噴嘴設計及氣流控制技術: 激光切割鋼材時,氧氣和-的激光束是通過噴嘴射到被切材料處,從而形成一個氣流束。對氣流的基本要求是進入切口的氣流量要大,高陵不銹鋼,速度要高,不銹鋼鋼棒,以便足夠的氧化使切口材料充分進行放熱反應;同時又有足夠的動量將熔融材料噴射吹出。因此,除光束的及其控制直接影響切割外,噴嘴的設計及氣流的控制如噴嘴壓力、工件在氣流中的位置等也是十分重要的因素。系統描述:304不銹鋼是應用為廣泛的一種鉻-鎳不銹鋼[1],作為一種用途廣泛的鋼,具有---的耐蝕性、耐熱性,低溫強度和機械特性。
激光切割用的噴嘴采用簡單的結構,即一錐形孔帶端部小圓孔如圖4。通常用實驗和誤差方法進行設計。由于噴嘴一般用紫銅制造,體積較小,是易損零件,需經常更換,因此不進行流體力學計算與分析。激光切割機在切割過程中,光束經切頭的透鏡-成一個很小的焦點,使焦點處達到高的功率密度,其中切頭固定在z軸上。在使用時從噴嘴側面通入一定壓力pn(表壓為pg)的氣體,稱噴嘴壓力,從噴嘴出口噴出,經一定距離到達工件表面,其壓力稱切割壓力pc,---氣體膨脹到---壓力pa。研究工作表明隨著pn的增加,氣流流速增加,pc也不斷增加。
可用下列公式計算: v=8.2d2(pg+1)
v-氣體流速 l/min
d-噴嘴直徑 mm
pg-噴嘴壓力表壓bar
對于不同的氣體有不同的壓力閾值,當噴嘴壓力超過此值時,氣流為正常斜激波,氣流速從亞音速向超音速過渡。此閾值與pn、pa比值及氣體分子的自由度n兩因素有關:如氧氣、空氣的n=5,因此其閾值pn=1bar×(1.2)3.5=1.89bar。當噴嘴壓力更高pn/pa=(1+1/n)1+n/2時pn;4bar,氣流正常斜激波封變為正激波,切割壓力pc下降,氣流速度減低,并在工件表面形成渦流,削弱了氣流去除熔融材料的作用,影響了切割速度。主要采用連續鍍鋅工藝生產,即把成卷的鋼板連續浸在熔解有鋅的鍍槽中制成鍍鋅鋼板。因此采用錐孔帶端部小圓孔的噴嘴,其氧氣的噴嘴壓力常在3bar以下。
為進一步提高激光切割速度,可根據空氣動力學原理,在提高噴嘴壓力的前提下不產生正激波,設計制造一種縮放型噴嘴,即拉伐爾laval噴嘴。為方便制造可采用如圖4的結構。德國漢諾威大學激光中心使用500wco2激光器,透鏡焦距2.5〃,采用小孔噴嘴和拉伐爾噴嘴分別作了試驗,見圖4。試驗結果如圖5所示:分別表示no2、no4、no5噴嘴在不同的氧氣壓力下,切口表面粗糙度rz與切割速度vc的函數關系。從圖中可以看出no2小孔噴嘴在pn為400kpa或4bar時切割速度只能達到2.75m/min碳鋼板厚為2mm。所以,304不銹鋼廣泛用于幕墻、側墻、屋頂及其它建筑用途,但在侵蝕性---的工業或海洋---中,采用316不銹鋼。no4、no5二種拉伐爾噴嘴在pn為500kpa到600kpa時切割速度可達到3.5m/min和5.5m/min。應-的是切割壓力pc還是工件與噴嘴距離的函數。由于斜激波在氣流的邊界多次反射,使切割壓力呈周期性的變化。
高切割壓力區緊鄰噴嘴出口,工件表面至噴嘴出口的距離約為0.5~1.5mm,切割壓力pc大而穩定,是工業生產中切割手扳常用的工藝參數。第二高切割壓力區約為噴嘴出口的3~3.5mm,切割壓力pc也較大,同樣可以取得好的效果,不銹鋼矩管價格,并有利于保護透鏡,提高其使用壽命。鉻具有---的化學穩定性,能在鋼表面形成鈍化膜,使金屬與外界隔離開來,保護鋼板不被氧化,增加鋼板的抗腐蝕能力。曲線上的其他高切割壓力區由于距噴嘴出口太遠,與-光束難以匹配而無法采用。
簡介編輯
西安不銹鋼板一般是不銹鋼板和耐酸鋼板的總稱。不銹鋼板是指耐---、蒸汽和水等弱介質腐蝕的鋼板,不銹鋼鋼管價格,而耐酸鋼板則是指耐酸、堿、鹽等化學浸蝕性介質腐蝕的鋼板。不銹鋼板自本世紀初問世,不銹鋼板的發展為現代工業的發展和科技進步奠定了重要的物質技術基礎。不銹鋼板鋼板種很多,性能各異,它在發展過程中逐步形成了幾大類。按組織結構分為奧氏體不銹鋼板、馬氏不銹鋼板包括沉淀硬化不銹鋼板、鐵素體不銹鋼板、和奧氏體加鐵素體雙相不銹鋼板等四大類?按鋼板中的主要化學成分或鋼板中的一些特征元素來分類,分為鉻不銹鋼板、鉻鎳不銹鋼板、鉻鎳鉬不銹鋼板以及低碳不銹鋼板、高鉬不銹鋼板、高純不銹鋼板等。按鋼板的性能特點和用途分類,分為耐不銹鋼板、耐---不銹鋼板、耐點蝕不銹鋼板、耐應力腐蝕不銹鋼板、高強不銹鋼板等。jis1、日本鋼材jis系列的牌號中普通結構鋼主要由三部分組成部分表示材質,如:ssteel表示鋼,fferrum表示鐵。按鋼板的功能特點分類,分為低溫不銹鋼板、無磁不銹鋼板、易切削不銹鋼板、超塑性不銹鋼板等。現常用的分類方法是按鋼板的組織結構特點和鋼板的化學成分特點以及兩者相結合的方法分類。一般分為馬氏體不銹鋼板、鐵素體不銹鋼板、奧氏體不銹鋼板、雙相不銹鋼板和沉淀硬化型不銹鋼板等或分為鉻不銹鋼板和鎳不銹鋼板兩大類。用途很廣典型用途:紙漿和造紙用設備熱交換器、機械設備、染色設備、膠片沖洗設備、管道、沿海區域建筑物外部用材等。
激光切割機系統一般由激光發生器、外光束傳輸組件、工作臺機床、微機數控柜、冷卻器和計算機硬件和軟件等部分組成。
1)機床主機部分:激光切割機機床部分,實現x、y、z軸的運動的機械部分,包括切割工作平臺。用于安放被切割工件,并能按照控制程序正確而---的進行移動,通常由伺服電機驅動。
2)激光發生器:產生激光光源的裝置。對于激光切割的用途而言,除了少數場合采用yag固體激光器外,絕大部分采用電-光轉換效率較高并能輸出較高功率的co2氣體激光器。由于激光切割對光束要求---,所以不是所有的激光器都能用作切割的。在同樣的情況下,切割不銹鋼和切割鋁其精度就會非常不同,不銹鋼的切割精度就會高一些,而且切面也會光滑一些。高斯模式適用于小于1500w、低階模---激光器100w-3000w、多模3000w以上。
3)外光路:折射反射鏡,用于將激光導向所需要的方向。為使光束通路不發生故障,所有反射鏡都要保護罩加以保護,并通入潔凈的正壓保護氣體以保護鏡片不受污染。一套性能---的透鏡會將一無發散角的光束-成---小的光斑。又稱氟碳漆、氟涂料、氟樹脂涂料d、噴漆用壓縮空氣將涂料噴成霧狀涂在不銹鋼板上所形成不同的顏色。一般用5.0英寸焦距的透鏡。7.5英寸透鏡僅用于>;12mm厚材。
4)數控系統:控制機床實現x、y、z軸的運動,同時也控制激光器的輸出功率。
5)穩壓電源:連接在激光器,數控機床與電力供應系統之間。主要起防止外電網干擾的作用。
6)切割:主要包括腔體、-透鏡座、-鏡、電容式傳感器和輔助氣體噴嘴等零件。切頭驅動裝置用于按照程序驅動切頭沿z軸方向運動,由伺服電機和絲桿或齒輪等傳動件組成。
7)操作臺:用于控制整個切割裝置的工作過程。
8)冷水機組:用于冷卻激光發生器。激光器是利用電能轉換成光能的裝置,如co2氣體激光器的轉換率一般為20%,剩余的能量就變換成熱量。冷卻水把多余的熱量帶走以保持激光發生器的正常工作。從圖中不難看出,在切割過程中,隨著橫梁作x向運動,z軸部分作y向運動,光路的長度時刻發生著變化[1]。冷水機組還對機床外光路反射鏡和-鏡進行冷卻,以---穩定的光束傳輸,并有效防止鏡片溫度過高而導致變形或炸裂。
9)氣瓶:包括激光切割機工作介質氣瓶和輔助氣瓶,用于補充激光震蕩的工業氣體和供給切頭用輔助氣體。
10)空壓機、儲氣罐:提供和存儲壓縮空氣。
11)空氣冷卻干燥機、過濾器:用于向激光發生器和光束通路供給潔凈的干燥空氣,以保持通路和反射鏡的正常工作。
12)抽風除塵機:抽出加工時產生的煙塵和粉塵,并進行過濾處理,使廢氣排放符合環境保護標準。
13)排渣機:排除加工時產生的邊角余料和廢料等。