Lasersnijden met zuurstof of stikstof: welk snijgas kies je?

Zuurstof als snijgas ideaal voor dik staal

Zuurstof behoort tot de groep van actieve snijgassen en reageert bij lasersnijden direct met het metaal. Door deze oxidatie reactie ontstaat bovenop de energie van de laser een exotherme verbrandingsreactie. Dit versoepelt het snijden en maakt het proces meer energie-efficiënt, vooral bij dikkere, ongelegeerde staalsoorten. De gegenereerde warmte ondersteunt het smelten van het materiaal, waardoor hogere snijsnelheden bij een relatief lage gasdruk worden bereikt. Het gebruik van zuurstof leidt echter tot een donkere oxidelaag aan de snijrand. Dit kan de verdere verwerking belemmeren, vooral bij gelakte gelaste of gecoate onderdelen, dit vereist vaak een nabehandeling.

Toepassingsgebieden en geschikte materialen

Zuurstof is in het bijzonder geschikt voor toepassingen waarbij dik laag gelegeerd staal gesneden moet worden. Typische toepassingsgebieden:

• Constructiestaal vanaf ongeveer 4 mm dikte
• Ongelegeerd en laaggelegeerde staalsoorten.
• Walsblauw of hoogvast staal (bijv. S355MC, S700MC)
• Dikke platen vanaf 10 mm.

Technische toepassingen van zuurstof bij het lasersnijproces

Extra energie door chemische reactie

De reactie van zuurstof met het metaal laat hitte vrijkomen, waardoor het snijdsterkte aanzienlijk wordt versterkt. Hierdoor kan met hetzelfde laservermogen ook sterker materiaal efficiënt worden bewerkt.

Minder gasverbruik

In vergelijking met stikstof heeft zuurstof minder druk en kleinere hoeveelheden nodig. Dat bespaart aanschafkosten, vooral bij dikke onderdelen.

Invloed op snijkwaliteit en vervolgbewerking

• De ontstane oxidelaag verkleurt de snijrand donkerder.
• De hechting van coatings, verf of lasnaden kunnen negatief beïnvloed worden.
• Om een glad een gemakkelijk te bewerken oppervlak te verkrijgen, is vaak een nabehandeling nodig.

Beperkingen en grenzen van het gebruik van Zuurstof

• Niet geschikt voor RVS of aluminium, omdat de oxidatie hier voor een slechter snijresultaat zorgt.
• De ruwheid van de snijranden is hoger dan bij het snijden met stikstof.
• Voor zichtbare delen iets minder geschikt door ruwere snede.

Stikstof als snijgas, nette zijdes, hoge precisie en geen oxidatie.

Stikstof is een van de meest gebruikte procesgassen bij lasersnijden, vooral wanneer een visueel perfecte snijrand en oxidevrije resultaten vereist zijn. Als inert gas voorkomt het chemische reacties met zuurstof en zorgt het zo voor gladde randen zonder thermische verkleuring of achterblijfsels.

Toepassingsgebieden en geschikte materialen

Stikstof wordt vooral voor gelegeerd staal of aluminium gebruikt. Typische materialen:

• RVS
• Aluminium
• Hardox
• Gegalvaniseerd of gecoat staal zoals Sendzimir.

Technisch nut van stikstof bij het snijproces

Bescherming tegen oxidatie

Stikstof verdringt de zuurstof bij de snijkant daardoor wordt een oxide laag voorkomen, dit bevordert de hechting van verf, coatings of lasnaden.

Verminderde warmte inbreng

Het gas helpt met het snel afkoelen van het materiaal na het snijden en minimaliseert zo vervorming of spanning in het materiaal.

Ondersteuning tijdens het snijproces

de stikstofstroom verwijdert gesmolten materiaal efficiënt uit de snijvoeg voordat het weer vast wordt, dit zorgt voor heldere, braamvrije randen en een hoge maatvastheid.

Straalkwaliteit verbeteren

Stikstof wordt ook gebruikt voor het zuiverhouden van de laserstraal. Door zijn zuiverheid voorkomt het verontreinigingen tussen de lens en de bron. Ook wordt het laservermogen hierdoor constant gehouden.

De invloed van gaszuiverheid op snijkwaliteit en kosten

De kwaliteit van de stikstof heeft direct invloed op de snede.

• Bij onderdelen waar het visuele aanzicht van de snede veel uitmaakt is een hoge zuiverheid belangrijk.
• Wanneer het materiaal toch nog bewerkt of gecoat wordt, volstaat vaak een lagere zuiverheid, wat de kosten aanzienlijk kan verlagen.

Beperkingen van stikstof

Ondanks de vele voordelen zijn er ook technische en economische beperkingen:

• Stikstof vereist een veel hogere druk en dus ook grotere hoeveelheden.
• Bij dikke staalplaten is het gebruik meestal niet kostenefficient
• Harde bramen, in tegenstelling tot oxidebramen (Slak, bij zuurstofsnijden) zijn bramen door stikstof volledig door gesmolten materiaal ontstaan. Deze zijn veel lastiger te verwijderen.

Mixline / menggas: optimale snijkwaliteit bij lasersnijden

Bij het lasersnijden maken wij naast zuurstof en stikstof ook gebruik van mixline, een speciaal samengesteld menggas dat zorgt voor een optimale balans tussen snijsnelheid, kwaliteit en processtabiliteit. Mixline combineert de voordelen van verschillende gassen, waardoor het bijzonder geschikt is voor materialen en diktes waarbij standaardgassen niet altijd het gewenste resultaat geven.

Door het gebruik van mixgas ontstaat een schonere snede, minder braamvorming en een constantere warmte-inbreng. Dit leidt tot een strakker snijbeeld en minder nabewerking. Vooral bij het snijden van bepaalde staalsoorten biedt mixline een duidelijke meerwaarde, omdat het oxidatie beperkt en tegelijkertijd een hoge snijsnelheid mogelijk maakt.

Dankzij onze ervaring met diverse gascombinaties kunnen wij per materiaal en toepassing bepalen welk snijgas de beste kwaliteit oplevert. Mixline is daarbij een waardevolle aanvulling binnen onze lasersnijprocessen en helpt ons om uw producten met maximale precisie en efficiëntie te vervaardigen.

Het juiste snijgas voor lasersnijden: stikstof, zuurstof of mixgas?

De keuze van het snijgas hangt af van het materiaal, de materiaaldikte, de oppervlakte-eigenschappen en de materiaalsterkte. Ook een mix van beide gassen kan in veel situaties een geschikte keuze zijn.

Snijgastabellen

In deze tabellen is te zien welke materialen efficiënt gesneden worden met welk snijgas. ✔ voor een efficiënt proces, ~ voor een minder efficiënt, maar mogelijk proces en X voor een inefficiënte bewerking.

RVS & Aluminium

Verzinkt materiaal

Gebeitst staal

Machinestaal en hoogsterktestaal

Waarom de zuiverheid van snijgassen belangrijk is

De kwaliteit van het gebruikte snijgas beïnvloedt niet alleen de snijkwaliteit, maar ook het gehele snijproces. Afhankelijk van het materiaal, de eisen aan het onderdeel en de gewenste oppervlaktekwaliteit kan een hogere of lagere zuiverheidsgraad zinvol zijn. Daarbij is niet in alle gevallen de maximale zuiverheid vereist, vaak volstaat een standaardkwaliteit al om betrouwbare resultaten te bereiken.

Stikstof: het effect van zuiverheid

Bij het gebruik van stikstof is niet alleen de absolute zuiverheidswaarde van belang, maar vooral de aard van eventuele verontreinigingen. Het doel van snijden met stikstof is om een zo chemisch inert mogelijke omgeving rond de snede te creëren. De aanwezigheid van zuurstof of koolwaterstoffen kan de snijkwaliteit aanzienlijk beïnvloeden. Bij Tosec maken we gebruik van hoogwaardig N₂-gas.

• Standaardkwaliteit: stikstof van kwaliteit 5.0, met een zuiverheid van 99,999% (maximaal 5 ppm overige gassen). Deze kwaliteit is geschikt voor het merendeel van de snijwerkzaamheden.
• Hogere zuiverheid: voor zichtbare snijvlakken of onderdelen die zonder voorbewerking worden gelakt of gecoat, kan een hogere gaszuiverheid wenselijk zijn. In veel gevallen is nabewerking echter een economisch en energie-efficiënter alternatief. Een hogere stikstofzuiverheid brengt namelijk extra kosten en energieverbruik met zich mee door het aanvullende destillatieproces.

Zuurstof: verhoogde zuiverheid verhoogt alleen bij speciale toepassingen de prestaties.

Omdat zuurstof tijdens het snijproces actief reageert met het materiaal, heeft de zuiverheid invloed op de hoeveelheid energie input en de snijkwaliteit. In bepaalde situaties, bijvoorbeeld bij zeer dun plaatstaal, kan een zuiverder gas de snijprestaties verbeteren.

• Gangbare standaard: kwaliteit 2,5 met een zuiverheid van 99,5%
• Hogere kwaliteit bijvoorbeeld 3,5 (99,95) bij dun staal (< 1 mm) of lasers met een laag vermogen (1-2 kW). In dergelijke gevallen kan het gebruik van zeer zuivere zuurstof leiden tot een merkbaar betere snijsnelheid en snijrand.
• Bij dikkere materialen is het nut echter gering, de extra kosten zijn economisch gezien meestal niet de moeite waard.