Лазерная резка: расчет зануления кабельной сети и освещенности сборочного места блока
Влияние газодинамических параметров. Для выполнения обязательного условия лазерной резки - удаления жидкого расплава из зоны резки - необходимо создать вдоль передней стенки реза градиент давления Dp.
Минимальное давление газа, при превышении которого глубина реза не растет, может быть оценено выражением:
Повышая давление и скорость газа, можно не опасаться снижения эффективности процесса резки из-за охлаждения металла. Для скорости газа близкой к скорости звука, удельный теплосъем с поверхности передней стенки не превышает 102 Вт/см2, а количество теплоты, уносимой газовой струей, составляет 20 - 30 Вт.
|
Рис. 1.12 Влияние избыточного давления кислорода на глубину реза в углеродистой стали [2,3]. |
Увеличение давления кислорода до значений Dр = 0,3 - 0,4 МПа ведет к пропорциональному увеличению глубины реза в углеродистой стали ( рис. 1.12 ). При дальнейшем возрастании давления глубина получаемого реза стабилизируется, а затем несколько уменьшается.
|
Рис. 1.13 Изменение достижимых скоростей резки с различным качеством в зависимости от толщины материала[2,5]: а - углеродистая сталь; б - алюминий. |
Качественные показатели процесса лазерной резки. Поверхность реза на углеродистой стали при невысоких скоростях обработки представляет собой совокупность равномерно расположенных борозд. Для скоростей резки, превышающих некоторый предел, рез получается гладким, без явно выраженных борозд. Образование неровностей на поверхности реза наблюдается при скоростях обработки меньших, 14,5 м/мин и обусловлен нестационарным механизмом разрушения материала ( рис.1.13 а).
Слишком малым скоростям обработки, меньшим 0,5 м/мин соответствует режим самопроизвольной ( автогенной реки ) область - 1. Рез при этом получается значительной ширины, определяемой диаметром струи вспомогательного газа, а не диаметром сфокусированного луча.
Область 2 - соответствует получению качественных резов; область - 3 высокопроизводительной резке, но с низким качеством реза; область - 4 неполное прорезание образца.
При обработке поверхности алюминия область - 1 отсутствует, т.к. алюминий в окислительной среде не воспламеняется ( рис. 1.12 б ).
Таким образом, при рассмотрении обработки металлов лазерным излучением, достигаются скорости резки на порядок превышающие типичные скорости механических способов разделения материалов.