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,速度要高,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。
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,沖孔不銹鋼板,因此不進行流體力學計算與分析。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,后氣體膨脹到-壓力pa。研究工作表明隨著pn的增加,氣流流速增加,不銹鋼板-,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。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。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。---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---,并有利于保護透鏡,提高其使用壽命。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。
切割精度是判斷數控激光切割機-壞的要素。影響數控激光切割機的切割精度的四大因素:
1、激光發生器的激光凝聚的大小。---之后如果光斑非常小,則切割精度非常高,要是切割之后的縫隙也非常小。則說明激光切割機的精度非常之高,品質則非常高。但激光器發出的光束為錐形,所以切出來的縫隙也是錐形。這種條件下,工件厚度越大,精度也就會越低,因此切縫越大。
2、工作臺的精度。工作臺的精度如果非常高,則讓切割的精度也隨之提高。因此工作臺的精度也是衡量激光發生器精度的一個非常重要的因素。
3、激光光束凝聚成錐形。切割時,激光光束是以錐形向下的,這時如果切割的工件的厚度非常大,切割的精度就會降低,則切出來的縫隙就會非常大。
4、切割的材料不同,也會影響到激光切割機的精度。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。
一般來說,不銹鋼板板厚,激光切割可以由以下6個標準來衡量。
1.切割表面粗糙度rz
2.切口掛渣尺寸
3.切邊垂直度和斜度u
4.切割邊緣圓角尺寸r
5.條紋后拖量n
6.平面度f
如今對于煤炭焦化、煤氣化、合成氨、化肥已成為我國占主要-的煤化工業,并得到持續、快速發展。我們國內石油消費增長和石油供需存在的矛盾,而制取烯烴、煤制油等煤化工業技術引進、開發了產業化建設加快速度,從事焦化產品生產的企業也如雨后春筍般快速的成長起來。如無錫鋼澤金屬材料有限公司等等。
對于煤炭焦化行業來說,因管道,設備等長時間處于高溫,腐蝕性的環境中,設備腐蝕---,設備使用壽命將會大打折扣。因此,提高設備的抗腐蝕能力,西安不銹鋼板,延長設備的使用壽命,降低企業生產成本,是提高企業競爭力的重要手段。
不銹鋼復合板的是一種外層為純不銹鋼,內層為碳鋼的金屬復合材料,這種純不銹鋼與碳鋼復合的金屬復合材料就是不銹鋼復合板,不銹鋼復合板的出現,為焦化設備的制造、升級改造提供了材料保障。
1、使用不銹鋼復合板替代原來的純不銹鋼板,能夠降低設備成本,而設備的使用卻不受影響。不銹鋼復合板可用于脫硫塔、蒸氨塔、脫---塔等,成本低,耐腐蝕;以脫---塔為例,采用不銹鋼復合板代替純不銹鋼板,成本可下降30%以上。
2、不銹鋼復合板保留了純不銹鋼的耐腐蝕,耐磨、抗磁的性能以及外表美觀的特點,又-有碳鋼-的可焊性、成形性、拉伸性、導熱性的特點。可廣泛的使用于焦化設備中,以提高焦化設備的耐腐蝕性,以延長設備的使用壽命。
3、不銹鋼復合板具有-的導熱能力,又具有防腐蝕功能,可大量用于焦化設備。如使用于蒸氨塔,可以提高蒸氨塔的使用壽命,降低運行成本;另外一方面因其防腐性能,又能應用于蒸氨設備。
總之來說,我國不銹鋼復合板在焦化設備的制造,升級、改造中大有可為,是提高設備使用壽命,提高設備生產效率,降低運行成本的-。
復合板(2張)
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