旋轉(zhuǎn)氣流控制激光切割特種鋼薄板試驗(yàn)研究.pdf

1、激光切割作為一種先進(jìn)的制造技術(shù)，因其切割范圍廣、速度快、精度高、熱影響區(qū)小、加工柔性好等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于各種加工領(lǐng)域，是激光加工中發(fā)展最為成熟的一種技術(shù)。近年來(lái)，隨著現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)品向著小批量、高精度、高效率、小型化、輕型化方向發(fā)展的需要，激光切割充分發(fā)揮了技術(shù)優(yōu)勢(shì)。 為了更好地解決激光切割某些特種鋼的過(guò)程中由于粘渣引起的加工問(wèn)題，提高激光切割的質(zhì)量和效率并有效地降低其加工成本，進(jìn)一步拓展其應(yīng)用領(lǐng)域，使激光切割技術(shù)更好地服務(wù)于社會(huì)生

2、產(chǎn)，我們?nèi)孕鑼?duì)激光切割技術(shù)不完善的部分進(jìn)行深入研究。 本文首先介紹了激光切割技術(shù)的基本原理、特點(diǎn)以及其在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了激光切割粘渣形成的原因，論述了選題的背景及意義，介紹了試驗(yàn)條件和方法。 其次在常規(guī)激光切割不銹鋼等特種鋼板時(shí)，以氧為輔助氣體切割容易產(chǎn)生掛渣現(xiàn)象，而采用高壓高純度氮?dú)饣蚨栊詺怏w作為輔助氣體，盡管此方法可獲得良好的切割效果，但由于需要在高壓環(huán)境下使用高純度氮?dú)庾鳛檩o助切割氣體，因而氣體的消耗量極大

3、；此外，沒(méi)有氧化反應(yīng)，缺乏其放熱所提供的大量熱能，導(dǎo)致此方法切割板材所要求激光功率急劇增大。這種常規(guī)方法對(duì)激光切割進(jìn)一步拓展在其他的應(yīng)用領(lǐng)域造成了影響。 然后針對(duì)特種鋼材料的特殊性給其激光切割帶來(lái)不便，傳統(tǒng)的加工手段不能很好地解決其粘渣等問(wèn)題。在對(duì)熔渣形成原因及規(guī)律進(jìn)行試驗(yàn)研究的前提下，首次提出了仍以氧輔助切割以降低激光切割功率，通過(guò)在工件底部加設(shè)旋風(fēng)除渣器，形成旋轉(zhuǎn)氣流控制熔渣流向以去除熔渣的方法。試驗(yàn)證明，采用此方法，合理控

4、制工藝參數(shù)，可獲得光滑的高質(zhì)量切口。這些通過(guò)有限元分析法，直觀地顯示氣體流速及湍流動(dòng)能的變化，可以比較不同條件下對(duì)氣體流動(dòng)狀況的影響，便于進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。在理論上，通過(guò)雷諾數(shù)的計(jì)算，進(jìn)一步說(shuō)明了加設(shè)旋風(fēng)除渣器能夠穩(wěn)住切割區(qū)域的氣流在層流狀態(tài)，避免猝發(fā)現(xiàn)象的發(fā)生。 最后本文對(duì)課題的研究工作進(jìn)行了總結(jié)和展望，并進(jìn)一步對(duì)今后激光切割技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行了展望，可以肯定的是本文所采用的研究方法和所得到的研究結(jié)果為實(shí)際應(yīng)用提供理論與試驗(yàn)依據(jù)