更適應高壓:適合氮氣切割不銹鋼等需要高壓氣體的工藝。
適用:目前絕對主流,適用于幾乎所有材料的切割。
2.噴嘴孔徑(最重要的選擇)
孔徑是選擇噴嘴時最關鍵的參數,它直接決定了氣體流量和氣流形狀。
噴嘴孔徑 | 適用場景 | 優點 | 缺點 |
小孔徑 (Φ1.0 - Φ1.5mm) | 薄板(<3mm)精密切割高速度切割 氮氣切割不銹鋼/鋁合金 | 氣流速度快,能量集中 切縫窄,精度高 氣體消耗相對較少 | 對焦點位置敏感 易被熔渣堵塞 不適合厚板,氣體流量不足 |
中孔徑 (Φ2.0 - Φ2.5mm) | 通用型,應用最廣 中厚板碳鋼(氧切)中厚板不銹鋼(氮切) | 適應性廣,平衡性好 氣流穩定,不易堵塞 對焦點位置容錯性較高 | 切割薄板時氣體消耗稍大 |
大孔徑 (Φ3.0mm及以上) | 厚板切割(>8mm) 粗糙表面板材切割 穿孔時保護噴嘴 | 氣體流量大,能有效吹除厚板熔渣 抗干擾能力強,不易堵塞 穿孔時濺射物不易損壞噴嘴 | 切縫較寬 氣體消耗量大 不適合薄板,容易導致過度熔化 |
簡單選擇指南:
碳鋼氧氣切割:常用 Φ1.2 - Φ2.5 mm。板越薄,孔徑可選越小;板越厚,孔徑選越大。
不銹鋼/鋁合金氮氣切割:常用 Φ1.5 - Φ3.0 mm。氮氣壓力很高,小孔徑能產生高速氣流獲得亮面效果;厚板需要大孔徑保證氣體流量。
空氣切割:常用 Φ1.5 - Φ2.5 mm。
3.噴嘴材質
紫銅:最常用。導熱性好,不易因高溫而變形,有一定的耐用性。
黃銅:較便宜,但耐用性和耐高溫性不如紫銅。
陶瓷:用于特殊場合,如極高的溫度環境,但其主要作用是隔熱,而非直接參與導氣。
三、根據材料和工藝選擇(實戰總結)
切割材料 & 工藝 | 推薦噴嘴類型 | 推薦噴嘴孔徑 | 說明 |
碳鋼 < 3mm (氧氣) | 雙層噴嘴 | Φ1.2 - Φ1.5mm | 追求高速度和精細切割。 |
碳鋼 3-8mm (氧氣) | 雙層噴嘴 | Φ1.5 - Φ2.0mm | 最通用的配置,平衡質量和效率。 |
碳鋼 > 8mm (氧氣) | 雙層噴嘴 | Φ2.5 - Φ3.0mm | 要大流量氣體清除大量熔渣。 |
不銹鋼/鋁 3-6mm (氮氣) | 雙層噴嘴 | Φ1.2 - Φ1.5mm | 小孔徑產生高速氣流,易于獲得無氧化亮面。 |
不銹鋼/鋁 3-6mm (氮氣) | 雙層噴嘴 | Φ2.0 - Φ3.0mm | 需要大流量高壓氮氣,保證亮面效果和穿透能力。 |
不銹鋼/鋁 > 6mm (氮氣) | 雙層噴嘴 | Φ2.0 - Φ3.0mm | 需要大流量高壓氮氣,保證亮面效果和穿透能力。 |
非金屬(亞克力、木材等) | 單層/雙層均可 | Φ1.5 - Φ2.5mm | 通常使用空氣,壓力要求不高。 |
四、其他重要注意事項
1.噴嘴高度(Piercing Height & Cutting Height):
噴嘴到板材的距離至關重要。通常由電容式調高器自動控制。
一般切割高度是噴嘴孔徑的1~1.5倍。例如,用 Φ2.0mm 的噴嘴,切割高度通常在 1.0mm - 1.5mm 之間。具體請參考設備廠商的工藝參數表。
高度太低易發生碰撞,太高會導致氣流擴散,壓力不足。
2.噴嘴狀態:
定期檢查!噴嘴在使用中會逐漸被濺射物損壞,導致孔洞變成橢圓形或不規則。
損壞的噴嘴會導致氣流紊亂,切割質量急劇下降(如粗糙斷面、掛渣、無法切透)。
定期清潔:用專用的噴嘴清潔工具(如通針)清除堵塞物,切勿用尖銳工具刮擦內壁。
3.品牌匹配:
不同品牌的激光頭(如Precitec, Raytools)其噴嘴設計可能有細微差別。最好使用原廠或認證的兼容噴嘴,以確保最佳的匹配度和氣流特性。
總結與快速選擇口訣
1.看材料:碳鋼選氧氣,不銹鋼/鋁選氮氣。
2.看厚度:
薄板(<3mm):選小孔徑(Φ1.2/1.5),求精度。
中厚板(3-8mm):選中孔徑(Φ2.0/2.5),求穩定。
厚板(>8mm):選大孔徑(Φ3.0+),求穿透。
3.看工藝:高速亮面切割選小孔徑,普通切割或抗堵塞選大孔徑。
4.查狀態:始終保持噴嘴干凈、無損、安裝端正,這是保證切割質量的前提。
最后,最可靠的方法是參考激光切割機廠家提供的官方工藝參數手冊,里面會有針對不同功率、不同材料的詳細噴嘴、氣體、速度、壓力推薦表。在實際操作中,可以圍繞推薦值進行微調,找到最適合當前設備和材料的最佳參數。