空壓機在激光切割領域的應用分析

激光切割機是將從激光器發(fā)射出的激光，經光路系統(tǒng)，聚焦成高功率密度的激光束。激光束照射到工件表面，使工件達到熔點或沸點，同時與光束同軸的高壓氣體將熔化或氣化金屬吹走。隨著光束與工件相對位置的移動，最終使材料形成切縫，從而達到切割的目的。

激光切割加工是用不可見的光束代替了傳統(tǒng)的機械刀，具有精度高，切割速度快，不受切割圖案限制，自動排版節(jié)省材料，切口平滑，加工成本低等特點，逐漸改進或取代了傳統(tǒng)的金屬切割工藝設備。

一、激光切割機工作原理

激光切割機在工作時需要帶有壓力的氣源作為動力，常用的輔助氣體有氧氣、氮氣和壓縮空氣，有時還會用到氬氣。按照氣體壓力又可分為高壓氣體和低壓氣體。

隨著切削板材的厚度和效率的需求，壓縮空氣的壓力也由之前的1.25MPa～1.3MPa 向更高的壓力發(fā)展，甚至達到2.0MPa～3.0MPa，目前市場上主要使用1.6MPa的壓縮氣體。

二、壓縮空氣含油的影響

目前氣源主要集中在氮氣、氧氣和壓縮空氣，除非是加工一些貴金屬或對加工要求比較高才會使用氮氣或氧氣，更多的則是壓縮空氣。

壓縮空氣可以用空氣壓縮機直接提供，相對于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，空氣切割效率略高于氮氣切割。用壓縮空氣替代氮氣切割是經濟實用的選擇。

壓縮空氣的品質對激光切割質量有非常直接的影響。壓縮空氣中含有水霧和油，如果沒有處理干凈，高壓噴射到激光切割頭的透鏡面上，就會嚴重影響激光束的傳輸，使焦點分散，造成產品切不透，產生廢品。如果是超大功率激光切割機，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，也有可能造成高能激光發(fā)射燒壞激光頭。由于超大功率激光切割機的激光頭價格都在萬元以上，而大多數(shù)壓縮空氣都不能對壓縮空氣中的油和水分進行很好的處理，即便是新機器可以滿足，但是隨著設備的使用，油氣分離的效果變差，壓縮空氣中的含油量也會變大，給使用帶來不確定性。所以，多數(shù)超大功率激光切割機的用戶都不愿意冒險采用壓縮空氣作為輔助氣體。

三、無油壓縮空氣的獲取

在壓縮空氣中，水的去除相對容易。只需要配置相匹配的冷凍式干燥機和過濾器即可滿足要求。但是，壓縮空氣中不含油則困難的多。如果選擇無油機，無疑增加了用戶的購置成本，另外，無油機也很難做如此高的壓力。

用非無油壓縮機制取“無油”壓縮空氣，即采用常規(guī)的有潤滑油壓縮機獲取壓縮空氣，再通過后端除油設備處理，進而獲得無油壓縮空氣。其使用流程如圖2。

這種配置對壓縮空氣中的水分、粉塵顆粒都進行了處理，更重要的是對壓縮空氣中的氣態(tài)油也進行了凈化，避免了激光切割設備的透鏡受到污染。

壓縮空氣凈化器主要由高效換熱器、反應器、電加熱器、電控系統(tǒng)等組成。見圖3。

壓縮機產出的壓縮空氣通過管道經儲氣罐后進入過濾器，壓縮空氣在通過過濾器時將含有的液態(tài)水進行有效分離，同時保護反應系統(tǒng)；分離液態(tài)水后的壓縮空氣進入高效換熱器，在換熱器內，來自精密過濾器的低溫氣體與來自反應器的高溫氣體進行充分熱量交換；升溫后的高溫壓縮空氣進入反應器內，其中的油類雜質在反應器內溫度180～220℃范圍中觸媒表面發(fā)生催化氧化反應：

CnHm+(n+m/4)O2→nCO2+m/2H2O

全部轉化為二氧化碳和水，同時在高溫作用下，壓縮空氣中的生物菌類被殺滅，實現(xiàn)氣源的除油殺菌，得到高潔凈等級的壓縮空氣；凈化后的高溫氣體經高效換熱器回收熱量后，送入用戶用氣單元；整個過程由高精度溫度控制系統(tǒng)自動調節(jié)，安全穩(wěn)定。

四、使用效果

這種微油螺桿加凈化裝置的組合方式，在一些電子、食品、光伏等要求無油的工況中都有良好的應用，在配套激光切割機使用中經過后續(xù)跟蹤，使用的效果也達到客戶的預期。

任何一種新產品、新技術都是在實踐中不斷發(fā)展和提高的，與之配套的相關技術也要與時俱進，適應新的要求。