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激光切割機噴嘴設(shè)計及氣流控制技術(shù)

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

  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(yīng);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(zhì)量及其控制直接影響切割質(zhì)量外,噴嘴的設(shè)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。激光切割機所使用的噴嘴結(jié)構(gòu)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(shè)計。

激光切割機噴嘴設(shè)計及氣流控制技術(shù)

    由于激光切割機的噴嘴一般用紫銅制造,體積較小,是易損零件,需經(jīng)常更換,因此不進行流體力學(xué)計算與分析。在使用時從噴嘴側(cè)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(jīng)一定距離到達(dá)工件表面,其壓力稱切割壓力Pc,最后氣體膨脹到大氣壓力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

    激光切割機對于不同的氣體有不同的壓力閾值,當(dāng)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(guān):如氧氣、空氣的n=5,因此其閾值Pn=1bar×(1.2)3.5=1.89bar。當(dāng)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?yōu)檎げ?,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。

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激光切割機噴嘴設(shè)計
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