Лазердик-оксифтороллердик гибриддик кесүүчү машинанын принциптери

Лазердик жалындуу композиттик кесүү, адатта, "" дегенди билдиретлазердик кычкылтек менен кесүү", бул лазердик кесүүнүн негизги процесстеринин бири (калган экөөсү лазердик эритүү менен кесүү жана лазердик буулануу менен кесүү). Бул "лазер менен пайда болгон жалын" дегенди билдирбейт, тескерисинче, кесүү процессинде металлдарда (негизинен болот материалдарында) күчтүү кычкылдануу күйүү реакциясын (б.а. "жалын") баштоо үчүн лазерди жылуулук булагы катары колдонгон гибриддик процесс. Бул процесс кесүү натыйжалуулугун бир кыйла жогорулатуу үчүн химиялык реакциядан алынган жылуулук энергиясын колдонот.

Андан кийин, биз анын принцибин бир нече көз караштан кеңири түшүндүрүп беребиз:

Негизги принцип: Лазер менен башкарылуучу металлдын күйүшү

1. Лазердин ролу (от алдыруу жана техникалык тейлөө):

• Жогорку энергиялуу тыгыздыктагы лазер нуру жумуш бөлүгүнүн бетине багытталат, бул нурланган металлдын температурасынын тездик менен анын тутануу температурасына чейин көтөрүлүшүнө алып келет (темир үчүн болжол менен 1350°C).
• Лазер нуру үзгүлтүксүз, так, жогорку энергиялуу жылуулук булагын камсыз кылат, ал реакцияны тутандырып гана тим болбостон, андан да маанилүүсү, реакция аймагын жогорку температурада кармап турат.

2. Кычкылтектин (күйүүчү зат жана таштанды чыгаруучу зат) ролу:

• Лазер менен ысытылган металл такка лазер нуру менен бирге жогорку басымдагы, жогорку тазалыктагы кычкылтектин 1 агымы коаксиалдуу түрдө сайылат.
• От алуу температурасына жеткен темир (Fe) жана кычкылтек (O₂) катуу кычкылдануу экзотермикалык реакциясына (күйүү) кирет: 4Fe 3O₂ → 2Fe2O, жылуулук
• Бул реакция көп жылуулук бөлүп чыгарат (лазердин өзүнүн энергиясынан болжол менен 3-5 эсе көп!), бул "кошулма" энергиянын ачкычы. Бул кошумча жылуулук жалпы эрүү/газдаштыруу кубаттуулугун бир топ жогорулатат.

3. Комплекстүү кызматташуу процесси:

• Алдын ала ысытуу жана от алдыруу: Лазер алгач жергиликтүү металлды от алдыруу чекитине чейин ысытат.
• Күйүү экзотермикалык: кычкылтек сайылуу, металл катуу күйөт, лазердин өзү бере алгандан алда канча көп жылуулук бөлүп чыгарат, металлды тез эритип же ал тургай кычкылдандырып, шлактарды (негизинен Feo жана Fe3o4) пайда кылат.
• Үйлөө жана калыптоо: Жогорку басымдагы кычкылтек газынын агымынын дагы бир маанилүү ролу - кесүүчү тигиштен чыккан реакциядан пайда болгон эриген металл кычкылын (шлак) "аба бычагы" сыяктуу катуу үйлөп, таза, салыштырмалуу жылмакай кесүүчү бетти түзүү.

Үзгүлтүксүз: Лазер нуру алдыга жылып, жаңы аймакты тынымсыз ысытат жана күйүү реакциясы лазердин фокусун алдыга жана ылдый карай ээрчип, акырында жумуш бөлүгүнө кирип, кесик пайда кылат.

Бул "кошумча" ыкма эмне үчүн ушунчалык натыйжалуу? (Артыкчылыгы)

1. Калың плиталарды кесүү жөндөмдүүлүгү:Көмүртектүү болот (мисалы, аз көмүртектүү болот) үчүн лазердик кычкылтек менен кесүү орто жана калың плиталарды (адатта 6 ммден ашык, 30 ммге чейин же андан да калың) кесүүнүн эң үнөмдүү жана эң ылдам ыкмасы болуп саналат. Таза лазердик эритүү менен кесүү (мисалы, азот менен) металлды эритүү үчүн толугу менен лазердик энергияга таянышы керек, калың плитанын бети жетишсиз көрүнөт.

2. Тез кесүү ылдамдыгы:металл күйүү реакциясынын химиялык энергиясын кошуудан улам, жалпы энергия киргизүү бир лазердик энергияга караганда алда канча жогору, ошондуктан кесүү ылдамдыгы ошол эле кубаттуулукта эрүү кесүүгө караганда бир топ тезирээк.

3Жабдуулардын кубаттуулук талаптары салыштырмалуу төмөн:Ошол эле көмүртек болотун кесүү үчүн, лазердик кычкылтек менен кесүү үчүн талап кылынган лазердик кубаттуулук таза лазердик эрүү кесүүгө караганда бир топ төмөн болушу мүмкүн, бул жабдуулардын чыгымдарын жана энергия керектөөнү азайтат.

4. Кесүү сапаты жакшы:Көмүртек болоттон жасалган калың плиталар үчүн жакшы вертикалдуулугу жана аз шлак (идеалдуу абал) бар кесүүчү бет алынышы мүмкүн.

Процесстин мүнөздөмөлөрү жана чектөөлөрү

1. Материалдык тандоочулук:

• Негизинен реактивдүү металлдар үчүн: Эң типтүү жана идеалдуу колдонуу материалы - көмүртек болоту.

• Дат баспас болоттон, алюминийден, жезден ж.б. ылайыктуу эмес:
• Дат баспас болот: хром (Cr) жана башка элементтер жогорку эрүү температурасы бар оксиддерди (мисалы, Cr2O3) пайда кылат, бул кычкылдануу реакциясынын уланышына тоскоол болот, ал эми шлак оңой менен учуп кетпейт, бул кесүү бетинин орой болушуна жана шлактын олуттуу илинип калышына алып келет.
• Алюминий жана жез: анын оксиддеринин (Al2O3,CuO) эрүү температурасы субстраттын өзүнө караганда бир топ жогору, бетин катуу кабык сыяктуу жаап, реакциянын уланышына жол бербейт жана лазерге жогорку чагылдырууга ээ.

2. Кесүүчү беттин мүнөздөмөлөрү:

• Кычкылдануу реакциясынан улам, кесилген жердин бетинде кычкыл катмары болот (көк түс менен иштетүүгө окшош) жана бир аз орой болушу мүмкүн (азот менен кесилген жердин жаркыраган тарабына салыштырмалуу).
• Түбүндө бир аз шлак илинип турушу мүмкүн, аны процесстин параметрлерин оптималдаштыруу менен азайтуу керек.

3. Жылуулук таасир эткен зона чоңураак:катуу кычкылдануу реакциясы көбүрөөк жылуулукту пайда кылат, натыйжада бөлүктүн жылуулукка таасир этүүчү зонасы лазердик эрүү жана кесүү зонасына караганда кененирээк болот жана бөлүктүн жалпы жылуулук деформациясы бир аз чоңураак болушу мүмкүн.

Башка кесүү процесстери менен салыштыруу

VS. Таза лазердик азот кесүү (эритүү менен кесүү):

• Азот менен кесүү: металлды лазер менен эритүү, эритинди жогорку басымдагы азот менен үйлөп чыгаруу. Кычкылдануу реакциясы жок, кесилиши жаркыраган жана кычкыл катмары жок, бирок ылдамдыгы жай, газды керектөө көп жана баасы жогору. Ал дат баспас болоттон, алюминийден ж.б. ылайыктуу жана калың көмүртектүү болот үчүн үнөмдүү эмес.
• Кычкылтек менен кесүү: кычкылдануу реакциясын кошуу, тез ылдамдык, арзан баа, көмүртек болоту үчүн ылайыктуу, бирок кесилиште кычкылдануу катмары бар.

VS. Салттуу жалын менен кесүү (оксиацетилен менен кесүү):

• Салттуу жалын: жалын менен алдын ала ысытуу, таза кычкылтек менен күйүү менен кесүү. Жай алдын ала ысытуу, кең тешик, төмөн тактык жана чоң жылуулук деформациясы.
• Лазердик кычкылтек менен кесүү: жогорку энергиялуу лазердик тактык менен, тез алдын ала ысытуу менен, кесүү тигиши абдан кууш (жана лазердик тактын диаметри), жогорку тактык, кичинекей
• жантайыңкы, кичинекей жылуулук таасири, салттуу жалын кесүүнү модернизациялоо, жогорку тактыктагы жаңыртуу версиясы.

Кыскача маалымат

Лазердик жалын композиттик (лазердик кычкылтек) кесүүчү машинанын негизги принциби - таза кычкылтек чөйрөсүндө металлдын (темирдин) катуу күйүү реакциясын так тутандыруу жана сактоо үчүн жогорку энергиялуу лазер нурун колдонуу жана "1 1> 2" кесүү эффектине жетүү үчүн лазердин жылуулук энергиясын металлдын кычкылдануусунун химиялык энергиясы менен айкалыштыруу. Ал лазердин жогорку тактыгы жана жогорку фокусунун артыкчылыктарын жогорку натыйжалуулук жана кычкылтек күйүүсүнүн арзандыгы менен кемчиликсиз айкалыштырат, бул аны орто жана калың көмүртектүү болот барактарын кесүү жаатында алмаштыргыс негизги процесс кылат.