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CO2-Laserschneidmaschine
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Produktbeschreibung

Düsendesign

Düsendesign und Luftstromregelungstechnologie: Beim Laserschneiden von Stahl werden Sauerstoff und fokussierter Laserstrahl auf das zu schneidende Material durch die Düse abgegeben und bilden so einen Luftstromstrahl. Die Grundvoraussetzung für den Luftstrom ist, dass der Luftstrom in die Kerbe groß und die Geschwindigkeit hoch sein sollte, um ausreichend zu oxidieren, damit das Kerbmaterial eine exotherme Reaktion vollständig ausführt; Gleichzeitig gibt es genug Impuls, um das geschmolzene Material auszustrahlen. Daher wirken sich neben der Qualität des Trägers und seiner Steuerung direkt die Schnittqualität, das Design der Düse und die Steuerung des Luftstroms (wie der Düsendruck, die Position des Werkstücks im Luftstrom usw.) aus. ) sind auch sehr wichtige Faktoren.

Die Düse zum Laserschneiden nimmt eine einfache Struktur an, dh ein konisches Loch mit einem kleinen runden Loch am Ende (wie in Fig. 4 gezeigt). Es wird normalerweise durch Experiment und Fehlermethode entworfen. Da die Düse im Allgemeinen aus rotem Kupfer besteht, das klein und anfällig ist, muss sie häufig ausgetauscht werden, damit die Berechnung und Analyse der Hydrodynamik nicht durchgeführt wird. Während des Gebrauchs wird von der Seite der Düse ein Gas mit einem bestimmten Druck PN (Überdruck PG) eingeleitet, das als Düsendruck bezeichnet wird. Es wird aus dem Düsenausgang ausgestoßen und erreicht die Werkstückoberfläche über einen bestimmten Abstand. Sein Druck wird Schneiddruck PC genannt, und schließlich dehnt sich das Gas auf Atmosphärendruck PA aus. Die Ergebnisse zeigen, dass mit zunehmendem PN die Strömungsgeschwindigkeit und der PC zunehmen.

Sie kann nach folgender Formel berechnet werden: v = 8,292 (PG + 1)

V-Gasdurchfluss L / min

D-Düsendurchmesser mm

PG Düsendruck (Überdruck) bar

Es gibt unterschiedliche Druckschwellen für unterschiedliche Gase. Wenn der Düsendruck diesen Wert überschreitet, ist die Strömung eine normale schräge Stoßwelle, und die Strömungsgeschwindigkeit wechselt von Unterschall zu Überschall. Dieser Schwellenwert hängt mit dem Verhältnis von PN und PA und dem Freiheitsgrad (n) der Gasmoleküle zusammen: zum Beispiel n = 5 von Sauerstoff und Luft, also der Schwellenwert PN = 1 bar × (1,2) 3,5 = 1,89 bar . Wenn der Düsendruck höher ist pN / PA = (1 + 1 / N) 1 + n / 2 (PN; 4 bar), ändert sich die normale schräge Stoßwellendichtung des Luftstroms in eine positive Stoßwelle, der Schneiddruck PC nimmt ab nimmt die Luftströmungsgeschwindigkeit ab und es bildet sich ein Wirbelstrom auf der Oberfläche des Werkstücks, was die Rolle des Luftstroms beim Entfernen geschmolzener Materialien schwächt und die Schnittgeschwindigkeit beeinflusst. Daher wird die Düse mit Kegelloch und kleinem runden Loch am Ende übernommen, und der Düsendruck von Sauerstoff beträgt üblicherweise weniger als 3 bar.

Um die Laserschneidgeschwindigkeit nach dem Prinzip der Aerodynamik unter der Voraussetzung der Erhöhung des Drucks der Düse weiter zu verbessern, gibt es keinen positiven Schock, so dass wir eine Zoomdüse entwerfen und herstellen können, nämlich die Laval-Düse. Die in 4 gezeigte Struktur kann zur Vereinfachung der Herstellung verwendet werden. Das Laserzentrum der Universität Hannover in Deutschland verwendet einen 500wco2-Laser mit einer Brennweite von 2,5 Zoll. Experimente werden mit einer kleinen Lochdüse bzw. einer Laval-Düse durchgeführt, wie in 4 gezeigt. Die Testergebnisse sind in 5 gezeigt: die Funktionsbeziehung zwischen der Rauheit der Einschnittfläche Rz und der Schnittgeschwindigkeit VC von NO2, No4 und No5 Düsen unter verschiedenen Sauerstoffdrücken. Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass die Schnittgeschwindigkeit der NO2-Düse mit kleinen Löchern nur 2,75 m / min erreichen kann, wenn PN 400 kPa (oder 4 bar) beträgt (die Dicke der Kohlenstoffstahlplatte beträgt 2 mm). Die Schnittgeschwindigkeit der Laval-Düsen Nr. 4 und Nr. 5 kann 3,5 m / min und 5,5 m / min erreichen, wenn die PN 500 kPa bis 600 kPa beträgt. Es ist darauf hinzuweisen, ob der Schnittdruck PC eine Funktion des Abstands zwischen Werkstück und Düse ist. Da die schrägen Stoßwellen viele Male an der Grenze des Luftstroms reflektiert werden, ändert sich der Schnittdruck periodisch.

Die erste Zone mit hohem Schnittdruck befindet sich in der Nähe des Düsenauslasses, der Abstand zwischen der Werkstückoberfläche und dem Düsenauslass beträgt etwa 0,5 bis 1,5 mm, und der Schnittdruck-PC ist groß und stabil, was ein häufig verwendeter Prozessparameter in der industriellen Produktion ist . Der zweite Bereich mit hohem Schnittdruck beträgt etwa 3 bis 3,5 mm des Düsenauslasses, und der Schneiddruck-PC ist ebenfalls groß, was ebenfalls gute Ergebnisse erzielen kann und zum Schutz der Linse und zur Verbesserung ihrer Lebensdauer beiträgt. Andere Bereiche mit hohem Schnittdruck auf der Kurve sind zu weit vom Düsenausgang entfernt, um mit dem Fokussierstrahl übereinzustimmen.

Timg

Produktgruppe : Gebrauchtausrüstung > Laser-Schneide-Maschine

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