Reka Bentuk Muncung Mesin Pemotong Laser

Reka bentuk muncung dan teknologi kawalan aliran udara: Apabila keluli pemotongan laser, oksigen dan pancaran laser terfokus ditembak melalui muncung ke bahan yang akan dipotong, sekali gus membentuk pancaran aliran udara. Keperluan asas aliran udara ialah aliran gas ke dalam hirisan harus besar dan kelajuannya harus tinggi, supaya pengoksidaan yang mencukupi boleh membuat bahan hirisan sepenuhnya tindak balas eksotermik; Pada masa yang sama, terdapat momentum yang mencukupi untuk meniup bahan cair. Oleh itu, sebagai tambahan kepada kualiti rasuk dan kawalannya secara langsung mempengaruhi kualiti pemotongan, reka bentuk muncung dan kawalan aliran udara (seperti tekanan muncung, kedudukan bahan kerja dalam aliran udara, dll.) juga faktor yang sangat penting.
Muncung yang digunakan untuk pemotongan laser menggunakan struktur mudah, iaitu lubang kon dengan lubang bulat kecil di hujungnya (Rajah 4). Ia biasanya direka oleh percubaan dan kesilapan. Oleh kerana muncung biasanya diperbuat daripada tembaga, bersaiz kecil, ia adalah bahagian yang terdedah dan perlu diganti dengan kerap, jadi pengiraan dan analisis dinamik bendalir tidak dijalankan. Digunakan dari sisi muncung melalui gas Pn tekanan tertentu (tekanan tolok Pg), dipanggil tekanan muncung, dari alur keluar muncung, selepas jarak tertentu ke permukaan bahan kerja, tekanan dipanggil tekanan pemotongan Pc, dan akhirnya pengembangan gas kepada tekanan atmosfera Pa. Kerja penyelidikan menunjukkan bahawa dengan peningkatan Pn, halaju aliran udara meningkat, dan Pc juga meningkat.
Ia boleh dikira dengan formula berikut: V=8.2d2(Pg+1)
V- Kadar aliran gas L/min
d- Diameter muncung mm
Pg- Bar tekanan muncung (tekanan tolok).
Terdapat ambang tekanan yang berbeza untuk gas yang berbeza, apabila tekanan muncung melebihi nilai ini, aliran gas adalah gelombang kejutan serong biasa, dan kadar aliran gas beralih dari subsonik kepada supersonik. Ambang ini berkaitan dengan nisbah Pn dan Pa dan darjah kebebasan (n) molekul gas: contohnya, n=5 oksigen dan udara, jadi ambangnya Pn=1bar×(1.2 )3.5=1.89bar. Apabila tekanan muncung lebih tinggi Pn/Pa=(1+1/n)1+n/2 (Pn; 4bar), gelombang kejutan condong biasa aliran udara menjadi kejutan positif gelombang, tekanan pemotongan Pc berkurangan, kelajuan aliran udara berkurangan, dan arus pusar terbentuk pada permukaan bahan kerja, yang melemahkan kesan aliran udara mengeluarkan bahan cair dan menjejaskan kelajuan pemotongan. Oleh itu, muncung dengan lubang kon dengan lubang bulat kecil di hujung digunakan, dan tekanan muncung oksigen selalunya di bawah 3bar.
Untuk meningkatkan lagi kelajuan pemotongan laser, muncung jenis skala, muncung Laval, boleh direka bentuk dan dihasilkan mengikut prinsip aerodinamik, tanpa menghasilkan gelombang kejutan positif di bawah premis meningkatkan tekanan muncung. Struktur seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 4 boleh digunakan untuk kemudahan pembuatan. Pusat Laser Universiti Hannover, Jerman, menggunakan laser 500WCO2 dengan panjang fokus kanta 2.5", dan masing-masing menjalankan ujian dengan muncung lubang jarum dan muncung Laval, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 4. Keputusan ujian ditunjukkan dalam Rajah 5, yang masing-masing mewakili hubungan fungsi antara kekasaran permukaan hirisan Rz dan kelajuan pemotongan Vc muncung NO2, NO4 dan NO5 di bawah tekanan oksigen yang berbeza Ia boleh dilihat daripada rajah bahawa kelajuan pemotongan muncung lubang kecil NO2 hanya boleh dicapai 2.75m/min apabila Pn ialah 400Kpa (atau 4bar) (ketebalan plat keluli karbon ialah 2mm Kelajuan pemotongan muncung NO4 dan NO5 Laval boleh mencapai 3.5m/min dan 5.5m/min apabila Pn ialah 500Kpa hingga 600Kpa). Perlu diingatkan bahawa tekanan pemotongan Pc adalah fungsi jarak antara bahan kerja dan muncung Kerana gelombang kejutan serong dipantulkan berkali-kali pada sempadan aliran gas, tekanan pemotongan berubah secara berkala.
Kawasan tekanan pemotongan tinggi pertama adalah berhampiran dengan alur keluar muncung, jarak antara permukaan bahan kerja dan alur keluar muncung adalah kira-kira 0.5~1.5mm, dan Pc tekanan pemotongan adalah besar dan stabil, yang merupakan proses parameter yang biasa digunakan dalam pengeluaran perindustrian. Kawasan tekanan pemotongan kedua tertinggi ialah kira-kira 3~3.5mm alur keluar muncung, dan Pc tekanan pemotongan juga besar, yang juga boleh mencapai hasil yang baik, dan kondusif untuk melindungi kanta dan meningkatkan hayat perkhidmatannya. Kawasan tekanan pemotongan tinggi lain pada lengkung tidak boleh digunakan kerana ia terlalu jauh dari alur keluar muncung untuk dipadankan dengan rasuk fokus.