光纤激光切割机的气体选择是一个非常关键的操作参数，直接影响到切割质量、速度、成本和设备维护。选择哪种气体主要取决于被切割材料的类型、厚度以及对切割断面的质量要求。

简单来说，选择气体主要基于以下几个核心目的：

1. 助燃/氧化：利用氧气与金属发生放热反应，增加能量，主要用于切割碳钢。

2. 保护/冷却：使用惰性或活性较低的气体防止材料氧化，获得光亮、无氧化的断面，主要用于不锈钢、铝合金等。

3. 吹除熔渣：所有气体的共同基础作用，将熔融的金属从切缝中吹走。

下面是主要切割气体的详细分析、选择指南和优缺点对比。

一、常用切割气体详解

1. 氧气

· 原理：作为助燃气体。激光将金属加热至燃点，氧气与铁发生剧烈的氧化放热反应（类似燃烧），产生额外的热能。这部分热量可占到总切割能量的60%以上，极大地提高了切割能力。

· 适用材料：碳钢/低碳钢是最佳选择。

· 优点：

  · 切割速度快：尤其对于厚碳钢，速度优势明显。

  · 切割能力强：可切割更厚的碳钢板（例如，万瓦级激光可轻松切割30mm以上）。

  · 成本较低：氧气本身相对便宜。

· 缺点：

  · 断面会氧化：形成黑色或暗黄色的氧化层，粗糙，需要后续处理才能喷涂或焊接。

  · 不适用于不锈钢和铝：氧化层会破坏不锈钢的耐腐蚀性和铝合金的表面质量。

· 纯度要求：一般要求≥99.95%。纯度不足会降低切割速度和断面质量。

2. 氮气

· 原理：作为保护气体。在高压下（通常为12-20Bar），氮气将熔融金属从切缝中吹走，同时隔绝氧气，防止材料发生化学反应。

· 适用材料：不锈钢、铝合金、黄铜、镀锌板等需要无氧化切割的金属。

· 优点：

  · 切割面质量高：断面呈现金属本色（银白或光亮），光滑无氧化，可直接用于焊接或后续加工，俗称“亮面切割”。

  · 无挂渣或极少挂渣：在参数合适的情况下。

· 缺点：

  · 气体消耗量大：需要高气压和高纯度，气体成本非常高，是主要运营成本之一。

  · 切割速度较慢：相比氧气切割碳钢，氮气切割同等厚度的不锈钢速度会慢一些。

  · 对气压要求高：需要稳定的高压气源。

· 纯度要求：极高，通常要求≥99.99%（4个9），切割高反射材料或厚板时甚至需要99.999%（5个9）以保护镜片并保证切割效果。

3. 压缩空气

· 原理：作为冷却气体和吹气气体。压缩空气含有约78%的氮气和21%的氧气，其作用介于氧气和氮气之间。其中的氧气会产生一定的氧化作用，但氮气成分又能提供一定的冷却和保护。

· 适用材料：铝合金、镀锌板、非金属材料（如亚克力）、以及一些对断面要求不高的低厚度不锈钢和碳钢。

· 优点：

  · 运行成本极低：只需空压机和冷干机，无需购买气体。

  · 切割速度较快：对于薄板（如6mm以下的铝板、3mm以下的不锈钢），速度可以接近氮气切割。

  · 兼具一定冷却效果。

· 缺点：

  · 断面会轻微氧化：呈淡黄色或蓝色，不如氮气切割光亮。

  · 不适合高要求亮面切割。

  · 存在风险：空气中的水分和油雾会污染保护镜片，导致镜片过热损坏。因此必须配备高质量的冷干机和过滤器。

  · 切割能力有限：对于厚板或高反射材料，效果不如专用气体。

4. 氩气

· 原理：惰性保护气体。比氮气更惰性，保护效果更好，但价格昂贵。

· 适用材料：钛合金、镍基合金等活性金属，以及一些高端的精密切割或科研应用。

· 优点：提供最佳的惰性保护环境，防止任何有害反应。

· 缺点：成本极其高昂，一般不用于普通材料的批量生产。

二、气体选择速查表

三、选择气体的关键决策因素（决策流程）

1. 材料是什么？ —— 这是第一决定因素。碳钢选氧气，不锈钢/铝选氮气或空气。

2. 厚度是多少？ —— 厚度增加，对气体纯度、压力的要求也增加。厚不锈钢必须用高纯氮。

3. 对切割断面有何要求？ —— 是否需要直接焊接或作为最终表面？高要求“亮面”选高纯氮；可接受氧化层则选氧气或空气。

4. 生产成本预算如何？ —— 在满足质量要求的前提下，追求最低成本：碳钢薄板可试空气；不锈钢薄板可试空气；不锈钢厚板则必须用氮气，这是主要成本。

5. 设备配置如何？ —— 是否有大容量空压机和三级精密过滤器来提供干燥洁净的压缩空气？是否有高压氮气发生器或液氮储罐？

四、重要注意事项

· 气体纯度至关重要：尤其是使用氮气时，纯度不足是导致断面氧化、发黄、切割不稳定的常见原因。

· 气压和流量要匹配：根据材料和厚度调整，并非越高越好。过低吹不掉熔渣，过高可能浪费气体并在断面产生涡流。

· 保护镜片是消耗品：无论使用何种气体，保护镜片都需要定期检查和清洁。使用压缩空气时，维护频率会更高。

· 咨询设备供应商：最可靠的参数建议来自您的激光切割机制造商。他们提供的切割参数数据库是经过验证的起点。

总结建议：

对于大多数综合性加工厂，常见的配置是 “氧气 + 压缩空气” 或 “氧气 + 氮气（发生器/储罐）” 的双气路系统。这样既能用氧气高效切割碳钢，又能用氮气或空气处理不锈钢和铝材，达到质量与成本的平衡。如果主要加工碳钢，氧气是必选；如果以不锈钢和铝材为主，则需要重点投资氮气供应系统或高质量的压缩空气系统。