噴嘴設(shè)計(jì)及氣流控制
噴嘴設(shè)計(jì)及氣流控制技術(shù)： 激光切割鋼材時(shí)，氧氣和-的激光束是通過(guò)噴嘴射到被切材料處，從而形成一個(gè)氣流束。對(duì)氣流的基本要求是進(jìn)入切口的氣流量要大，速度要高，以便足夠的氧化使切口材料充分進(jìn)行放熱反應(yīng)；同時(shí)又有足夠的動(dòng)量將熔融材料噴射吹出。因此，除光束的及其控制直接影響切割外，噴嘴的設(shè)計(jì)及氣流的控制如噴嘴壓力、工件在氣流中的位置等也是十分重要的因素。
激光切割用的噴嘴采用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，即一錐形孔帶端部小圓孔如圖4。通常用實(shí)驗(yàn)和誤差方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于噴嘴一般用紫銅制造，體積較小，是易損零件，需經(jīng)常更換，沖孔不銹鋼板，因此不進(jìn)行流體力學(xué)計(jì)算與分析。在使用時(shí)從噴嘴側(cè)面通入一定壓力pn(表壓為pg)的氣體，稱噴嘴壓力，從噴嘴出口噴出，經(jīng)一定距離到達(dá)工件表面，其壓力稱切割壓力pc，后氣體膨脹到-壓力pa。研究工作表明隨著pn的增加，氣流流速增加，不銹鋼板-，pc也不斷增加。
可用下列公式計(jì)算： v=8.2d2(pg+1)
v-氣體流速 l/min
d-噴嘴直徑 mm
pg-噴嘴壓力表壓bar
對(duì)于不同的氣體有不同的壓力閾值，當(dāng)噴嘴壓力超過(guò)此值時(shí)，氣流為正常斜激波，氣流速?gòu)膩喴羲傧虺羲龠^(guò)渡。此閾值與pn、pa比值及氣體分子的自由度n兩因素有關(guān)：如氧氣、空氣的n=5，因此其閾值pn=1bar×(1.2)3.5=1.89bar。當(dāng)噴嘴壓力更高pn/pa=(1+1/n)1+n/2時(shí)pn；4bar，氣流正常斜激波封變?yōu)檎げǎ懈顗毫c下降，氣流速度減低，并在工件表面形成渦流，削弱了氣流去除熔融材料的作用，影響了切割速度。因此采用錐孔帶端部小圓孔的噴嘴，其氧氣的噴嘴壓力常在3bar以下。
為進(jìn)一步提高激光切割速度，可根據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)原理，在提高噴嘴壓力的前提下不產(chǎn)生正激波，設(shè)計(jì)制造一種縮放型噴嘴，即拉伐爾laval噴嘴。為方便制造可采用如圖4的結(jié)構(gòu)。德國(guó)漢諾威大學(xué)激光中心使用500wco2激光器，透鏡焦距2.5〃，采用小孔噴嘴和拉伐爾噴嘴分別作了試驗(yàn)，見(jiàn)圖4。試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示：分別表示no2、no4、no5噴嘴在不同的氧氣壓力下，切口表面粗糙度rz與切割速度vc的函數(shù)關(guān)系。從圖中可以看出no2小孔噴嘴在pn為400kpa或4bar時(shí)切割速度只能達(dá)到2.75m/min碳鋼板厚為2mm。no4、no5二種拉伐爾噴嘴在pn為500kpa到600kpa時(shí)切割速度可達(dá)到3.5m/min和5.5m/min。應(yīng)-的是切割壓力pc還是工件與噴嘴距離的函數(shù)。由于斜激波在氣流的邊界多次反射，使切割壓力呈周期性的變化。
高切割壓力區(qū)緊鄰噴嘴出口，工件表面至噴嘴出口的距離約為0.5~1.5mm，切割壓力pc大而穩(wěn)定，是工業(yè)生產(chǎn)中切割手扳常用的工藝參數(shù)。---高切割壓力區(qū)約為噴嘴出口的3~3.5mm，切割壓力pc也較大，同樣可以取得好的---，并有利于保護(hù)透鏡，提高其使用壽命。曲線上的其他高切割壓力區(qū)由于距噴嘴出口太遠(yuǎn)，與-光束難以匹配而無(wú)法采用。
切割
切割精度是判斷數(shù)控激光切割機(jī)-壞的要素。影響數(shù)控激光切割機(jī)的切割精度的四大因素：
1、激光發(fā)生器的激光凝聚的大小。---之后如果光斑非常小，則切割精度非常高，要是切割之后的縫隙也非常小。則說(shuō)明激光切割機(jī)的精度非常之高，品質(zhì)則非常高。但激光器發(fā)出的光束為錐形，所以切出來(lái)的縫隙也是錐形。這種條件下，工件厚度越大，精度也就會(huì)越低，因此切縫越大。
2、工作臺(tái)的精度。工作臺(tái)的精度如果非常高，則讓切割的精度也隨之提高。因此工作臺(tái)的精度也是衡量激光發(fā)生器精度的一個(gè)非常重要的因素。
3、激光光束凝聚成錐形。切割時(shí)，激光光束是以錐形向下的，這時(shí)如果切割的工件的厚度非常大，切割的精度就會(huì)降低，則切出來(lái)的縫隙就會(huì)非常大。
4、切割的材料不同，也會(huì)影響到激光切割機(jī)的精度。在同樣的情況下，切割不銹鋼和切割鋁其精度就會(huì)非常不同，不銹鋼的切割精度就會(huì)高一些，而且切面也會(huì)光滑一些。
一般來(lái)說(shuō)，不銹鋼板板厚，激光切割可以由以下6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量。
1.切割表面粗糙度rz
2.切口掛渣尺寸
3.切邊垂直度和斜度u
4.切割邊緣圓角尺寸r
5.條紋后拖量n
6.平面度f(wàn)
如今對(duì)于煤炭焦化、煤氣化、合成氨、化肥已成為我國(guó)占主要-的煤化工業(yè)，并得到持續(xù)、快速發(fā)展。我們國(guó)內(nèi)石油消費(fèi)增長(zhǎng)和石油供需存在的矛盾，而制取烯烴、煤制油等煤化工業(yè)技術(shù)引進(jìn)、開(kāi)發(fā)了產(chǎn)業(yè)化建設(shè)加快速度，從事焦化產(chǎn)品生產(chǎn)的企業(yè)也如雨后春筍般快速的成長(zhǎng)起來(lái)。如無(wú)錫鋼澤金屬材料有限公司等等。
對(duì)于煤炭焦化行業(yè)來(lái)說(shuō)，因管道，設(shè)備等長(zhǎng)時(shí)間處于高溫，腐蝕性的環(huán)境中，設(shè)備腐蝕---，設(shè)備使用壽命將會(huì)大打折扣。因此，提高設(shè)備的抗腐蝕能力，西安不銹鋼板，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，是提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的重要手段。
不銹鋼復(fù)合板的是一種外層為純不銹鋼，內(nèi)層為碳鋼的金屬?gòu)?fù)合材料，這種純不銹鋼與碳鋼復(fù)合的金屬?gòu)?fù)合材料就是不銹鋼復(fù)合板，不銹鋼復(fù)合板的出現(xiàn)，為焦化設(shè)備的制造、升級(jí)改造提供了材料保障。
1、使用不銹鋼復(fù)合板替代原來(lái)的純不銹鋼板，能夠降低設(shè)備成本，而設(shè)備的使用卻不受影響。不銹鋼復(fù)合板可用于脫硫塔、蒸氨塔、脫---塔等，成本低，耐腐蝕；以脫---塔為例，采用不銹鋼復(fù)合板代替純不銹鋼板，成本可下降30%以上。
2、不銹鋼復(fù)合板保留了純不銹鋼的耐腐蝕，耐磨、抗磁的性能以及外表美觀的特點(diǎn)，又-有碳鋼-的可焊性、成形性、拉伸性、導(dǎo)熱性的特點(diǎn)。可廣泛的使用于焦化設(shè)備中，以提高焦化設(shè)備的耐腐蝕性，以延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命。
3、不銹鋼復(fù)合板具有-的導(dǎo)熱能力，又具有防腐蝕功能，可大量用于焦化設(shè)備。如使用于蒸氨塔，可以提高蒸氨塔的使用壽命，降低運(yùn)行成本；另外一方面因其防腐性能，又能應(yīng)用于蒸氨設(shè)備。
總之來(lái)說(shuō)，我國(guó)不銹鋼復(fù)合板在焦化設(shè)備的制造，升級(jí)、改造中大有可為，是提高設(shè)備使用壽命，提高設(shè)備生產(chǎn)效率，降低運(yùn)行成本的-。
復(fù)合板(2張)
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