Принсипи кори мошини буриши гибридии лазерӣ-оксифлюил

Буридани таркибии алангаи лазерӣ одатан ба "буридани оксигени лазерӣ", ки яке аз равандҳои асосии буридани лазерӣ мебошад (дуи дигар буридани обшавии лазерӣ ва буридани бухоршавии лазерӣ мебошанд). Ин маънои "алами тавлидшуда бо лазер"-ро надорад, балки раванди гибридиро дорад, ки лазерро ҳамчун манбаи гармӣ истифода мебарад, ки бо оксигени холис ҳамчун гази ёрирасон пурра карда мешавад ва барои оғоз кардани реаксияи сӯзиши оксидшавии шадид (яъне "алам") дар металлҳо (асосан маводҳои пӯлодӣ) дар раванди буридан истифода мебарад. Ин раванд энергияи гармии реаксияи кимиёвиро барои ба таври назаррас беҳтар кардани самаранокии буридан истифода мебарад.

Минбаъд, мо принсипи онро аз якчанд нуқтаи назар муфассал шарҳ медиҳем:

Принсипи асосӣ: Сӯзиши металлии идорашаванда бо лазер

1. Нақши лазер (афрӯхтан ва нигоҳдорӣ):

• Шуои лазерии дорои зичии баланди энергия ба сатҳи кор равона карда шудааст, ки боиси он мегардад, ки ҳарорати металли нургирифта зуд ба нуқтаи афрӯхтани он (тақрибан 1350°C барои оҳан) баланд шавад.
• Нури лазер манбаи гармии пайваста, дақиқ ва баландэнергетикиро таъмин мекунад, ки на танҳо реаксияро меафрӯзад, балки муҳимтар аз ҳама, минтақаи реаксияро дар ҳарорати баланд нигоҳ медорад.

2. Нақши оксиген (моддаи сӯзиш ва партовкунанда):

• Як ҷараёни оксигени дорои фишори баланд ва тозагии баланд бо нури лазер ба таври коаксиалӣ ба нуқтаи металлии аз ҷониби лазер гармшуда ворид карда мешавад.
• Оҳан (Fe), ки ба нуқтаи афрӯхтан мерасад ва оксиген (O₂) ба аксуламали оксидшавии шадиди экзотермикӣ (сӯзиш) дучор мешавад: 4Fe 3O₂ → 2Fe2O, гармӣ
• Ин реаксия гармии зиёдеро хориҷ мекунад (тақрибан 3-5 маротиба аз энергияи худи лазер!), Ин калиди энергияи "мураккаб" аст. Ин гармии иловагӣ иқтидори умумии обшавӣ/газизатсияро ба таври назаррас афзоиш медиҳад.

3. Раванди муштараки ҳамкорӣ:

• Гармкунӣ ва афрӯхтан: Лазер аввал металли маҳаллиро то нуқтаи афрӯхтан гарм мекунад.
• Сӯзиши экзотермикӣ: ворид кардани оксиген, металл бо шиддат месӯзад ва гармии хеле баландтар аз он чизе, ки худи лазер метавонад таъмин кунад, ба вуҷуд меорад, металлро зуд об мекунад ё ҳатто оксид мекунад ва шлак (асосан Feo ва Fe3o4)-ро ба вуҷуд меорад.
• Пуф кардан ва шакл додан: Нақши дигари муҳими ҷараёни гази оксигени фишори баланд ин аст, ки оксиди металли гудохта (шлак)-ро, ки дар натиҷаи реаксия аз дарзи буриш ба вуҷуд омадааст, мисли "корди ҳавоӣ" бо шиддат пуф карда, сатҳи тоза ва нисбатан ҳамвори буришро ба вуҷуд орад.

Пайваста: Нури лазер дар пеш ҳаракат мекунад, минтақаи навро пайваста гарм мекунад ва аксуламали сӯзиш фокуси лазерро ба пеш ва поён пайгирӣ мекунад ва дар ниҳоят ба қисмати корӣ ворид шуда, буришро ба вуҷуд меорад.

Чӣ тавр ин равиши "мураккаб" ин қадар самаранок аст? (Бартарӣ)

1. Қобилияти қавии буридани табақҳои ғафс:Барои пӯлоди карбон (масалан, пӯлоди камкарбон), буридани оксигени лазерӣ усули аз ҷиҳати хароҷот самараноктарин ва зудтарин барои буридани табақҳои миёна ва ғафс (одатан аз 6 мм зиёд, то 30 мм ё ҳатто ғафстар) мебошад. Буриши холиси обшавии лазерӣ (масалан, бо нитроген) барои об кардани металл бояд пурра ба энергияи лазер такя кунад, ба назар мерасад, ки рӯи табақ ғафс нокифоя аст.

2. Суръати буриши тез:аз сабаби илова кардани энергияи кимиёвии реаксияи сӯхтани металл, вуруди умумии энергия нисбат ба энергияи ягонаи лазер хеле баландтар аст, аз ин рӯ суръати буриш нисбат ба буриши обшавӣ дар зери ҳамон қудрат хеле тезтар аст.

3Талабот ба қувваи таҷҳизот нисбатан паст аст:Барои буридани ҳамон пӯлоди карбон, қувваи лазерӣ, ки барои буридани оксигени лазерӣ лозим аст, метавонад нисбат ба буридани лазерии обшавии холис хеле пасттар бошад, ки хароҷоти таҷҳизот ва истеъмоли энергияро кам мекунад.

4. Сифати хуби буридан:Барои плитаҳои ғафси пӯлоди карбон, сатҳи буриш бо амудии хуб ва шлаки камтар (ҳолати беҳтарин) ба даст оварда мешавад.

Хусусиятҳо ва маҳдудиятҳои раванд

1. Интихоби мавод:

• Асосан барои металлҳои реактивӣ: Маводи маъмултарин ва беҳтарини истифода пӯлоди карбон аст.

• Барои пӯлоди зангногир, алюминий, мис ва ғайра мувофиқ нест:
• Пӯлоди зангногир: хром (Cr) ва дигар унсурҳо оксидҳои баланди обшавӣ (масалан, Cr2O3)-ро ташкил медиҳанд, ки ин ба идомаи реаксияи оксидшавӣ халал мерасонад ва партофтани шлак осон нест, ки боиси сатҳи ноҳамвор ва овезон шудани шлак мегардад.
• Алюминий ва мис: нуқтаи обшавии оксидҳои он (Al2O3,CuO) нисбат ба нуқтаи худи субстрат хеле баландтар аст, сатҳро мисли пӯсти сахт мепӯшонад, аз идомаи реаксия монеъ мешавад ва нисбат ба лазер инъикоси баланд дорад.

2. Хусусиятҳои сатҳи буриш:

• Аз сабаби реаксияи оксидшавӣ, сатҳи буриш қабати оксидӣ хоҳад дошт (монанд ба коркарди кабуд) ва метавонад каме ноҳамвор бошад (дар муқоиса бо тарафи дурахшони буриши нитрогенӣ).
• Дар поён метавонад як лағжиши ночиз овезон бошад, ки бояд бо роҳи беҳсозии параметрҳои раванд ба ҳадди ақал расонида шавад.

3. Минтақаи таъсири гармӣ калонтар аст:Реаксияи оксидшавии шадид гармии бештарро ба вуҷуд меорад, ки дар натиҷа минтақаи таъсири гармии қисми корӣ нисбат ба минтақаи обшавӣ ва буридани лазер васеътар аст ва деформатсияи умумии гармии қисми корӣ метавонад каме калонтар бошад.

Муқоиса бо дигар равандҳои буридан

VS. Буриши нитрогени лазерии холис (буриши гудохта):

• Буридани нитроген: бо истифода аз лазер металлро об мекунад, бо нитрогени фишори баланд гудохтаро пошида мебарад. Реаксияи оксидшавӣ вуҷуд надорад, қисмат дурахшон аст ва қабати оксидӣ надорад, аммо суръат суст, истеъмоли газ зиёд ва арзиши он баланд аст. Он барои пӯлоди зангногир, алюминий ва ғайра мувофиқ аст ва барои пӯлоди ғафси карбон аз ҷиҳати иқтисодӣ фоидаовар нест.
• Буридани оксиген: илова кардани реаксияи оксидшавӣ, суръати баланд, арзиши паст, барои пӯлоди карбон мувофиқ аст, аммо қисмат қабати оксид дорад.

VS. Буридани анъанавии аланга (буридани оксиацетилен):

• Алангаи анъанавӣ: бо роҳи гармкунии аланга, буридани сӯзиши оксигени холис. Пешгармкунии суст, сӯрохи васеъ, дақиқии паст ва деформатсияи гармии калон.
• Буридани оксигени лазерӣ: бо дақиқии лазерии баландэнергия, гармкунии зуд, дарзи буридан хеле танг аст (ва диаметри нуқтаи лазерӣ), дақиқии баланд, хурд
• нишебии ll, таъсири ками гармидиҳӣ, навсозии анъанавии буридани аланга ва версияи такмилдиҳии дақиқи баланд мебошад.

Хулоса

Принсипи асосии мошини буридани лазерӣ бо истифода аз нури лазерии баландэнергия барои дақиқ афрӯхтан ва нигоҳ доштани аксуламали сӯзиши шадиди металл (оҳан) дар муҳити оксигени холис ва якҷоя кардани энергияи гармии лазер бо энергияи химиявии оксидшавии металл барои ба даст овардани таъсири буриши "1 1> 2" мебошад. Он бартариҳои дақиқии баланд ва тамаркузи баланди лазерро бо бартариҳои самаранокии баланд ва арзиши пасти сӯзиши оксиген комилан муттаҳид мекунад ва онро ба як раванди ивазнашавандаи асосӣ дар соҳаи буридани варақаҳои пӯлоди карбонии миёна ва ғафс табдил медиҳад.