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激光切割機噴嘴設計及氣流控製技術

來源:華俄激光2017-07-31 我要評論(0 )   

激光切割機的切割原理就不做贅述了,相信大家都知道,激光切割機在切割鋼材時,氧氣和聚焦的激光束是通過噴嘴射到被切材料處,從(cong)

  激光切割機的切割原理就不做贅述了,相信大家都知道,激光切割機在切割鋼材時,氧氣和聚焦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。因此除光束的質量及其控製直接影響切割質量外,噴嘴的設計及氣流的控製(如噴嘴壓力、工件在氣流中的位置等)也是十分重要的因素。激光切割機所使用的噴嘴結構較簡單,即一錐形孔帶端部小圓孔,通常用實驗和誤差方法進行設計。

激光切割機噴嘴設計及氣流控製技術

    由於(yu) 激光切割機的噴嘴一般用紫銅製造,體(ti) 積較小,是易損零件,需經常更換,因此不進行流體(ti) 力學計算與(yu) 分析。在使用時從(cong) 噴嘴側(ce) 麵通入一定壓力Pn(表壓為(wei) Pg)的氣體(ti) ,稱噴嘴壓力,從(cong) 噴嘴出口噴出,經一定距離到達工件表麵,其壓力稱切割壓力Pc,最後氣體(ti) 膨脹到大氣壓力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(ti) 流速L/min

    1 d-噴嘴直徑mm

    Pg-噴嘴壓力(表壓)bar

    激光切割機對於(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。

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