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自学:激光切割机喷嘴的设计及气流的控制

来源:科泰激光科技 发布时间: 2013/4/24 11:09:06 【返回上一步】
本页关键词:激光切割机

激光切割机在切割不锈钢板材时,辅助气体(氧气)及聚焦的激光束都是通过喷嘴射到被切材料,并形成了一个气流束。激光切割机对气流的基本要求是,进入切口的气流量一定要大、速度要高,以便足够的氧气使切口材料充分进行放热反应;同时又有充足的能量将熔融材料喷射吹出。所以,除了光束的质量及其控制直接影响切割质量外,喷嘴的设计以及气流的控制(如喷嘴压力、材料在气流中的位置等)也是十分重要的要素。目前,激光切割机的喷嘴多采用简单的结构。
激光切割机在操作的时候,从喷嘴侧面通入一定的压力Pn(表压为Pg)的气体,称喷嘴压力,从喷嘴出口喷出,经过特定的路径到达工件表面,其压力就是通常所说的切割压力Pc,最后气体会膨胀到大气压力Pa.有关研究表明,随着Pn的增加,气流流速增加,Pc也不断增加.我们可以用下列公式进行计算:V=(Pg+1);V-气体流速L/min;d-喷嘴直径mm;Pg-喷嘴压力(表压)bar。
不同气体有不同的压力阈值,当喷嘴压力超过这个值时,气流是正常斜激波,气流速会从亚音速向超音速过渡.此阈值与Pn、Pa比值以及气体分子的自由度(n)两种因素有关:如氧气、空气的n=5,因此其阈值Pn=1bar×()=.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成正激波,切割压力Pc下降,气流速度减低,并且会在工件表面形成涡流,削弱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.

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