Lazer-oksifuel gibrid kesish mashinasining ishlash printsipi

Lazerli olov kompozit kesish odatda "lazerli kislorod bilan kesish", bu asosiy lazer bilan kesish jarayonlaridan biri (qolgan ikkitasi lazer bilan eritish va lazer bug'lanishi bilan kesish). Bu "lazer bilan hosil qilingan olov" degani emas, balki kesish jarayonida metallarda (asosan po'lat materiallarda) kuchli oksidlanish yonish reaksiyasini (ya'ni "olov") boshlash uchun lazerni issiqlik manbai sifatida ishlatadigan, yordamchi gaz sifatida sof kislorod bilan to'ldiriladigan gibrid jarayon. Bu jarayon kimyoviy reaksiyadan issiqlik energiyasidan foydalanib, kesish samaradorligini sezilarli darajada oshiradi.

Keyin, biz uning printsipini bir nechta nuqtai nazardan batafsil tushuntiramiz:

Asosiy printsip: Lazer bilan boshqariladigan metall yonishi

1. Lazerning roli (yondirish va texnik xizmat ko'rsatish):

• Yuqori energiyali zichlikdagi lazer nuri ish qismi yuzasiga qaratilgan bo'lib, nurlantirilgan metallning harorati uning ateşleme nuqtasiga (temir uchun taxminan 1350°C) tez ko'tariladi.
• Lazer nuri nafaqat reaksiyani yoqibgina qolmay, balki eng muhimi, reaksiya maydonini yuqori haroratda ushlab turadigan uzluksiz, aniq, yuqori energiyali issiqlik manbaini ta'minlaydi.

2. Kislorodning roli (yonish agenti va chiqindi moddasi):

• Lazer nuri bilan qizdirilgan metall nuqtaga yuqori bosimli, yuqori tozalikdagi kislorodning 1 oqimi koaksial ravishda yuboriladi.
• Olovlanish nuqtasiga yetgan temir (Fe) va kislorod (O₂) kuchli oksidlanish ekzotermik reaksiyasiga (yonish) uchraydi: 4Fe 3O₂ → 2Fe2O, issiqlik
• Bu reaksiya juda ko'p issiqlik chiqaradi (lazerning o'zi energiyasidan taxminan 3-5 baravar ko'p!), bu "aralash" energiyaning kalitidir. Bu qo'shimcha issiqlik umumiy erish/gazlashtirish qobiliyatini sezilarli darajada oshiradi.

3. Kompozit hamkorlik jarayoni:

• Oldindan qizdirish va ateşleme: Lazer avval mahalliy metallni ateşleme nuqtasiga qadar qizdiradi.
• Yonish ekzotermik: kislorod in'ektsiyasi, metall kuchli yonadi, lazerning o'zi ta'minlay oladiganidan ancha yuqori issiqlik hosil qiladi, metallni tez eritadi yoki hatto oksidlaydi va shlak (asosan Feo va Fe3o4) hosil qiladi.
• Puflash va shakllantirish: Yuqori bosimli kislorod gazi oqimining yana bir muhim roli - bu kesish chokidan reaksiya natijasida hosil bo'lgan erigan metall oksidini (shlakni) "havo pichog'i" kabi kuchli puflab, toza, nisbatan silliq kesish yuzasini hosil qilishdir.

Uzluksiz: Lazer nuri oldinga siljiydi, yangi maydonni doimiy ravishda qizdiradi va yonish reaksiyasi lazer fokusini oldinga va pastga kuzatib boradi va nihoyat ish qismiga kirib, kesma hosil qiladi.

Qanday qilib bu "aralash" yondashuv shunchalik samarali? (Afzallik)

1. Qalin plitalarni kesishning kuchli qobiliyati:Uglerodli po'lat uchun (masalan, kam uglerodli po'lat) lazerli kislorod bilan kesish o'rta va qalin plitalarni (odatda 6 mm dan ortiq, 30 mm gacha yoki undan ham qalinroq) kesish uchun eng tejamkor va eng tezkor usul hisoblanadi. Sof lazerli eritish bilan kesish (masalan, azot bilan) metallni eritish uchun butunlay lazer energiyasiga tayanishi kerak, qalin plastinkaning yuzasi yetarli emasga o'xshaydi.

2. Tez kesish tezligi:Metall yonish reaksiyasining kimyoviy energiyasi qo'shilishi sababli, umumiy energiya kiritish bitta lazer energiyasidan ancha yuqori, shuning uchun kesish tezligi bir xil quvvat ostida eritish kesishidan ancha tezroq.

3Uskunaning quvvat talablari nisbatan past:Xuddi shu uglerod po'latini kesish uchun lazerli kislorodni kesish uchun zarur bo'lgan lazer quvvati sof lazer eritish kesishidan ancha past bo'lishi mumkin, bu esa uskunalar narxini va energiya sarfini kamaytiradi.

4. Yaxshi kesish sifati:Uglerod po'latdan yasalgan qalin plitalar uchun yaxshi vertikallikka va kamroq shlakli (ideal holat) kesish yuzasiga erishish mumkin.

Jarayon xususiyatlari va cheklovlari

1. Materiallarning tanlanishi:

• Asosan reaktiv metallar uchun: Eng tipik va ideal qo'llanilish materiali uglerodli po'latdir.

• Zanglamaydigan po'lat, alyuminiy, mis va boshqalar uchun mos emas:
• Zanglamaydigan po'lat: xrom (Cr) va boshqa elementlar yuqori erish nuqtasidagi oksidlarni (masalan, Cr2O3) hosil qiladi, bu esa oksidlanish reaksiyasining davom etishiga to'sqinlik qiladi va cürufni puflash oson emas, natijada qo'pol kesish yuzasi va jiddiy shlak osilib qoladi.
• Alyuminiy va mis: uning oksidlarining (Al2O3,CuO) erish nuqtasi substratning o'ziga qaraganda ancha yuqori, sirtni qattiq qobiq kabi qoplaydi, reaksiya davom etishiga to'sqinlik qiladi va lazerga yuqori aks ettirishga ega.

2. Kesish yuzasining xususiyatlari:

• Oksidlanish reaksiyasi tufayli kesma yuzasi oksid qatlamiga ega bo'ladi (ko'k rang berishga o'xshash) va biroz qo'pol bo'lishi mumkin (azotli kesmaning yorqin tomoniga nisbatan).
• Pastki qismida ozgina shlak osilgan bo'lishi mumkin, uni jarayon parametrlarini optimallashtirish orqali minimallashtirish kerak.

3. Issiqlik ta'sir qiladigan zona kattaroq:Zo'ravon oksidlanish reaksiyasi ko'proq issiqlik hosil qiladi, natijada ish qismining issiqlik ta'sir zonasi lazer eritish va kesish zonasidan kengroq bo'ladi va ish qismining umumiy termal deformatsiyasi biroz kattaroq bo'lishi mumkin.

Boshqa kesish jarayonlari bilan taqqoslash

VS. Sof lazerli azotli kesish (eritish kesish):

• Azot bilan kesish: metallni lazer bilan eritish orqali, eritmani yuqori bosimli azot bilan puflab yuborish. Oksidlanish reaksiyasi yo'q, kesma yorqin va oksid qatlami yo'q, lekin tezlik sekin, gaz sarfi katta va narxi yuqori. Zanglamaydigan po'lat, alyuminiy va boshqalar uchun mos keladi va qalin uglerodli po'lat uchun tejamkor emas.
• Kislorodni kesish: oksidlanish reaksiyasini qo'shish, tez tezlik, arzon narx, uglerod po'latiga mos keladi, lekin kesma oksid qatlamiga ega.

VS. An'anaviy olov bilan kesish (oksiasetilen bilan kesish):

• An'anaviy olov: olovni oldindan qizdirish, sof kislorod yonishi bilan kesish. Sekin oldindan qizdirish, keng yoriq, past aniqlik va katta issiqlik deformatsiyasi.
• Lazerli kislorod bilan kesish: yuqori energiyali lazer aniqligi, tez oldindan qizdirish, kesish choki juda tor (va lazer nuqta diametri), yuqori aniqlik, kichik
• ll qiyalik, kichik issiqlik ta'siri, an'anaviy olovni kesishni modernizatsiya qilish, yuqori aniqlikdagi yangilash versiyasidir.

Xulosa

Lazerli olov kompozit (lazer kislorod) kesish mashinasining asosiy printsipi sof kislorod muhitida metallning (temirning) zo'ravon yonish reaksiyasini aniq yoqish va saqlab turish uchun yuqori energiyali lazer nuridan foydalanish va "1 1> 2" kesish effektiga erishish uchun lazerning issiqlik energiyasini metall oksidlanishining kimyoviy energiyasi bilan birlashtirishdir. U lazerning yuqori aniqligi va yuqori fokuslanishining afzalliklarini yuqori samaradorlik va kislorod yonishining arzonligi afzalliklari bilan mukammal birlashtiradi, bu esa uni o'rta va qalin uglerodli po'lat plitalarni kesish sohasida almashtirib bo'lmaydigan asosiy jarayonga aylantiradi.