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Machine de découpe laser CO2
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Description du produit

Conception de buse

Conception de la buse et technologie de contrôle du flux d'air: lors de la découpe au laser de l'acier, de l'oxygène et un faisceau laser focalisé sont émis vers le matériau à couper à travers la buse, formant ainsi un faisceau de flux d'air. L'exigence de base pour le débit d'air est que le débit d'air dans l'encoche soit grand et que la vitesse soit élevée, de manière à s'oxyder suffisamment pour que le matériau de l'encoche effectue pleinement la réaction exothermique; en même temps, il y a suffisamment d'élan pour projeter la matière en fusion. Par conséquent, en plus de la qualité de la poutre et de son contrôle, cela affecte directement la qualité de coupe, la conception de la buse et le contrôle du flux d'air (comme la pression de la buse, la position de la pièce dans le flux d'air, etc. ) sont également des facteurs très importants.

La buse pour la découpe laser adopte une structure simple, c'est-à-dire un trou conique avec un petit trou rond à l'extrémité (comme indiqué sur la Fig. 4). Il est généralement conçu par expérience et méthode d'erreur. Étant donné que la buse est généralement en cuivre rouge, qui est petit et vulnérable, elle doit être remplacée fréquemment, de sorte que le calcul et l'analyse hydrodynamiques ne sont pas effectués. Lors de son utilisation, une certaine pression PN (pression relative PG) est introduite du côté de la buse, ce qui est appelé pression de buse. Il est éjecté de la sortie de la buse et atteint la surface de la pièce sur une certaine distance. Sa pression est appelée pression de coupe PC, et enfin le gaz se détend jusqu'à la pression atmosphérique PA. Les résultats montrent qu'avec l'augmentation de PN, la vitesse d'écoulement et PC augmentent.

Il peut être calculé par la formule suivante: v = 8.2d2 (PG + 1)

Débit V-gaz L / min

Diamètre buse D mm

Pression de buse PG (pression manométrique) bar

Il existe différents seuils de pression pour différents gaz. Lorsque la pression de la buse dépasse cette valeur, l'écoulement est une onde de choc oblique normale et la vitesse d'écoulement passe de subsonique à supersonique. Cette valeur seuil est liée au rapport PN et PA et au degré de liberté (n) des molécules de gaz: par exemple, n = 5 d'oxygène et d'air, donc la valeur seuil PN = 1bar × (1,2) 3,5 = 1,89bar . Lorsque la pression de la buse est plus élevée pN / PA = (1 + 1 / N) 1 + n / 2 (PN; 4bar), le joint d'onde de choc oblique normal du flux d'air se transforme en une onde de choc positive, la pression de coupe PC diminue , la vitesse du flux d'air diminue et un courant de Foucault se forme à la surface de la pièce, ce qui affaiblit le rôle du flux d'air dans l'élimination des matières en fusion et affecte la vitesse de coupe. Par conséquent, la buse avec un trou conique et un petit trou rond à la fin est adoptée, et la pression de la buse d'oxygène est généralement inférieure à 3 bars.

Afin d'améliorer encore la vitesse de découpe laser, selon le principe de l'aérodynamique, sous l'hypothèse d'augmentation de la pression de la buse, il n'y a pas de choc positif, nous pouvons donc concevoir et fabriquer une buse zoom, à savoir la buse Laval. La structure représentée sur la figure 4 peut être utilisée pour la commodité de la fabrication. Le centre laser de l'Université de Hanovre en Allemagne utilise un laser de 500wco2 avec une distance focale de l'objectif de 2,5 ". Des expériences sont effectuées avec une buse à petit trou et une buse Laval respectivement, comme le montre la figure 4. Les résultats des tests sont présentés à la figure 5: la relation fonctionnelle entre la rugosité de la surface d'incision Rz et la vitesse de coupe VC de NO2, No4 et No5 buses sous différentes pressions d'oxygène. On peut voir sur la figure que la vitesse de coupe de la buse à petit trou NO2 ne peut atteindre que 2,75 m / min lorsque PN est de 400 kPa (ou 4 bars) (l'épaisseur de la plaque d'acier au carbone est de 2 mm). La vitesse de coupe des buses Laval No4 et No5 peut atteindre 3,5 m / min et 5,5 m / min lorsque PN est de 500 kPa à 600 kpa. Il convient de préciser si la pression de coupe PC est fonction de la distance entre la pièce et la buse. Étant donné que les ondes de choc obliques se reflètent à plusieurs reprises à la limite du flux d'air, la pression de coupe change périodiquement.

La première zone de pression de coupe élevée est proche de la sortie de la buse, la distance entre la surface de la pièce et la sortie de la buse est d'environ 0,5 à 1,5 mm, et la pression de coupe PC est grande et stable, ce qui est un paramètre de processus couramment utilisé dans la production industrielle. . La deuxième zone de pression de coupe élevée se situe à environ 3 à 3,5 mm de la sortie de la buse, et la pression de coupe PC est également grande, ce qui peut également obtenir de bons résultats et est propice à la protection de l'objectif et à l'amélioration de sa durée de vie. D'autres zones de pression de coupe élevées sur la courbe sont trop éloignées de la sortie de la buse pour correspondre au faisceau de focalisation.

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