Lazer-oksid ýangyçly gibrid kesiji maşynyň prinsipi

Lazerli alow kompozit kesmek adatça "lazer kislorod kesmek", bu lazer bilen kesmegiň esasy prosesleriniň biri (galan ikisi lazer bilen ereýän kesme we lazer buglandyrma kesme). Bu "lazer bilen döredilen alaw" diýmek däl, tersine, kesme prosesinde metallarda (esasan polat materiallarynda) güýçli oksidlenme ýanma reaksiýasyny (ýagny "alaw") başlatmak üçin lazeri ýylylyk çeşmesi hökmünde ulanýan we kömekçi gaz hökmünde arassa kislorod bilen üpjün edýän gibrid prosesdir. Bu proses kesme işini ep-esli ýokarlandyrmak üçin himiki reaksiýadan gelýän ýylylyk energiýasyny ulanýar.

Soňra, onuň prinsipini birnäçe nukdaýnazardan jikme-jik düşündireris:

Esasy Prinsip: Lazer bilen dolandyrylýan metal ýanmasy

1. Lazeriň roly (otlamak we tehniki hyzmat):

• Ýokary energiýaly dykyzlykly lazer şöhlesi iş böleginiň ýüzüne gönükdirilip, şöhlelendirilen metalyň temperaturasynyň onuň ot alyş nokadyna (demir üçin takmynan 1350°C) çalt ýokarlanmagyna sebäp bolýar.
• Lazer şöhlesi diňe bir reaksiýany otlamak bilen çäklenmän, eýsem has möhümi, reaksiýa meýdanyny ýokary temperaturada saklaýan üznüksiz, takyk, ýokary energiýaly ýylylyk çeşmesini üpjün edýär.

2. Kislorodyň (ýandyryjy we hapalaýjy serişde) roly:

• Lazer şöhlesi bilen lazer tarapyndan gyzdyrylýan metal nokadyň üstüne ýokary basyşly, ýokary arassa kislorodyň 1 akymy koaksial usulda sanjylýar.
• Ot alma nokadasyna ýeten demir (Fe) we kislorod (O₂) güýçli oksidlenme ekzotermik reaksiýasyna (ýanma) girýär: 4Fe 3O₂ → 2Fe2O, ýylylyk
• Bu reaksiýa köp ýylylyk çykarýar (lazeriň öz energiýasyndan takmynan 3-5 esse köp!), bu "birleşýän" energiýanyň açarydyr. Bu goşmaça ýylylyk umumy ereme/gazlaşdyrma kuwwatyny ep-esli ýokarlandyrýar.

3. Kompozit hyzmatdaşlyk prosesi:

• Öňünden gyzdyrmak we otlamak: Lazer ilki bilen ýerli metaly ot alma nokadasyna çenli gyzdyrýar.
• Ýanma ekzotermik: kislorod inýeksiýasy, metal güýçli ýanýar, lazeriň özüniň berip biljek ýylylygyndan has ýokary ýylylyk öndürýär, metaly çalt ereýär ýa-da hatda oksidleşdirýär we şlaklary (esasan Feo we Fe3o4) emele getirýär.
• Üflemek we emele getirmek: Ýokary basyşly kislorod gaz akymynyň ýene bir möhüm roly, kesiş gatlagyndan reaksiýa netijesinde emele gelen ereýän metal oksidini (şlak) "howa pyçagy" ýaly güýçli üfläp, arassa, deňeşdirme boýunça tekiz kesiş ýüzüni emele getirmekdir.

Üznüksiz: Lazer şöhlesi öňde hereket edýär, täze ýeri yzygiderli gyzdyrýar we ýanma reaksiýasy lazer fokusyny öňe we aşak yzarlaýar we ahyrsoňy iş bölegine aralaşyp, kesik emele getirýär.

Bu "goşmaça" çemeleşme nähili şeýle netijeli? (Artykmaçlyk)

1. Galyň plitalary kesmek üçin güýçli ukyby:Uglerodly polat üçin (meselem, pes uglerodly polat ýaly), lazer kislorody bilen kesmek orta we galyň plitalary (adatça 6 mm-den köp, 30 mm-e çenli ýa-da hatda galyň) kesmegiň iň tygşytly we çalt usulydyr. Arassa lazer bilen ereýän kesmek (meselem, azot bilen) metaly eremek üçin doly lazer energiýasyna bil baglamagy talap edýär, galyň plastinalaryň ýüzi ýeterlik däl ýaly görünýär.

2. Çalt kesiş tizligi:Metall ýanma reaksiýasynyň himiki energiýasynyň goşulmagy sebäpli, umumy energiýa girişi ýeke lazer energiýasyndan has ýokarydyr, şonuň üçin kesiş tizligi şol bir güýçde ereýän kesişden has çaltdyr.

3Enjamlaryň energiýa talaplary deňeşdirme boýunça pes:Şol bir uglerodly polaty kesmek üçin, lazer kislorodyny kesmek üçin zerur bolan lazer güýji arassa lazer erediji kesmekden has pes bolup biler, bu bolsa enjamlaryň çykdajylaryny we energiýa sarp edilişini azaldýar.

4. Gowy kesiş hili:Karbon polatdan ýasalan galyň plitalar üçin gowy dikligine we az şlakly (ideal ýagdaý) kesiş ýüzüni alyp bolýar.

Prosesiň aýratynlyklary we çäklendirmeleri

1. Materiallaryň saýlanmagy:

• Esasan reaktiv metallar üçin: Iň tipik we ideal ulanylyş materialy uglerodly polatdyr.

• Dat almaýan polat, alýumin, mis we ş.m. üçin laýyk däl:
• Dat almaýan polat: hrom (Cr) we beýleki elementler ýokary ereme nokady oksidlerini (meselem, Cr2O3) emele getirýär, bu bolsa oksidlenme reaksiýasynyň dowam etmegine päsgel berýär we şlaky uçurmak aňsat däl, bu bolsa kesiş ýüzüniň gödek bolmagyna we şlakyň asylyp galmagyna getirýär.
• Alýumin we mis: onuň oksidleriniň (Al2O3,CuO) ereme temperaturasy substratyň özünden has ýokary, ýüzüni gaty gabyk ýaly örtýär, reaksiýanyň dowam etmegine päsgel berýär we lazere ýokary şöhle gaýtarma ukybyna eýedir.

2. Kesiş ýüzüniň häsiýetnamalary:

• Oksidlenme reaksiýasy sebäpli, kesilen ýeriň ýüzünde oksid gatlagy bolar (gök reňkli işleme meňzeş) we biraz gödek bolup biler (azot kesilen ýeriň ýagty tarapy bilen deňeşdirilende).
• Aşakda kiçijik şlak asylgy bolmagy mümkin, ony proses parametrlerini optimizirlemek arkaly azaltmak gerek.

3. Yssylyk täsir edýän zona has uly:güýçli oksidlenme reaksiýasy has köp ýylylyk öndürer, netijede iş böleginiň ýylylyk täsir edýän zolagy lazer ereme we kesme zolagyndan has giň bolar we iş böleginiň umumy termal deformasiýalary biraz uly bolup biler.

Beýleki kesiş prosesleri bilen deňeşdirme

Arassa lazer azot kesmek (ereýän kesmek) bilen deňeşdirilende:

• Azot bilen kesmek: lazer arkaly metal eredip, erginini ýokary basyşly azot bilen üfläp aýyrýar. Oksidlenme reaksiýasy ýok, kesimi ýagty we oksid gatlagy ýok, ýöne tizligi haýal, gaz sarp edilişi köp we bahasy ýokary. Ol poslamaýan polat, alýumin we ş.m. üçin amatlydyr we galyň uglerodly polat üçin ykdysady taýdan amatly däl.
• Kislorod kesmek: oksidlenme reaksiýasyny goşmak, çalt tizlik, arzan baha, uglerodly polat üçin amatly, ýöne kesimde oksid gatlagy bar.

VS. Adaty ot kesmek (oksiasetilen kesmek):

• Adaty ot: ot bilen öňünden gyzdyrmak, arassa kislorod ýanmagy bilen kesmek. Haýal öňünden gyzdyrmak, giň ýaryk, pes takyklyk we uly termal deformasiýa.
• Lazer kislorodyny kesmek: ýokary energiýaly lazer takyklygy bilen, çalt öňünden gyzdyrma bilen, kesiş tikişi örän dar (we lazer nokadynyň diametri), ýokary takyklyk, kiçi
• ll eňňitligi, kiçi termal täsir, däp bolan alow kesiş döwrebaplaşdyrylyşy, ýokary takyklykly täzelenme görnüşidir.

Gysgaça mazmun

Lazerli alow kompozit (lazer kislorod) kesiji maşynyň esasy prinsipi, arassa kislorod gurşawynda metalyň (demiriň) güýçli ýanma reaksiýasyny takyk ýakmak we saklamak üçin ýokary energiýaly lazer şöhlesini ulanmakdan we "1 1> 2" kesiş täsirine ýetmek üçin lazeriň termal energiýasyny metalyň oksidlenmeginiň himiki energiýasy bilen utgaşdyrmakdan ybaratdyr. Ol lazeriň ýokary takyklygynyň we ýokary fokuslylygynyň artykmaçlyklaryny ýokary netijelilik we kislorod ýanmasynyň arzanlygy bilen ajaýyp utgaşdyrýar, bu bolsa ony orta we galyň uglerodly polat list kesmek ulgamynda ornuny tutmajak esasy proses edýär.