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薄板激光切割机的喷嘴气流控制

发表时间:2018-08-09 作者:骏屹激光 阅读数:1110
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  众所周知,精密制造是制造、加工对于细节等方面要求很高的行业,不能出现一丝一毫的差错,主要针对精密仪器以及设备零件的加工,产品精度高、性能稳定。在这种市场的需求下,金属激光切割机无疑是极合适不过的加工设备了。薄板激光切割机的工作原理在以前的文章中有说到过,这里就不再重复赘述了,今天就让我们一起来看看薄板激光切割机的喷嘴气流控制的问题。

  薄板激光切割机在切割钢材时,氧气和聚焦的激光束是通过喷嘴射到被切材料处,从而形成一个气流束。对气流的基本要求是进入切口的气流量要大,速度要高,以便足够的氧化使切口材料充分进行放热反应;同时又有足够的动量将熔融材料喷射吹出。因此除光束的质量及其控制直接影响切割质量外,喷嘴的设计及气流的控制(如喷嘴压力、工件在气流中的位置等)也是十分重要的因素。激光切割机所使用的喷嘴结构较简单,即一锥形孔带端部小圆孔,通常用实验和误差方法进行设计。

薄板激光切割机喷头

薄板激光切割机喷头

  薄板激光切割机喷嘴设计及气流控制技术
  由于薄板激光切割机的喷嘴一般用紫铜制造,体积较小,是易损零件,需经常更换,因此不进行流体力学计算与分析。在使用时从喷嘴侧面通入一定压力Pn(表压为Pg)的气体,称喷嘴压力,从喷嘴出口喷出,经一定距离到达工件表面,其压力称切割压力Pc,最后气体膨胀到大气压力Pa。研究工作表明随着Pn的增加,气流流速增加,Pc也不断增加。

  可用下列公式计算:

  V=8.2d2(Pg+1);

  V-气体流速L/min;
  d-喷嘴直径mm;

  Pg-喷嘴压力(表压)bar;

薄板激光切割机工作中

薄板激光切割机工作中

  薄板激光切割机对于不同的气体有不同的压力阈值,当喷嘴压力超过此值时,气流为正常斜激波,气流速从亚音速向超音速过渡。此阈值与Pn、Pa比值及气体分子的自由度(n)两因素有关:如氧气、空气的n=5,因此其阈值Pn=1bar×(1.2)3.5=1.89bar。当喷嘴压力更高Pn/Pa=(1+1/n)1+n/2时(Pn;4bar),气流正常斜激波封变为正激波,切割压力Pc下降,气流速度减低,并在工件表面形成涡流,削弱了气流去除熔融材料的作用,影响了切割速度。因此采用锥孔带端部小圆孔的喷嘴,其氧气的喷嘴压力常在3bar以下。

  以上即为薄板激光切割机的喷嘴气流控制全部内容,希望这篇文章对大家能够有所帮助。

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