Laserlõikusmasina otsiku disain

Düüsi disain ja õhuvoolu juhtimise tehnoloogia: Terase laserlõikamisel lastakse hapnik ja fokuseeritud laserkiir läbi otsiku lõigatavasse materjali, moodustades nii õhuvoolukiire. Õhuvoolu põhinõue on, et gaasivool sisselõigetesse peaks olema suur ja kiirus suur, nii et piisav oksüdatsioon võib muuta sisselõike materjali täielikult eksotermiliseks reaktsiooniks; Samas on piisavalt hoogu, et sulamaterjal välja puhuda. Seetõttu mõjutavad lisaks tala kvaliteedile ja selle juhtimine otseselt lõikekvaliteeti ka düüsi konstruktsioon ja õhuvoolu juhtimine (nagu düüsi rõhk, tooriku asend õhuvoolus jne). ka väga olulised tegurid.
Laserlõikamiseks kasutatav otsik on lihtsa struktuuriga, st koonilise auguga, mille otsas on väike ümmargune ava (joonis 4). Tavaliselt on see loodud katse ja veaga. Kuna otsik on üldiselt valmistatud vasest ja on väikese suurusega, on see haavatav osa ja seda tuleb sageli vahetada, mistõttu vedeliku dünaamika arvutamist ja analüüsi ei tehta. Kasutamisel düüsi küljelt läbi teatud rõhu Pn (manomeetriline rõhk Pg) gaasi, mida nimetatakse düüsi rõhuks, düüsi väljalaskeavast teatud vahemaa järel tooriku pinnani nimetatakse rõhku lõikerõhuks Pc ja lõpuks. gaasi paisumine atmosfäärirõhuni Pa. Uurimistöö näitab, et Pn suurenemisega õhuvoolu kiirus suureneb, samuti suureneb Pc.
Seda saab arvutada järgmise valemiga: V=8.2d2(Pg+1)
V- Gaasi voolukiirus L/min
d- Düüsi läbimõõt mm
Pg- Düüsi rõhk (manomeetriline rõhk) bar
Erinevate gaaside jaoks on erinevad rõhuläved, kui düüsi rõhk ületab selle väärtuse, on gaasivool tavaline kaldus lööklaine ja gaasi voolukiirus läheb üle helikiirusest ülehelikiirusele. See lävi on seotud Pn ja Pa suhtega ning gaasimolekulide vabadusastmega (n): näiteks hapniku ja õhu n=5, seega selle lävi Pn=1bar×(1,2 )3.5=1.89 baari. Kui düüsi rõhk on suurem Pn/Pa=(1+1/n)1+n/2 (Pn; 4bar), muutub õhuvoolu tavaline kaldus lööklaine positiivseks šokiks laine, lõikerõhk Pc väheneb, õhuvoolu kiirus väheneb ja töödeldava detaili pinnale tekib pöörisvool, mis nõrgendab sulamaterjali eemaldava õhuvoolu mõju ja mõjutab lõikekiirust. Seetõttu kasutatakse koonuse auguga otsikut, mille otsas on väike ümmargune ava ja hapniku düüsi rõhk on sageli alla 3 baari.
Laserlõikekiiruse edasiseks parandamiseks saab aerodünaamika põhimõttel konstrueerida ja toota skaala tüüpi düüsi, Lavali düüsi, ilma positiivset lööklaine tekitamata düüsi rõhu suurendamise eeldusel. Tootmise mugavuse huvides saab kasutada joonisel 4 näidatud struktuuri. Saksamaa Hannoveri ülikooli laserikeskus kasutas 500WCO2 laserit, mille läätse fookuskaugus oli 2,5 tolli, ja viidi läbi katsed vastavalt nõelaotsakuga ja Lavali otsikuga, nagu on näidatud joonisel 4. Katsetulemused on näidatud joonisel 5, mis kujutavad vastavalt NO2, NO4 ja NO5 düüside lõikepinna kareduse Rz ja lõikekiiruse Vc vahelist funktsionaalset seost erinevatel hapnikurõhudel Jooniselt on näha, et NO2 väikese augu düüsi lõikekiirus võib ulatuda ainult 2,75 m/min, kui Pn on 400 Kpa (või 4 baari) (süsinikterasest plaadi paksus on 2 mm, NO4 ja NO5 Lavali düüside lõikekiirus võib ulatuda 3,5 m/min ja 5,5 m/min, kui Pn on 500 Kpa kuni 600 Kpa). Tuleb märkida, et lõikerõhk Pc on tooriku ja düüsi vahelise kauguse funktsioon Kuna kaldus lööklaine peegeldub gaasivoolu piiril mitu korda, muutub lõikerõhk perioodiliselt.
Esimene suure lõikerõhu ala on düüsi väljalaskeava lähedal, tooriku pinna ja düüsi väljalaskeava vaheline kaugus on umbes 0,5–1,5 mm ning lõikerõhk Pc on suur ja stabiilne, mis on protsess. tööstuslikus tootmises tavaliselt kasutatav parameeter. Suuruselt teine ​​lõikesurveala on umbes 3–3,5 mm düüsi väljalaskeavast ja lõikerõhk Pc on samuti suur, mis võib samuti saavutada häid tulemusi ning aitab kaitsta objektiivi ja pikendada selle kasutusiga. Muid kõrge lõikesurvega piirkondi kõveral ei saa kasutada, kuna need on düüsi väljalaskeavast liiga kaugel, et sobituda fokuseeritud kiirega.