Центральный металлический портал РФлучшие сервисы для Вашего бизнеса

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Полезные статьи -> Сварка, резка и пайка металлов -> Газовая резка -> Теория газодуговой и газолазерной резки -> Теория газодуговой и газолазерной резки

Теория газодуговой и газолазерной резки

Оглавление статьи Страницы статьи:  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11 

резки. Кроме того, последним способом удается резать сталь толщиной 1—2 м и более, что пока недостижимо при существующих мощностях плазменных режущих дуг.

Помимо скорости резки, имеется множество других факторов (затраты материалов и энергии, стоимость оборудования, объемы производства и т. д.), которые влияют на технико-экономическую эффективность процесса. Разработаны расчетные зависимости для сопоставительной оценки рациональных условий плазменно-дуговой резки. За расчетный оценочный показатель принята величина суммарных затрат (технологических, материальных, энергетических, амортизационных и др.) на единицу длины реза. Показано, что приведенная стоимость плазменно-дуговой резки вначале резко уменьшается с увеличением скорости резки (или числа резаков), при некоторой величине достигает минимума, а при дальнейшем увеличении скорости более или менее круто возрастает. Повышение скорости плазменно-дуговой резки целесообразно до определенной оптимальной величины иопт, которая в наибольшей степени зависит от числа одновременно работающих резаков, и ее величина тем меньше, чем больше число плазмотронов, установленных на машине.

Таким образом, большое число резаков на машине экономически целесообразно при ограниченной скорости резки, а максимальные скорости резки наиболее выгодны при использовании машины с ограниченным числом одновременно работающих режущих плазмотронов. В первом случае рациональнее использовать многорезаковые машины для кислородной резки а во втором — плазменно-дуговую резку мощными дугами. Аналогично, для каждого металла данной толщины, существует определенная оптимальная мощность дугового разряда, величина которой зависит в первую очередь от уровня производства и оборудования, имеющегося на данном предприятии.

Сравнение экономических и технических показателей различных методов термической резки показывает, что плазменно-дуговая резка является весьма прогрессивным процессом, имеющим в определенных условиях неоспоримые преимущества перед кислородной и другими способами резки. Это связано с высокой производительностью процесса, несложностью его автоматизации и возможностью обработки практически любых металлов.

Дальнейшее развитие плазменно-дуговой резки будет способствовать расширению областей ее применения. Будущее, несомненно, за этим высокоэффективным процессом обработки металлов.

3. ГАЗОЛАЗЕРНАЯ РЕЗКА

Важнейшей вехой в развитии процессов термической резки следует считать успешное использование лазерной технологии для разделительной резки материалов.

Теплофизические и энергетические характеристики источника нагрева. Лазерный луч представляет собой поток синхронно усиленных световых волн одинаковой длины или частоты. Воздействие лазерного луча на вещество зависит от характеристик излучения (длины волны X, мощности Р и плотности потока излучения q), состояния поверхности материала, его физических свойств и геометрических характеристик. Высокая плотность потока излучения лазерного луча (до 105—106 Вт/см2 и более) дает возможность использовать его в качестве источника нагрева при термической резке.

Полная реализация возможностей лазера для резки возникла только в начале 60-х годов после создания установки, работающей на молекулярном углекислом газе. Непрерывная мощность излучения в несколько сот ватт обеспечила возможность осуществления резки различных материалов.

В последующем газовый лазер в среде С02 был усовершенствован за счет применения тройной газовой смеси, состоящей из углекислого газа, азота и гелия. Это позволило получить выходную непрерывную мощность установки до 40—70 Вт на единицу длины излучения.

Схема газолазерной установки, работающей на смеси углекислого газа, азота и гелия, показана на рис. 72.

Под действием электрического разряда молекулы С02 возбуждаются и во время изменений колебательных уровней их энергии возникает излучение в крайней инфракрасной области спектра электромагнитных волн длиной 10,6 мкм.

Введение молекул N2 вызывает резонанс энергии молекул двух типов (N2 и С02) с соответствующим увеличением выходной мощности примерно в 4 раза.

Добавление молекул Не к смеси С02 и N2 содействует поддержанию благоприятного распределения энергетических уровней (т. е. преобладанию атомов, находящихся на верхнем энергетическом уровне). Высокая теплоемкость гелия способствует интенсификации охлаждения газовой смеси и дальнейшему увеличению выходной мощности.

Индуцированное излучение преобразуется в резонаторе в световые лучи, часть из которых выходит через систему зеркал из трубы, образуя излучение с полезной выходной мощностью. Оставшаяся часть лучей отражается в трубку, обеспечивая обратную связь, необходимую для механизма лазера.

По указанным причинам выходная мощность газолазерных установок, работающих на смеси углекислого газа, азота и гелия, в несколько раз больше мощности аналогичных установок, работающих на одном углекислом газе.

В современных газолазерных установках используется газовая смесь, содержащая одну часть С02, одну часть N2 и десять частей Не.

Выходная мощность таких установок на современном уровне их развития достигает нескольких киловатт. Эффективность превращения электрической энергии в излучение составляет порядка 15—20% против 1% для лазеров других типов.

К недостатку газолазерных установок относятся сравнительно низкие значения линейной выходной мощности на 1 м длины трубы-резонатора (порядка 40—80 Вт/м). Возможно получение линейной выходной мощности свыше 200 Вт на 1 м.

Для целей резки могут быть использованы газолазерные установки с длиной трубы-резонатора 4 м и более. В этих установках труба разделяется на секции, расположенные рядом друг с другом и соединенные между собой оптически последовательно. Количество таких секций может быть увеличено (в определенных пределах) в соответствии с требуемой выходной мощностью.

В середине 60-х годов произошло дальнейшее совершенствование газолазерных установок для целей резки с использованием принципа подачи струи режущего кислорода коаксиально к лазерному лучу.

Роль струи кислорода, так же как и при обычной кислородной резке, сводится к окислению части нагретого лазерным лучом металла реза с образованием окислов и выдуванием продуктов резки из зоны реза.

Экзотермический характер реакции окисления металла обусловливает выделение дополнительного количества теплоты, необходимого для снижения вязкости образующихся окислов и поддержания непрерывности процесса резки.

Кроме того, окисление струей кислорода нагретой поверхности изделия способствует поглощению металлом лучистой энергии и повышению эффективности нагрева (чистые металлы поглощают только 2—6% тепловой энергии луча, а окислы металлов — почти 100%). Расход кислорода составляет порядка 0,5—2,0 м3/ч.

При резке неметаллических материалов вместо кислорода используют воздух. Назначение струи воздуха — удаление окисленных или испарившихся продуктов резки из зоны реза. Кроме того, воздушная струя охлаждает прилегающий к зоне резки материал и уменьшает возможность обугливания поверхности реза.

К энергетическим характеристикам лазерного луча как источника нагрева предъявляется требование обеспечения достаточной плотности потока излучения для локального нагрева материала до температуры, при которой могут произойти соответствующие химические и физические изменения (окисление, испарение или плавление).

Плотность потока излучения лазерного луча характеризуется отношением общей выходной мощности к площади пятна нагрева в фокусе. Рост плотности потока до 105—106 Вт/см2 и распределение его по пятну нагрева диаметром 0,25—0,5 мм приводит к получению узкого канала в жидкой фазе, через который излучение проникает в глубь объема разрезаемого материала. Присутствие этой фазы в продуктах разрушения является особенностью лазерной обработки металлов. Однако физическая модель процесса глубинного проплавления вещества, учитывающая явления в слое жидкой фазы, примыкающей к поверхности взаимодействия, требует еще уточнения. Она представляется достаточно сложной и должна быть построена с учетом тепловых и гидродинамических явлений.

Другой важной энергетической характеристикой лазерного луча является количество энергии, полезно используемое для резки. Эта величина зависит от оптических и теплофизических свойств материала. Потери энергии из-за отражения на поверхности материала могут быть очень большими, в частности для металлов, которые при комнатной температуре поглощают лишь небольшую долю энергии излучения.

Некоторые металлы, например алюминий и медь, у которых при комнатной температуре отражается соответственно 97 и 99% энергии излучения, практически не могут подвергаться газолазерной резке обычными способами.

У неметаллических материалов потери на отражение являются менее значительными, а для некоторых материалов спектр поглощения инфракрасных лучей совпадает с длиной волны лазерного излучения.

Следует отметить, что поглощательная способность металла растет в течение времени действия излучения С02-лазера, что связано, например, с образованием окисной пленки на таких материалах, как железо или его сплавы. После поглощения энергии имеют место потери из-за теплопроводимости основного материала. У металлов потери энергии больше, чем в неметаллических материалах, ввиду их более высокой теплопроводности. Остающаяся часть полезной энергии излучения используется для нагрева и расплавления (иногда для частичного испарения) обрабатываемого материала в зоне реза.

Тепловые характеристики газолазерного луча достаточно хорошо изучены. Качественная их оценка позволяет сделать вывод о наличии определенных преимуществ лазерного нагрева по сравне-

Оглавление статьи Страницы статьи:  1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11 

Автор: Администрация   Общая оценка статьи:    Опубликовано: 2012.01.31   

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ:



запомнить  Регистрация

Металлоторговля:
Объявления
Прайсы (по торг. позициям)
Прайсы (в файлах)

Марки металлов
Калькулятор веса металла

Новости

НОВЫЕ ОБЪЯВЛЕНИЯ

12:39 Круг нержавеющий AISI 321

12:39 Круг нержавеющий Aisi 321

10:27 Круг 10Г2, пруток стальной 10Г2

10:26 Круг стальной г/к 35ХГСА по ГОСТ 2590-2006

10:26 Круг стальной г/к 30ХГСА по ГОСТ 2590-2006

10:26 Круг стальной г/к 25Х1МФ по ГОСТ 2590-2006

10:26 Круг стальной г/к 20ХН3А по ГОСТ 2590-2006

10:26 Круг 18Х2Н4МА, пруток стальной 18Х2Н4МА

10:25 Круг, пруток стальной 13Х14Н3В2ФР-Ш

10:25 Круг стальной г/к 10Х17Н13М2Т по ГОСТ 2590-2006

НОВОСТИ

21 Августа 2017 17:25
Продвинутая система пожаротушения в японской деревне

21 Августа 2017 15:27
142-летний судоподъемник Андертон (27 фото, 1 видео)

22 Августа 2017 07:19
”Северсталь” запустила первый вагоноопрокидыватель, изготовленный собственными силами

21 Августа 2017 17:37
Артель ”Восток-2” к середине августа добыла 40 кг золота

21 Августа 2017 16:58
Компания ”Курганхиммаш” продолжает изготовление партии колонных аппаратов

21 Августа 2017 15:02
Перуанская добыча железной руды за полгода выросла на 9,5%

21 Августа 2017 14:48
”Северский трубный завод” модернизировал систему управления редукционно-растяжного стана

НОВЫЕ СТАТЬИ

Плитка строительная керамическая

Прессовое оборудование для мебельной промышленности

Испытания гидроизоляции

Дверные ручки и фурнитура

Основы выбора сварочных аппаратов ММА

Аксессуары для смартфонов

Тканые и сварные стальные сетки

Алюминиевые и оцинкованные фасадные системы

Плиты ПБ – отличительные особенности изготовления и применения

Сварная балка как аналог обычной горячекатаной

Объемные буквы и световые короба как распространенные виды наружной рекламы

Как проводятся такелажные работы при перевозке станков

Высококачественная мебель на заказ

Грамотный подход к выбору материалов и технологии изготовления межкомнатных дверей

Выбор практичных и сочетающихся с интерьером межкомнатных дверей

Лист нержавеющий AISI 409 - особенности марки и применение

Характеристики и общие особенности марки стали 40Х13

Свойства и особенности применения проката из нержавейки марки 20Х13

 ГЛАВНАЯ   МЕТАЛЛОТОРГОВЛЯ   ОБЪЯВЛЕНИЯ   ПРАЙСЫ   КОМПАНИИ   СТАТЬИ   РАБОТА   ФОРУМ   ГОСТы   МАРОЧНИК   КАЛЬКУЛЯТОР   БИРЖЕВЫЕ ЦЕНЫ   ВЫСТАВКИ  

Компания "Русский металл" предлагает металлопрокат.

Рейтинг@Mail.ru

О портале : Информация и правила : Реклама : Тарифы для компаний : Наши контакты : Связаться : Личный кабинет : Регистрация

2009-2017 © Любое копирование материалов без активной ссылки на metallicheckiy-portal.ru запрещено!
Использование материалов в печатных изданиях только с разрешения администрации портала.