Beginsel van Laser-Oxyfuel Hibriede Snymasjien

Laservlam-saamgestelde sny verwys gewoonlik na “laser suurstof sny”, wat een van die hooflasersnyprosesse is (die ander twee is lasersmeltsny en laserverdampingsny). Dit beteken nie “lasergegenereerde vlam” nie, maar eerder 'n hibriede proses wat 'n laser as 'n hittebron gebruik, aangevul deur suiwer suurstof as 'n hulpgas, om 'n kragtige oksidasieverbrandingsreaksie (d.w.s. “vlam”) in metale (hoofsaaklik staalmateriale) tydens die snyproses te begin. Hierdie proses benut die termiese energie van die chemiese reaksie om snyprestasie aansienlik te verbeter.

Vervolgens sal ons die beginsel daarvan vanuit verskeie perspektiewe in detail verduidelik:

Kernbeginsel: Laser-geïnduseerde beheerde metaalverbranding

1. Die rol van die laser (ontsteking en onderhoud):

• 'n Laserstraal met hoë energiedigtheid word op die werkstukoppervlak gefokus, wat veroorsaak dat die temperatuur van die bestraalde metaal vinnig tot sy ontstekingspunt styg (ongeveer 1350°C vir yster).
• Die laserstraal verskaf 'n deurlopende, presiese, hoë-energie hittebron wat nie net die reaksie aansteek nie, maar nog belangriker, die reaksiearea op 'n hoë temperatuur hou.

2. Rol van suurstof (verbrandingsmiddel en aasvanger):

• 'n Stroom van hoëdruk-, hoësuiwerheidsuurstof word koaksiaal saam met die laserstraal op die metaalvlek wat deur die laser verhit word, ingespuit.
• Die yster (Fe) wat die ontstekingspunt bereik en suurstof (O₂) ondergaan 'n hewige oksidasie-eksotermiese reaksie (verbranding): 4Fe 3O₂ → 2Fe2O, hitte
• Hierdie reaksie stel baie hitte vry (ongeveer 3-5 keer die energie van die laser self!). Dit is die sleutel tot "saamgestelde" energie. Hierdie bykomende hitte verbeter die algehele smelt-/vergassingskapasiteit aansienlik.

3. Saamgestelde samewerkingsproses:

• Voorverhitting en ontsteking: Die laser verhit eers die plaaslike metaal tot by die ontstekingspunt.
• Verbranding eksotermies: suurstofinspuiting, die metaal brand hewig, genereer baie hoër hitte as wat die laser self kan verskaf, wat die metaal vinnig smelt of selfs oksideer, en slak vorm (hoofsaaklik Feo en Fe3o4).
• Blaas en vorm: Nog 'n belangrike rol van hoëdruk-suurstofgasvloei is om die gesmelte metaaloksied (slak) wat deur die reaksie van die snynaat gegenereer word, heftig soos 'n "lugmes" te blaas om 'n skoon, relatief gladde snyoppervlak te vorm.

Deurlopend: Die laserstraal beweeg vorentoe, verhit die nuwe area voortdurend voor, en die verbrandingsreaksie volg die laserfokus vorentoe en afwaarts, en dring uiteindelik die werkstuk binne en vorm 'n snit.

Hoe is hierdie "saamgestelde" benadering so doeltreffend? (Voordeel)

1. Sterk vermoë om dik plate te sny:Vir koolstofstaal (soos lae koolstofstaal) is lasersuurstofsny die mees koste-effektiewe en vinnigste metode vir die sny van medium en dik plate (gewoonlik meer as 6 mm, tot 30 mm of selfs dikker). Suiwer lasersmeltsny (soos met stikstof) moet geheel en al op laserenergie staatmaak om die metaal te smelt, die oppervlak van dik plate blyk onvoldoende te wees.

2. Vinnige snyspoed:As gevolg van die byvoeging van chemiese energie van die metaalverbrandingsreaksie, is die totale energie-invoer baie hoër as dié van 'n enkele laserenergie, dus is die snyspoed aansienlik vinniger as die smeltsny onder dieselfde krag.

3Toerusting se kragvereistes is relatief laag:Om dieselfde koolstofstaal te sny, kan die laserkrag wat benodig word vir lasersuurstofsny baie laer wees as dié van suiwer lasersmeltsny, wat toerustingkoste en energieverbruik verminder.

4. Goeie snykwaliteit:Vir dik koolstofstaalplate kan 'n snyoppervlak met goeie vertikaliteit en minder slak (ideale toestand) verkry word.

Proseskenmerke en beperkings

1. Materiaalselektiwiteit:

• Hoofsaaklik vir reaktiewe metale: Die mees tipiese en ideale toepassingsmateriaal is koolstofstaal.

• Nie geskik vir vlekvrye staal, aluminium, koper, ens.:
• Vlekvrye staal: chroom (Cr) en ander elemente sal oksiede met 'n hoë smeltpunt (soos Cr2O3) vorm, wat die voortsetting van die oksidasiereaksie belemmer, en die slak blaas nie maklik weg nie, wat lei tot 'n growwe snyoppervlak en ernstige slakhang.
• Aluminium en koper: die smeltpunt van die oksiede (Al2O3,CuO) is baie hoër as dié van die substraat self, wat die oppervlak soos 'n harde dop bedek, verhoed dat die reaksie voortduur, en het hoë reflektiwiteit teenoor laser.

2. Eienskappe van snyoppervlak:

• As gevolg van die oksidasiereaksie, sal die oppervlak van die snit 'n oksiedlaag hê (soortgelyk aan die bloubehandeling) en kan dit effens grof wees (in vergelyking met die blink kant van die stikstofsnit).
• Daar mag dalk 'n effense slak aan die onderkant hang, wat geminimaliseer moet word deur die prosesparameters te optimaliseer.

3. Die hitte-geaffekteerde sone is groter:Die hewige oksidasiereaksie sal meer hitte genereer, wat daartoe lei dat die hitte-geaffekteerde sone van die werkstuk wyer is as dié van lasersmelting en -sny, en die algehele termiese vervorming van die werkstuk kan effens groter wees.

Vergelyking met ander snyprosesse

VS. Suiwer laser stikstof sny (smelt sny):

• Stikstofsny: deur lasersmeltende metaal, waar die smelt met hoëdruk stikstof weggeblaas word. Geen oksidasiereaksie nie, die snit is helder en geen oksiedlaag nie, maar die spoed is stadig, die gasverbruik is groot en die koste is hoog. Dit is geskik vir vlekvrye staal, aluminium, ens., en dit is nie ekonomies vir dik koolstofstaal nie.
• Suurstofsny: oksidasiereaksie-toevoeging, vinnige spoed, lae koste, geskik vir koolstofstaal, maar die snit het 'n oksiedlaag.

VS. Tradisionele vlamsny (oksiasetileensny):

• Tradisionele vlam: deur vlamvoorverhitting, suiwer suurstofverbrandingssny. Stadige voorverhitting, wye spleet, lae presisie en groot termiese vervorming.
• Lasersuurstofsny: met hoë-energie laserpresisie, vinnige voorverhitting, snynaad is baie smal (en laservlekdeursnee), hoë presisie, klein
• ll helling, klein termiese impak, is die tradisionele vlam sny modernisering, hoë presisie opgradering weergawe.

Opsomming

Die kernbeginsel van die laservlam-saamgestelde (lasersuurstof) snymasjien is om 'n hoë-energie laserstraal te gebruik om die gewelddadige verbrandingsreaksie van metaal (yster) akkuraat te ontbrand en in 'n suiwer suurstofomgewing te handhaaf, en die termiese energie van die laser met die chemiese energie van metaaloksidasie te kombineer om die "1 1> 2" sny-effek te bereik. Dit kombineer die voordele van hoë presisie en hoë fokus van laser perfek met die voordele van hoë doeltreffendheid en lae koste van suurstofverbranding, wat dit 'n onvervangbare hoofstroomproses maak op die gebied van medium en dik koolstofstaalplaat sny.