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    包頭液態氣體

    氮氣在激光切割中的應用

    發布日期:2021-01-05 作者: 點擊:

    氮氣控制聚焦鏡(通常是金屬反射聚焦系統)的水壓,如果聚焦前的光束尺寸變小并且焦點直徑變大,則自動控制水壓以改變焦點曲率以使焦點直徑變小。 在飛行光路切割機上增加x和y方向補償光路系統。也就是說,當增加了在切割的遠端處的光路時,補償光路會縮短;反之,當減少在切口的近端處的光路時,增加補償光路以保持光路長度恒定。

    1、切割和打孔技術:

    除了少數情況下,可以從板的邊緣開始的任何一種熱切割技術,通常都要在板上鉆一個小孔。早先在激光沖壓復合機上,使用沖頭打孔,然后使用激光從小孔開始切割。沒有打孔裝置的激光切割機有兩種基本的打孔方法:

    (1)爆破鉆孔:(爆破鉆孔)

    用連續激光照射該材料以在中心形成凹坑,然后通過與激光束同軸的氧氣流將熔融的材料快速去除以形成孔。通常,孔的大小與板的厚度有關。噴砂孔的平均直徑為板厚的一半。因此,較厚的板的噴砂孔較大而不圓形。它不適用于要求較高的零件(例如油篩管),只能在廢料上使用。另外,由于用于穿孔的氧氣壓力與用于切割的氧氣壓力相同,因此飛濺較大。

    (2)脈沖鉆孔:(脈沖鉆孔)

    使用高峰值功率脈沖激光熔化或蒸發少量材料??諝饣虻獨馔ǔ1挥米鬏o助氣體,以減少由于放熱氧化而引起的空穴膨脹。切割期間的氣壓低于氧氣壓力。每個脈沖激光只會產生逐漸穿透更深的小顆粒射流,因此需要花費幾秒鐘才能對厚板打孔。穿孔完成后,立即將輔助氣體更改為氧氣進行切割。這樣,射孔直徑更小,且射孔質量優于爆破射孔。因此,所使用的激光器不僅應具有更高的輸出功率,而且還應具有更高的輸出功率。光束的時間和空間特性更為重要,因此普通的錯流式CO2激光器無法滿足激光切割的要求。另外,脈沖射孔需要更可靠的氣路控制系統來實現氣體類型,氣壓和射孔時間控制的切換。

    在脈沖穿孔的情況下,為了獲得高質量的切割,應注意從工件靜止時的脈沖穿孔到以恒定速度連續切割工件的過渡技術。理論上,通??梢愿募铀俨糠值那懈顥l件,例如焦距,噴嘴位置,氣壓等,但實際上,由于時間太短,不太可能更改上述條件。在工業生產中,主要采用改變激光器平均功率的方法更為現實。有三種特定方法:

    (1)改變脈沖寬度; (2)改變脈沖頻率; (3)同時更改脈沖寬度和頻率。實際結果表明(3)效果好。

    2、噴嘴設計和氣流控制技術:

    在對鋼進行激光切割時,氧氣和聚焦的激光束會通過噴嘴射向要切割的材料,從而形成氣流??諝饬鲃拥幕疽笫?,進入切口的空氣流量應大且速度要高,以使足夠的氧化作用使切口材料充分進行放熱反應。同時,有足夠的動量將熔融材料噴出。因此,除了光束的質量及其直接影響切割質量的控制之外,噴嘴的設計和氣流的控制(例如噴嘴壓力,氣流中工件的位置等)也同樣是非常重要的因素。

    目前,用于激光切割的噴嘴采用簡單的結構,即,在端部具有小圓孔的錐形孔。通常采用實驗和錯誤方法進行設計。由于噴嘴通常由紅銅制成,因此尺寸小并且是易損部件,需要經常更換,因此不會進行流體力學計算和分析。使用時,從噴嘴側面引入一定壓力Pn(表壓為Pg)的氣體,稱為噴嘴壓力,從噴嘴出口噴出,經過一定距離后到達工件表面。壓力稱為切割壓力Pc,氣體膨脹到大氣壓Pa。研究表明,隨著Pn的增加,空氣流量也隨之增加??梢酝ㄟ^以下公式計算:

    V = 8.2d2(Pg + 1)

    V氣流量L / mind-噴嘴直徑mmPg-噴嘴壓力(表壓)bar

    不同的氣體有不同的壓力閾值。當噴嘴壓力超過該值時,氣流是正常的傾斜沖擊波,并且氣流速度從亞音速過渡到超音速。該閾值與兩個因素有關:Pn,Pa比和氣體分子的自由度(n):例如,對于氧氣和空氣,n = 5,因此閾值Pn = 1bar×(1.2)3.5 = 1.89bar。當噴嘴壓力較高Pn / Pa =(1 + 1 / n)1 + n / 2(Pn> 4bar)時,正常氣流沖擊波密封變為正沖擊波,切割壓力Pc降低,氣流速度降低,并且在工件表面上形成渦流,這削弱了氣流去除熔融材料的效果并影響切削速度。因此,使用在末端具有錐形孔和小圓形孔的噴嘴,并且氧氣噴嘴壓力通常低于3bar。

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    本文網址:http://www.ask-best.com/news/545.html

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