一般来说,惰性气体用于熔化切割。如果改用氧气或其他活性气体,材料在激光束的照射下会被点燃,它会与氧气发生激烈的化学反应,产生另一种热源,称为氧化熔化切割。具体描述如下:
(1)在激光束的照射下,材料表面被迅速加热到着火温度,然后与氧气发生激烈的燃烧反应,释放出大量的热量。在臻融钢材切割加工作用下,材料内部形成充满蒸汽的小孔,而小孔的周围为熔融的金属壁所包围。
(2)氧气和金属的燃烧速率受物质向炉渣中转移的控制,氧气通过炉渣向点火前沿扩散的速度对燃烧速率也有很大影响。氧气流量越大,燃烧化学反应和排渣越快。当然,氧气流速越高越好,因为流速太快会导致狭缝出口处的反应产物即金属氧化物快速冷却,这也不利于切割质量。
(3)显然,氧化熔化切割过程存在着两个热源,即激光照射能和氧与金属化学反应产生的热能。据估计,切割钢时,氧化反应放出的热量要占到切割所需全部能量的百分之六十左右。很明显,与惰性气体比较,使用氧作辅助气体可获得较高的切割速度。
(4)在拥有两个热源的氧化熔化切割过程中,如果氧的燃烧速度高于激光束的移动速度,割缝显得宽而粗糙。如果激光束移动的速度比氧的燃烧速度快,则所得切缝狭而光滑。