लेजर-अक्सिफ्युल हाइब्रिड काट्ने मेसिनको सिद्धान्त

लेजर ज्वाला कम्पोजिट काट्ने सामान्यतया "लेजर अक्सिजन काट्ने", जुन मुख्य लेजर काट्ने प्रक्रियाहरू मध्ये एक हो (अर्को दुई लेजर पिघलने काट्ने र लेजर वाष्पीकरण काट्ने हुन्)। यसको अर्थ "लेजर-उत्पन्न ज्वाला" होइन, बरु एक हाइब्रिड प्रक्रिया हो जसले लेजरलाई ताप स्रोतको रूपमा प्रयोग गर्दछ, शुद्ध अक्सिजनले सहायक ग्यासको रूपमा पूरक हुन्छ, काट्ने प्रक्रियाको क्रममा धातुहरू (मुख्यतया स्टील सामग्रीहरू) मा एक जोरदार अक्सिडेशन दहन प्रतिक्रिया (अर्थात्, "ज्वाला") सुरु गर्न। यो प्रक्रियाले काट्ने कार्यसम्पादनलाई उल्लेखनीय रूपमा बढाउन रासायनिक प्रतिक्रियाबाट थर्मल ऊर्जाको लाभ उठाउँछ।

अर्को, हामी यसको सिद्धान्तलाई धेरै दृष्टिकोणबाट विस्तृत रूपमा व्याख्या गर्नेछौं:

मुख्य सिद्धान्त: लेजर-प्रेरित नियन्त्रित धातु दहन

१. लेजरको भूमिका (इग्निशन र मर्मतसम्भार):

• उच्च-ऊर्जा-घनत्व लेजर बीम वर्कपीस सतहमा केन्द्रित हुन्छ, जसले गर्दा विकिरणित धातुको तापक्रम द्रुत गतिमा यसको इग्निशन बिन्दु (फलामको लागि लगभग १३५० डिग्री सेल्सियस) मा बढ्छ।
• लेजर किरणले निरन्तर, सटीक, उच्च-ऊर्जा ताप स्रोत प्रदान गर्दछ जसले प्रतिक्रियालाई प्रज्वलित मात्र गर्दैन, तर अझ महत्त्वपूर्ण कुरा, प्रतिक्रिया क्षेत्रलाई उच्च तापक्रममा कायम राख्छ।

२. अक्सिजनको भूमिका (दहन एजेन्ट र स्क्याभेन्जर):

• लेजरद्वारा तताइएको धातुको ठाउँमा लेजर बीमको साथ उच्च-दबाव, उच्च-शुद्धता अक्सिजनको १ धारा समाक्षीय रूपमा इन्जेक्ट गरिन्छ।
• इग्निशन बिन्दुमा पुग्ने फलाम (Fe) र अक्सिजन (O₂) मा हिंस्रक अक्सिडेशन एक्जोथर्मिक प्रतिक्रिया (दहन): 4Fe 3O₂ → 2Fe2O, ताप
• यो प्रतिक्रियाले धेरै ताप निस्कन्छ (लेजरको ऊर्जाको लगभग ३-५ गुणा!), यो "यौगिक" ऊर्जाको कुञ्जी हो। यो अतिरिक्त तापले समग्र पग्लने/ग्यासिफिकेशन क्षमतालाई धेरै बढाउँछ।

३. समग्र सहयोगी प्रक्रिया:

• प्रिहिटिंग र इग्निशन: लेजरले पहिले स्थानीय धातुलाई इग्निशन बिन्दुमा तताउँछ।
• दहन एक्जोथर्मिक: अक्सिजन इन्जेक्सन, धातु हिंस्रक रूपमा जल्छ, लेजरले प्रदान गर्न सक्ने भन्दा धेरै उच्च ताप उत्पन्न गर्दछ, धातुलाई छिटो पग्लन्छ वा अक्सिडाइज पनि गर्दछ, र स्ल्याग (मुख्यतया Feo र Fe3o4) बनाउँछ।
• उडाउने र बनाउने: उच्च-दबाव अक्सिजन ग्यास प्रवाहको अर्को महत्त्वपूर्ण भूमिका भनेको काट्ने सिमबाट प्रतिक्रियाबाट उत्पन्न हुने पग्लिएको धातु अक्साइड (स्ल्याग) लाई "एयर नाइफ" जस्तै हिंस्रक रूपमा उडाएर सफा, अपेक्षाकृत चिल्लो काट्ने सतह बनाउनु हो।

निरन्तर: लेजर किरण अगाडि सर्छ, नयाँ क्षेत्रलाई निरन्तर तताउँछ, र दहन प्रतिक्रियाले लेजर फोकसलाई अगाडि र तल पछ्याउँछ, र अन्तमा वर्कपीसमा प्रवेश गर्छ र काट्छ।

यो "मिश्रित" दृष्टिकोण कसरी यति प्रभावकारी छ? (फाइदा)

१. बाक्लो प्लेटहरू काट्ने बलियो क्षमता:कार्बन स्टील (जस्तै कम कार्बन स्टील) को लागि, लेजर अक्सिजन काट्ने मध्यम र बाक्लो प्लेटहरू (सामान्यतया ६ मिमी भन्दा बढी, ३० मिमी सम्म वा अझ बाक्लो) काट्ने सबैभन्दा लागत-प्रभावी र छिटो विधि हो। शुद्ध लेजर पग्लने काट्ने (जस्तै नाइट्रोजनको साथ) धातु पग्लन पूर्ण रूपमा लेजर ऊर्जामा भर पर्नु पर्छ, बाक्लो प्लेटको अनुहार अपर्याप्त देखिन्छ।

२. छिटो काट्ने गति:धातु दहन प्रतिक्रियाको रासायनिक ऊर्जा थपिएको कारणले गर्दा, कुल ऊर्जा इनपुट एकल लेजर ऊर्जाको भन्दा धेरै बढी हुन्छ, त्यसैले काट्ने गति एउटै शक्ति अन्तर्गत पग्लने काट्ने भन्दा धेरै छिटो हुन्छ।

3उपकरणको पावर आवश्यकताहरू अपेक्षाकृत कम छन्:एउटै कार्बन स्टील काट्नको लागि, लेजर अक्सिजन काट्नको लागि आवश्यक लेजर पावर शुद्ध लेजर पग्लने काट्ने भन्दा धेरै कम हुन सक्छ, जसले उपकरण लागत र ऊर्जा खपत घटाउँछ।

४. राम्रो काट्ने गुणस्तर:कार्बन स्टील बाक्लो प्लेटहरूको लागि, राम्रो ठाडोपन र कम स्ल्याग (आदर्श अवस्था) भएको काट्ने सतह प्राप्त गर्न सकिन्छ।

प्रक्रिया विशेषताहरू र सीमितताहरू

१. सामग्री चयनशीलता:

• मुख्यतया प्रतिक्रियाशील धातुहरूको लागि: सबैभन्दा विशिष्ट र आदर्श प्रयोग सामग्री कार्बन स्टील हो।

• स्टेनलेस स्टील, आल्मुनियम, तामा, आदिको लागि उपयुक्त छैन:
• स्टेनलेस स्टील: क्रोमियम (Cr) र अन्य तत्वहरूले उच्च पग्लने बिन्दु अक्साइडहरू (जस्तै Cr2O3) बनाउँछन्, जसले अक्सिडेशन प्रतिक्रियालाई निरन्तरता दिनबाट बाधा पुर्‍याउँछ, र स्ल्याग उडाउन सजिलो हुँदैन, जसको परिणामस्वरूप नराम्रो काट्ने सतह र गम्भीर स्ल्याग झुण्डिएको हुन्छ।
• एल्युमिनियम र तामा: यसको अक्साइडको पग्लने बिन्दु (Al2O3,CuO) सब्सट्रेटको भन्दा धेरै उच्च छ, जसले सतहलाई कडा खोल जस्तै ढाक्छ, प्रतिक्रियालाई निरन्तरता दिनबाट रोक्छ, र लेजरमा उच्च परावर्तकता हुन्छ।

२. काट्ने सतहको विशेषताहरू:

• अक्सिडेशन प्रतिक्रियाको कारण, काटिएको सतहमा अक्साइड तह हुनेछ (ब्लुइङ उपचार जस्तै) र थोरै खस्रो हुन सक्छ (नाइट्रोजन कटको उज्यालो पक्षको तुलनामा)।
• तल थोरै स्ल्याग झुण्डिएको हुन सक्छ, जुन प्रक्रिया प्यारामिटरहरू अनुकूलन गरेर कम गर्न आवश्यक छ।

३. गर्मी प्रभावित क्षेत्र ठूलो छ:हिंसात्मक अक्सिडेशन प्रतिक्रियाले बढी ताप उत्पन्न गर्नेछ, जसको परिणामस्वरूप वर्कपीसको ताप प्रभावित क्षेत्र लेजर पग्लने र काट्ने भन्दा फराकिलो हुनेछ, र वर्कपीसको समग्र थर्मल विकृति अलि ठूलो हुन सक्छ।

अन्य काट्ने प्रक्रियाहरूसँग तुलना

बनाम शुद्ध लेजर नाइट्रोजन काट्ने (पग्लने काट्ने):

• नाइट्रोजन काट्ने: लेजर पग्लने धातुद्वारा, उच्च चाप नाइट्रोजनले पग्लिएको धातुलाई उडाएर। कुनै अक्सिडेशन प्रतिक्रिया छैन, खण्ड चम्किलो छ र अक्साइड तह छैन, तर गति ढिलो छ, ग्यास खपत ठूलो छ, र लागत उच्च छ। यो स्टेनलेस स्टील, आल्मुनियम, आदिको लागि उपयुक्त छ, र यो बाक्लो कार्बन स्टीलको लागि किफायती छैन।
• अक्सिजन काट्ने: अक्सिडेशन प्रतिक्रिया थप, छिटो गति, कम लागत, कार्बन स्टीलको लागि उपयुक्त, तर खण्डमा अक्साइड तह छ।

बनाम परम्परागत ज्वाला काट्ने (अक्सिसेटिलिन काट्ने):

• परम्परागत ज्वाला: ज्वाला प्रिहिटिंग, शुद्ध अक्सिजन दहन काट्ने द्वारा। ढिलो प्रिहिटिंग, फराकिलो स्लिट, कम परिशुद्धता र ठूलो थर्मल विकृति।
• लेजर अक्सिजन काट्ने: उच्च-ऊर्जा लेजर परिशुद्धता, छिटो प्रिहिटिंगको साथ, काट्ने सिम धेरै साँघुरो छ (र लेजर स्पट व्यास), उच्च परिशुद्धता, sma
• ll ढलान, सानो थर्मल प्रभाव, परम्परागत ज्वाला काट्ने आधुनिकीकरण, उच्च परिशुद्धता अपग्रेड संस्करण हो।

निष्कर्षमा

लेजर फ्लेम कम्पोजिट (लेजर अक्सिजन) काट्ने मेसिनको मुख्य सिद्धान्त भनेको शुद्ध अक्सिजन वातावरणमा धातु (फलाम) को हिंसात्मक दहन प्रतिक्रियालाई सही रूपमा प्रज्वलित गर्न र कायम राख्न उच्च-ऊर्जा लेजर बीम प्रयोग गर्नु हो, र लेजरको तापीय ऊर्जालाई धातुको अक्सिडेशनको रासायनिक ऊर्जासँग संयोजन गरेर "१ १>२" काट्ने प्रभाव प्राप्त गर्नु हो। यसले उच्च परिशुद्धता र लेजरको उच्च फोकसका फाइदाहरूलाई उच्च दक्षता र अक्सिजन दहनको कम लागतका फाइदाहरूसँग पूर्ण रूपमा संयोजन गर्दछ, जसले यसलाई मध्यम र बाक्लो कार्बन स्टील शीट काट्ने क्षेत्रमा एक अपरिवर्तनीय मुख्यधारा प्रक्रिया बनाउँछ।