可用下列公式計算: V=8.2d2(Pg+1)
V-氣體(ti) 流速 L/min
d-噴嘴直徑 mm
Pg-噴嘴壓力(表壓)bar
對於(yu) 不同的氣體(ti) 有不同的壓力閾值,當噴嘴壓力超過此值時,氣流為(wei) 正常斜激波,氣流速從(cong) 亞(ya) 音速向超音速過渡。此閾值與(yu) Pn、Pa比值及氣體(ti) 分子的自由度(n)兩(liang) 因素有關(guan) :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(wei) 正激波,切割壓力Pc下降,氣流速度減低,並在工件表麵形成渦流,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(wei) 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(chan) 生正激波,設計製造一種縮放型噴嘴,即拉伐爾(Laval)噴嘴。為(wei) 方便製造可采用如圖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,試驗結果:分別表示NO2、NO4、NO5噴嘴在不同的氧氣壓力下,切口表麵粗糙度Rz與(yu) 切割速度Vc的函數關(guan) 係。從(cong) 中可以看出NO2小孔噴嘴在Pn為(wei) 400Kpa(或4bar)時切割速度隻能達到2.75m/min(碳鋼板厚為(wei) 2mm)。NO4、NO5二種拉伐爾噴嘴在Pn為(wei) 500Kpa到600Kpa時切割速度可達到3.5m/min和5.5m/min。應指出的是切割壓力Pc還是工件與(yu) 噴嘴距離的函數。由於(yu) 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。
第一高切割壓力區緊鄰噴嘴出口,工件表麵至噴嘴出口的距離約為(wei) 0.5~1.5mm,切割壓力Pc大而穩定,是目前工業(ye) 生產(chan) 中切割手扳常用的工藝參數。第二高切割壓力區約為(wei) 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,並有利於(yu) 保護透鏡,提高其使用壽命。曲線上的其他高切割壓力區由於(yu) 距噴嘴出口太遠,與(yu) 聚焦光束難以匹配而無法采用。
綜上所述,CO2激光器切割技術正在我國工業(ye) 生產(chan) 中得到越來越多的應用,國外正研究開發更高切割速度和更厚鋼板的切割技術與(yu) 裝置。為(wei) 了滿足工業(ye) 生產(chan) 對質量和生產(chan) 效率越來越高的要求,必須重視解決(jue) 各種關(guan) 鍵技術及執行質量標準,以使這一新技術在我國獲得更廣泛的應用。
激光切割的主要工藝
1、汽化切割。
在高功率密度激光束的加熱下,材料表麵溫度升至沸點溫度的速度是如此之快,足以避免熱傳(chuan) 導造成的熔化,於(yu) 是部分材料汽化成蒸汽消失,部分材料作為(wei) 噴出物從(cong) 切縫底部被輔助氣體(ti) 流吹走。一些不能熔化的材料,如木材、碳素材料和某些塑料就是通過這種汽化切割方法切割成形的。
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