Principiu di a Macchina di Taglio Ibrida Laser-Ossifuel

U tagliu cumpostu à fiamma laser si riferisce di solitu à "tagliu à l'ossigenu laser", chì hè unu di i principali prucessi di tagliu laser (l'altri dui sò u tagliu per fusione laser è u tagliu per vaporizazione laser). Ùn significa micca "fiamma generata da laser", ma piuttostu un prucessu ibridu chì usa un laser cum'è fonte di calore, supplementatu da ossigenu puru cum'è gas di assistenza, per inizià una vigorosa reazione di combustione d'ossidazione (vale à dì, "fiamma") in i metalli (principalmente materiali d'acciaiu) durante u prucessu di tagliu. Stu prucessu sfrutta l'energia termica di a reazione chimica per migliurà significativamente e prestazioni di tagliu.

Dopu, spiegheremu u so principiu in dettagliu da parechje perspettive:

Principiu di basa: Combustione di metalli cuntrullata indotta da laser

1. U rolu di u laser (accensione è mantenimentu):

• Un raghju laser à alta densità d'energia hè focalizatu nantu à a superficia di a pezza, pruvucendu un aumentu rapidu di a temperatura di u metallu irradiatu finu à u so puntu d'ignizione (circa 1350 ° C per u ferru).
• U raghju laser furnisce una fonte di calore cuntinua, precisa è d'alta energia chì ùn solu accende a reazione, ma soprattuttu mantene a zona di reazione à una temperatura alta.

2. Ruolo di l'ossigenu (agente di combustione è scavenger):

• Un flussu d'ossigenu à alta pressione è alta purezza hè iniettatu coaxialmente cù u raghju laser nantu à u puntu metallicu riscaldatu da u laser.
• U ferru (Fe) chì ghjunghje à u puntu d'ignizione è l'ossigenu (O₂) subiscenu una reazione esotermica d'ossidazione viulenta (cumbustione): 4Fe 3O₂ → 2Fe2O, calore
• Sta reazione libera assai calore (circa 3-5 volte l'energia di u laser stessu!), Questa hè a chjave per l'energia "cumposta". Stu calore supplementu migliora assai a capacità generale di fusione / gassificazione.

3. Prucessu collaborativu cumpostu:

• Preriscaldamentu è accensione: U laser riscalda prima u metallu lucale finu à u puntu d'accensione.
• Combustione esotermica: iniezione d'ossigenu, u metallu brusgia viulentamente, generendu un calore assai più altu di quellu chì u laser stessu pò furnisce, fundendu rapidamente o ancu ossidendu u metallu, è furmendu scoria (principalmente FeO è Fe3O4).
• Soffiu è furmazione: Un altru rolu impurtante di u flussu di gas d'ossigenu à alta pressione hè di soffià viulentamente l'ossidu di metallu fusu (scoria) generatu da a reazione da a cucitura di taglio cum'è un "cultellu à aria" per furmà una superficia di taglio pulita è relativamente liscia.

Continuu: U raghju laser si move in fronte, preriscalda continuamente a nova zona, è a reazione di combustione seguita u focu laser in avanti è in giù, è infine penetra in a pezza è forma un tagliu.

Cumu hè cusì efficiente questu approcciu "cumpostu"? (Vantaghju)

1. Forte capacità di taglià piatti spessi:Per l'acciaiu à u carbone (cum'è l'acciaiu à bassu carbone), u tagliu à l'ossigenu laser hè u metudu u più economicu è u più veloce per taglià piastre medie è spesse (di solitu più di 6 mm, finu à 30 mm o ancu più spesse). U tagliu à fusione laser pura (cum'è cù l'azotu) deve affidà si interamente à l'energia laser per fonde u metallu, a faccia di a piastra spessa pare esse inadeguata.

2. Velocità di tagliu rapida:A causa di l'aghjunta di energia chimica di a reazione di combustione di i metalli, l'input energeticu tutale hè assai più altu ch'è quellu di una sola energia laser, dunque a velocità di tagliu hè significativamente più rapida chè u tagliu di fusione sottu à a stessa putenza.

3I bisogni di putenza di l'equipaggiu sò relativamente bassi:Per taglià u listessu acciaio à u carbone, a putenza laser necessaria per u tagliu à l'ossigenu laser pò esse assai più bassa di quella di u tagliu à fusione laser pura, riducendu i costi di l'equipaggiu è u cunsumu energeticu.

4. Bona qualità di tagliu:Per e piastre spesse d'acciaiu à u carbone, si pò ottene una superficia di tagliu cù una bona verticalità è menu scoria (statu ideale).

Caratteristiche è limitazioni di u prucessu

1. Selettività di u materiale:

• Principalmente per i metalli reattivi: U materiale d'applicazione più tipicu è ideale hè l'acciaiu à u carbone.

• Ùn hè micca adattatu per l'acciaiu inox, l'aluminiu, u ramu, ecc.:
• Acciaiu inox: u cromu (Cr) è altri elementi formanu ossidi à puntu di fusione altu (cum'è Cr2O3), chì impediscenu a cuntinuazione di a reazione d'ossidazione, è a scoria ùn hè micca faciule da spazzà via, risultendu in una superficia di tagliu ruvida è una seria appiccicazione di scoria.
• Aluminiu è rame: u puntu di fusione di i so ossidi (Al2O3,CuO) hè assai più altu chè quellu di u sustratu stessu, cuprendu a superficia cum'è una cunchiglia dura, impedendu à a reazione di cuntinuà, è avendu una alta riflettività à u laser.

2. Caratteristiche di a superficia di tagliu:

• A causa di a reazione d'ossidazione, a superficia di u tagliu avarà un stratu d'ossidu (simile à u trattamentu di bluaring) è pò esse ligeramente ruvida (paragunatu à u latu luminosu di u tagliu d'azotu).
• Ci pò esse una ligera scoria appesa in fondu, chì deve esse minimizzata ottimizendu i parametri di u prucessu.

3. A zona affettata da u calore hè più grande:A reazione d'ossidazione viulenta genererà più calore, risultendu in una zona affettata da u calore di a pezza più larga di quella di a fusione è di u tagliu laser, è a deformazione termica generale di a pezza pò esse ligeramente più grande.

Paragone cù altri prucessi di tagliu

VS. Tagliu à l'azotu laser puru (tagliu à fusione):

• Tagliu à l'azotu: per fusione di metallu à laser, soffiendu via u metallu fusu cù azotu à alta pressione. Nisuna reazione d'ossidazione, a sezione hè luminosa è senza stratu d'ossidu, ma a velocità hè lenta, u cunsumu di gas hè grande è u costu hè altu. Hè adattatu per l'acciaio inox, l'aluminiu, ecc., è ùn hè micca ecunomicu per l'acciaio à u carbone grossu.
• Tagliu à l'ossigenu: aghjunta di reazione d'ossidazione, velocità rapida, bassu costu, adatta per l'acciaio à u carbone, ma a sezione hà un stratu d'ossidu.

VS. Tagliu à fiamma tradiziunale (tagliu à l'ossiacetilena):

• Fiamma tradiziunale: per preriscaldamentu di fiamma, tagliu di combustione à ossigenu puru. Preriscaldamentu lentu, fessura larga, bassa precisione è grande deformazione termica.
• Tagliu à l'ossigenu laser: cù precisione laser d'alta energia, preriscaldamentu rapidu, a cucitura di tagliu hè assai stretta (è diametru di u puntu laser), alta precisione, sma
• A pendenza ll, u picculu impattu termicu, hè a mudernizazione tradiziunale di u tagliu di fiamma, a versione di aghjurnamentu di alta precisione.

Riassuntu

U principiu fundamentale di a macchina di taglio cumpostu di fiamma laser (ossigenu laser) hè di utilizà un raghju laser d'alta energia per accende accuratamente è mantene a reazione di combustione viulente di u metallu (ferru) in un ambiente d'ossigenu puru, è cumminà l'energia termica di u laser cù l'energia chimica di l'ossidazione di u metallu per ottene l'effettu di taglio "1 1> 2". Combina perfettamente i vantaghji di l'alta precisione è di l'alta focalizazione di u laser cù i vantaghji di l'alta efficienza è di u bassu costu di a combustione di l'ossigenu, facendulu un prucessu mainstream insustituibile in u campu di u taglio di lamiere d'acciaio à u carbonu medie è spesse.