薄板激光切割機的噴嘴氣流控制

發表時間:2018-08-09 作者:駿屹激光

  眾所周知,精密制造是制造、加工對于細節等方面要求很高的行業,不能出現一絲一毫的差錯,主要針對精密儀器以及設備零件的加工,產品精度高、性能穩定。在這種市場的需求下,金屬激光切割機無疑是極合適不過的加工設備了。薄板激光切割機的工作原理在以前的文章中有說到過,這里就不再重復贅述了,今天就讓我們一起來看看薄板激光切割機的噴嘴氣流控制的問題。

  薄板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制直接影響切割質量外,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。

薄板激光切割機噴頭

薄板激光切割機噴頭

  薄板激光切割機噴嘴設計及氣流控制技術
  由于薄板激光切割機的噴嘴一般用紫銅制造,體積較小,是易損零件,需經常更換,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,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;
  d-噴嘴直徑mm;

  Pg-噴嘴壓力(表壓)bar;

薄板激光切割機工作中

薄板激光切割機工作中

  薄板激光切割機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。

  以上即為薄板激光切割機的噴嘴氣流控制全部內容,希望這篇文章對大家能夠有所幫助。

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