Prinsipyo ng Laser-Oxyfuel Hybrid Cutting Machine

Ang pagputol gamit ang laser flame composite ay karaniwang tumutukoy sa "pagputol ng oksiheno gamit ang laser", na isa sa mga pangunahing proseso ng pagputol gamit ang laser (ang dalawa pa ay ang pagputol gamit ang laser melting at pagputol gamit ang laser vaporization). Hindi ito nangangahulugang "apoy na dulot ng laser," kundi isang hybrid na proseso na gumagamit ng laser bilang pinagmumulan ng init, na dinadagdagan ng purong oxygen bilang assisted gas, upang simulan ang isang masiglang reaksyon ng oxidation combustion (ibig sabihin, "apoy") sa mga metal (pangunahin na mga materyales na bakal) habang nasa proseso ng pagputol. Ginagamit ng prosesong ito ang thermal energy mula sa kemikal na reaksyon upang makabuluhang mapahusay ang pagganap ng pagputol.

Susunod, ipapaliwanag namin nang detalyado ang prinsipyo nito mula sa iba't ibang pananaw:

Pangunahing Prinsipyo: Kontroladong Pagsunog ng Metal na Sapilitan ng Laser

1. Ang papel ng laser (pag-aapoy at pagpapanatili):

• Isang high-energy-density laser beam ang itinutuon sa ibabaw ng workpiece, na nagiging sanhi ng mabilis na pagtaas ng temperatura ng metal na na-irradiate sa ignition point nito (humigit-kumulang 1350°C para sa bakal).
• Ang sinag ng laser ay nagbibigay ng tuloy-tuloy, tumpak, at mataas na enerhiyang pinagmumulan ng init na hindi lamang nagpapasiklab sa reaksyon, kundi higit sa lahat, nagpapanatili rin sa lugar ng reaksyon sa mataas na temperatura.

2. Papel ng oksiheno (agent ng pagkasunog at scavenger):

• Isang 1 stream ng high-pressure, high-purity oxygen ang coaxially injected kasama ng laser beam papunta sa metal spot na pinainit ng laser.
• Ang bakal (Fe) na umaabot sa ignition point at ang oksiheno (O₂) ay sumasailalim sa isang marahas na oksihenasyon, exothermic reaction (combustion): 4Fe₂₂ → 2Fe₂O, init
• Ang reaksyong ito ay naglalabas ng maraming init (mga 3-5 beses ang enerhiya ng laser mismo!), Ito ang susi sa enerhiya ng "tambalan". Ang karagdagang init na ito ay lubos na nagpapahusay sa pangkalahatang kapasidad ng pagtunaw/paggasolina.

3. Pinagsama-samang proseso ng kolaborasyon:

• Pag-init muna at pag-aapoy: Unang iniinit ng laser ang lokal na metal hanggang sa punto ng pag-aapoy.
• Pagsunog na eksotermiko: iniksyon ng oksiheno, ang metal ay nasusunog nang marahas, na lumilikha ng mas mataas na init kaysa sa kayang ibigay mismo ng laser, mabilis na natutunaw o nao-oxidize pa nga ang metal, at bumubuo ng slag (pangunahin na ang Feo at Fe3o4).
• Pag-ihip at paghubog: Ang isa pang mahalagang papel ng daloy ng high-pressure oxygen gas ay ang marahas na pag-ihip ng tinunaw na metal oxide (slag) na nabuo ng reaksyon mula sa cutting seam na parang isang "air knife" upang bumuo ng isang malinis at medyo makinis na cutting surface.

Tuloy-tuloy: Ang sinag ng laser ay gumagalaw sa harap, patuloy na pinapainit ang bagong lugar, at ang reaksyon ng pagkasunog ay sumusunod sa pokus ng laser pasulong at pababa, at sa wakas ay tumatagos sa workpiece at bumubuo ng isang hiwa.

Paano naging epektibo ang pamamaraang "tambalan" na ito? (Bentahe)

1. Malakas na kakayahang magputol ng makakapal na plato:Para sa carbon steel (tulad ng low carbon steel), ang laser oxygen cutting ang pinaka-cost-effective at pinakamabilis na paraan para sa pagputol ng mga medium at makapal na plato (karaniwan ay higit sa 6mm, hanggang 30mm o mas makapal pa). Ang purong laser melting cutting (tulad ng paggamit ng nitrogen) ay kailangang umasa nang buo sa enerhiya ng laser upang matunaw ang metal, at ang ibabaw ng makapal na plato ay tila hindi sapat.

2. Mabilis na bilis ng pagputol:Dahil sa pagdaragdag ng enerhiyang kemikal sa reaksyon ng pagkasunog ng metal, ang kabuuang enerhiyang na-input ay mas mataas kaysa sa iisang enerhiya ng laser, kaya ang bilis ng paggupit ay mas mabilis nang malaki kaysa sa pagputol gamit ang parehong lakas.

3Medyo mababa ang mga kinakailangan sa kuryente ng kagamitan:Para maputol ang parehong carbon steel, ang lakas ng laser na kinakailangan para sa pagputol gamit ang laser oxygen ay maaaring mas mababa kaysa sa purong pagputol gamit ang laser melting, na binabawasan ang mga gastos sa kagamitan at pagkonsumo ng enerhiya.

4. Magandang kalidad ng pagputol:Para sa mga platong makapal ang carbon steel, maaaring makuha ang isang cutting surface na may mahusay na verticality at mas kaunting slag (ideal na estado).

Mga katangian at limitasyon ng proseso

1. Pagpili ng materyal:

• Pangunahin para sa mga reaktibong metal: Ang pinakakaraniwang at mainam na materyal para sa aplikasyon ay carbon steel.

• Hindi angkop para sa hindi kinakalawang na asero, aluminyo, tanso, atbp:
• Hindi kinakalawang na asero: ang chromium (Cr) at iba pang mga elemento ay bubuo ng mga high-melting point oxide (tulad ng Cr2O3), na pumipigil sa pagpapatuloy ng reaksyon ng oksihenasyon, at ang slag ay hindi madaling tangayin, na nagreresulta sa magaspang na ibabaw ng pagputol at malubhang pagkabitin ng slag.
• Aluminyo at tanso: ang melting point ng mga oxide nito (Al2O3,CuO) ay mas mataas kaysa sa mismong substrate, na bumabalot sa ibabaw na parang matigas na balat, na pumipigil sa pagpapatuloy ng reaksyon, at may mataas na reflectivity sa laser.

2. Mga katangian ng ibabaw ng paggupit:

• Dahil sa reaksyon ng oksihenasyon, ang ibabaw ng hiwa ay magkakaroon ng patong ng oksido (katulad ng pag-asul sa kulay) at maaaring bahagyang magaspang (kumpara sa magandang bahagi ng hiwa na may nitroheno).
• Maaaring may bahagyang latak na nakasabit sa ilalim, na kailangang mabawasan sa pamamagitan ng pag-optimize ng mga parameter ng proseso.

3. Mas malaki ang sonang apektado ng init:Ang marahas na reaksyon ng oksihenasyon ay lilikha ng mas maraming init, na magreresulta sa mas malapad na sona ng workpiece na apektado ng init kaysa sa pagtunaw at pagputol gamit ang laser, at ang pangkalahatang thermal deformation ng workpiece ay maaaring bahagyang mas malaki.

Paghahambing sa iba pang mga proseso ng pagputol

VS. Pagputol gamit ang purong laser nitrogen (pagputol gamit ang natutunaw na laser):

• Pagputol ng Nitrogen: sa pamamagitan ng laser na pagtunaw ng metal, hinipan ang natunaw na metal gamit ang high pressure nitrogen. Walang reaksyon ng oksihenasyon, maliwanag ang seksyon at walang oxide layer, ngunit mabagal ang bilis, malaki ang konsumo ng gas, at mataas ang gastos. Angkop ito para sa hindi kinakalawang na asero, aluminyo, atbp., at hindi ito matipid para sa makapal na carbon steel.
• Pagputol gamit ang oksiheno: pagdaragdag ng reaksyon ng oksihenasyon, mabilis na bilis, mababang gastos, angkop para sa carbon steel, ngunit ang seksyon ay may layer ng oksido.

VS. Tradisyonal na pagputol gamit ang apoy (pagputol gamit ang oxyacetylene):

• Tradisyonal na apoy: sa pamamagitan ng pag-init ng apoy, pagputol gamit ang purong oxygen combustion. Mabagal na pag-init, malawak na hiwa, mababang katumpakan at malaking thermal deformation.
• Pagputol gamit ang laser oxygen: may mataas na enerhiyang katumpakan ng laser, mabilis na pag-init, ang pagputol ng tahi ay napakakitid (at ang diameter ng laser spot), mataas na katumpakan, at maliit na sukat.
• Ang ll slope, maliit na thermal impact, ay ang tradisyonal na modernisasyon ng pagputol ng apoy, bersyon ng pag-upgrade na may mataas na katumpakan.

Buod

Ang pangunahing prinsipyo ng laser flame composite (laser oxygen) cutting machine ay ang paggamit ng high-energy laser beam upang tumpak na mag-apoy at mapanatili ang marahas na reaksyon ng pagkasunog ng metal (bakal) sa isang purong kapaligirang oxygen, at pagsamahin ang thermal energy ng laser sa kemikal na enerhiya ng oksihenasyon ng metal upang makamit ang "1 1>2" na epekto ng pagputol. Perpekto nitong pinagsasama ang mga bentahe ng mataas na katumpakan at mataas na pokus ng laser sa mga bentahe ng mataas na kahusayan at mababang gastos ng pagkasunog ng oxygen, na ginagawa itong isang hindi mapapalitang pangunahing proseso sa larangan ng pagputol ng medium at makapal na carbon steel sheet.