Լազերային-թթվածնային հիբրիդային կտրող մեքենայի սկզբունքը

Լազերային բոցային կոմպոզիտային կտրումը սովորաբար վերաբերում է «լազերային թթվածնային կտրում», որը լազերային կտրման հիմնական գործընթացներից մեկն է (մյուս երկուսն են լազերային հալեցման կտրումը և լազերային գոլորշիացման կտրումը): Սա չի նշանակում «լազերային առաջացրած բոց», այլ հիբրիդային գործընթաց, որն օգտագործում է լազերը որպես ջերմության աղբյուր, լրացված մաքուր թթվածնով որպես օժանդակ գազ, կտրման գործընթացի ընթացքում մետաղներում (հիմնականում պողպատե նյութերում) ակտիվ օքսիդացման այրման ռեակցիա (այսինքն՝ «բոց») սկսելու համար: Այս գործընթացը օգտագործում է քիմիական ռեակցիայի ջերմային էներգիան՝ կտրման արդյունավետությունը զգալիորեն բարելավելու համար:

Հաջորդը, մենք մանրամասն կբացատրենք դրա սկզբունքը մի քանի տեսանկյուններից.

Հիմնական սկզբունք՝ լազերային կառավարմամբ մետաղի այրում

1. Լազերի դերը (բռնկում և սպասարկում).

• Բարձր էներգիայի խտության լազերային ճառագայթը կենտրոնանում է աշխատանքային մասի մակերեսի վրա, ինչի հետևանքով ճառագայթված մետաղի ջերմաստիճանը արագորեն բարձրանում է մինչև բռնկման կետը (մոտավորապես 1350°C՝ երկաթի համար):
• Լազերային ճառագայթը ապահովում է անընդհատ, ճշգրիտ, բարձր էներգիայի ջերմային աղբյուր, որը ոչ միայն բռնկում է ռեակցիան, այլև, ավելի կարևորը, պահպանում է ռեակցիայի տարածքը բարձր ջերմաստիճանի վրա։

2. Թթվածնի դերը (այրման նյութ և կլանիչ):

• Լազերային ճառագայթի հետ միասին բարձր ճնշման, բարձր մաքրության թթվածնի 1 հոսքը համաաքսիալ կերպով ներարկվում է լազերի կողմից տաքացված մետաղական կետի վրա։
• Բռնկման կետին հասնող երկաթը (Fe) և թթվածինը (O₂) ենթարկվում են ուժեղ օքսիդացման էկզոթերմիկ ռեակցիայի (այրման). 4Fe 3O₂ → 2Fe2O, ջերմություն
• Այս ռեակցիան անջատում է մեծ քանակությամբ ջերմություն (մոտ 3-5 անգամ ավելի մեծ, քան լազերի էներգիան)։ Սա «բարդ» էներգիայի բանալին է։ Այս լրացուցիչ ջերմությունը զգալիորեն մեծացնում է հալման/գազիֆիկացման ընդհանուր հզորությունը։

3. Համակցված համագործակցային գործընթաց.

• Նախնական տաքացում և բռնկում. Լազերը նախ տաքացնում է տեղային մետաղը մինչև բռնկման կետը։
• Էկզոթերմիկ այրում. թթվածնի ներարկման դեպքում մետաղը բռնի այրվում է՝ առաջացնելով շատ ավելի բարձր ջերմություն, քան լազերն ինքը կարող է ապահովել, արագ հալեցնելով կամ նույնիսկ օքսիդացնելով մետաղը և առաջացնելով խարամ (հիմնականում Feo և Fe3o4):
• Փչում և ձևավորում. Բարձր ճնշման թթվածնային գազի հոսքի մեկ այլ կարևոր դեր է կտրող կարից ռեակցիայի միջոցով առաջացած հալված մետաղի օքսիդը (խարամը) ուժգին փչելը, ինչպես «օդային դանակ»՝ մաքուր, համեմատաբար հարթ կտրող մակերես ձևավորելու համար։

Շարունակական. Լազերային ճառագայթը շարժվում է առջևից, անընդհատ նախապես տաքացնում է նոր տարածքը, և այրման ռեակցիան հետևում է լազերի կիզակետին առաջ և ներքև, և վերջապես թափանցում է աշխատանքային մասի մեջ և առաջացնում կտրվածք։

Ինչո՞վ է այս «բարդ» մոտեցումն այդքան արդյունավետ (առավելություն):

1. Հաստ թիթեղներ կտրելու ուժեղ ունակություն.Ածխածնային պողպատի (օրինակ՝ ցածր ածխածնային պողպատի) համար լազերային թթվածնային կտրումը միջին և հաստության թիթեղներ (սովորաբար ավելի քան 6 մմ, մինչև 30 մմ կամ նույնիսկ ավելի հաստ) կտրելու ամենաարդյունավետ և ամենաարագ մեթոդն է: Մաքուր լազերային հալեցման կտրումը (օրինակ՝ ազոտով) պետք է ամբողջությամբ հենվի լազերային էներգիայի վրա՝ մետաղը հալեցնելու համար, հաստ թիթեղի մակերեսը, կարծես, անբավարար է:

2. Արագ կտրման արագություն.Մետաղի այրման ռեակցիայի քիմիական էներգիայի ավելացման պատճառով, ընդհանուր էներգիայի մուտքը շատ ավելի բարձր է, քան մեկ լազերային էներգիան, ուստի կտրման արագությունը զգալիորեն ավելի արագ է, քան հալման կտրումը նույն հզորության դեպքում։

3Սարքավորումների հզորության պահանջները համեմատաբար ցածր են.Նույն ածխածնային պողպատը կտրելու համար լազերային թթվածնային կտրման համար անհրաժեշտ լազերային հզորությունը կարող է շատ ավելի ցածր լինել, քան մաքուր լազերային հալեցման կտրումը, նվազեցնելով սարքավորումների ծախսերը և էներգիայի սպառումը:

4. Լավ կտրման որակը.Ածխածնային պողպատից պատրաստված հաստ թիթեղների համար կարելի է ստանալ լավ ուղղահայացությամբ և ավելի քիչ խարամով (իդեալական վիճակ) կտրող մակերես։

Գործընթացի բնութագրերը և սահմանափակումները

1. Նյութի ընտրողականություն.

• Հիմնականում ռեակտիվ մետաղների համար. Առավել տիպիկ և իդեալական կիրառման նյութը ածխածնային պողպատն է։

• Հարմար չէ չժանգոտվող պողպատի, ալյումինի, պղնձի և այլնի համար։
• Անժանգոտվող պողպատ. քրոմը (Cr) և այլ տարրերը կառաջացնեն բարձր հալման ջերմաստիճանի օքսիդներ (օրինակ՝ Cr2O3), որոնք խոչընդոտում են օքսիդացման ռեակցիայի շարունակությանը, և խարամը հեշտ չէ հեռացնել փչելով, ինչը հանգեցնում է կտրման կոպիտ մակերեսի և խարամի լուրջ կախվածության։
• Ալյումին և պղինձ. դրա օքսիդների (Al2O3,CuO) հալման ջերմաստիճանը շատ ավելի բարձր է, քան հիմքինը՝ ծածկելով մակերեսը ինչպես կարծր թաղանթ, կանխելով ռեակցիայի շարունակությունը և ունենալով բարձր անդրադարձունակություն լազերի նկատմամբ։

2. Կտրող մակերեսի բնութագրերը.

• Օքսիդացման ռեակցիայի պատճառով կտրվածքի մակերեսը կունենա օքսիդային շերտ (նման է կապույտ ներկման դեպքում) և կարող է մի փոքր կոպիտ լինել (ազոտային կտրվածքի պայծառ կողմի համեմատ):
• Ներքևում կարող է լինել թեթևակի կախված խարամ, որը պետք է նվազագույնի հասցնել՝ օպտիմալացնելով գործընթացի պարամետրերը։

3. Ջերմային ազդեցության գոտին ավելի մեծ է.Ուժեղ օքսիդացման ռեակցիան կառաջացնի ավելի շատ ջերմություն, ինչի արդյունքում աշխատանքային մասի ջերմային ազդեցության գոտին ավելի լայն կլինի, քան լազերային հալման և կտրման գոտին, և աշխատանքային մասի ընդհանուր ջերմային դեֆորմացիան կարող է մի փոքր ավելի մեծ լինել։

Համեմատություն այլ կտրման գործընթացների հետ

Մաքուր լազերային ազոտով կտրում (հալեցման կտրում)՝

• Ազոտային կտրում. մետաղը լազերային հալեցնելով, հալվածքը փչելով բարձր ճնշման ազոտով: Օքսիդացման ռեակցիա չկա, հատվածը պայծառ է և օքսիդային շերտ չունի, բայց արագությունը դանդաղ է, գազի սպառումը մեծ է, և արժեքը բարձր է: Այն հարմար է չժանգոտվող պողպատի, ալյումինի և այլնի համար, և այն տնտեսապես մատչելի չէ հաստ ածխածնային պողպատի համար:
• Թթվածնային կտրում. օքսիդացման ռեակցիայի ավելացում, արագ արագություն, ցածր գին, հարմար է ածխածնային պողպատի համար, բայց հատվածն ունի օքսիդային շերտ:

Ավանդական կրակով կտրում (օքսիացետիլենային կտրում)՝

• Ավանդական բոց. բոցի նախնական տաքացմամբ, մաքուր թթվածնի այրմամբ կտրում: Դանդաղ նախնական տաքացում, լայն ճեղք, ցածր ճշգրտություն և մեծ ջերմային դեֆորմացիա:
• Լազերային թթվածնային կտրում. բարձր էներգիայի լազերային ճշգրտությամբ, արագ նախնական տաքացմամբ, կտրող կարը շատ նեղ է (և լազերային կետի տրամագիծը), բարձր ճշգրտությամբ, փոքր
• ll թեքությունը, փոքր ջերմային ազդեցությունը, ավանդական բոցով կտրման արդիականացումն է, բարձր ճշգրտության արդիականացման տարբերակը։

Ամփոփում

Լազերային բոցային կոմպոզիտային (լազերային թթվածնային) կտրող մեքենայի հիմնական սկզբունքն այն է, որ օգտագործվի բարձր էներգիայի լազերային ճառագայթ՝ մետաղի (երկաթի) բռնի այրման ռեակցիան ճշգրիտ բռնկելու և պահպանելու համար մաքուր թթվածնային միջավայրում, և լազերի ջերմային էներգիան համատեղվի մետաղի օքսիդացման քիմիական էներգիայի հետ՝ «1 1>2» կտրման էֆեկտ ստանալու համար: Այն կատարելապես համատեղում է լազերի բարձր ճշգրտության և բարձր ֆոկուսի առավելությունները թթվածնի այրման բարձր արդյունավետության և ցածր արժեքի առավելությունների հետ, դարձնելով այն անփոխարինելի հիմնական գործընթաց միջին և հաստության ածխածնային պողպատե թերթերի կտրման ոլորտում: