旋轉(zhuǎn)氣流控制激光切割特種鋼薄板試驗研究.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，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。 為了更好地解決激光切割某些特種鋼的過程中由于粘渣引起的加工問題，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)于社會生

2、產(chǎn)，我們?nèi)孕鑼す馇懈罴夹g(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，介紹了試驗條件和方法。 其次在常規(guī)激光切割不銹鋼等特種鋼板時，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。 然后針對特種鋼材料的特殊性給其激光切割帶來不便，傳統(tǒng)的加工手段不能很好地解決其粘渣等問題。在對熔渣形成原因及規(guī)律進(jìn)行試驗研究的前提下，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。這些通過有限元分析法，直觀地顯示氣體流速及湍流動能的變化，可以比較不同條件下對氣體流動狀況的影響，便于進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計結(jié)構(gòu)。在理論上，通過雷諾數(shù)的計算，進(jìn)一步說明了加設(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。 最后本文對課題的研究工作進(jìn)行了總結(jié)和展望，并進(jìn)一步對今后激光切割技術(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)用提供理論與試驗依據(jù)