01.很難保持準穩定的燃燒過程。
在金屬激光切割機的實際切割過程中,可以切割的板材厚度有限,與切割邊緣鐵的不穩定燃燒密切相關。為了繼續燃燒過程,狹縫頂部的溫度務必達到燃點。氧化鐵燃燒反應釋放的能量不能保證燃燒過程的連續性。
一方面,由于噴嘴流出的氧氣不斷冷卻狹縫,降低了切削刃的溫度;
另一方面,燃燒形成的氧化亞鐵層覆蓋工件表面,阻礙氧氣擴散。當氧濃度降低到一定程度時,燃燒過程就會熄滅。
當使用傳統的聚光束進行激光切割加工時,激光束作用于表面的面積非常小。由于激光功率密度高,工件的表面溫度不僅在激光輻射區域達到燃點,而且在較寬的區域內傳導熱量。工件表面的氧流直徑大于激光束直徑。這表明,不僅在激光輻射區域,而且在激光光點周圍也有強烈的燃燒反應。
切割厚板時,切割速度相當慢,氧化鐵在工件表面的燃燒速度比切割頭快。燃燒持續一段時間后,由于氧濃度降低,燃燒過程熄滅。只有當切割頭移動到這個位置時,燃燒反應才會重新開始。切割刃的燃燒過程是周期性的,會導致切割刃的溫度波動和切割質量差。
02.在平板厚度方向上,氧氣純度和壓力難以保持恒定。
用金屬激光切割機切割厚板時,氧氣純度的降低也是影響切割質量的重要因素。
氧流的純度對切割過程有很大很大的影響。氧氣流量純度降低0.9%,燃燒率降低10%;當純度降低5%時,燃燒率降低37%。燃燒速率的降低將大大降低燃燒過程中進入切割縫的能量輸入,降低切割速度。同時,切割鐵含量的增加增加了渣的粘度,使渣難以排出。這樣,切口下部就會出現嚴重的掛渣現象,使切口質量難以接受。
為了保持切割穩定,應保持板材厚度方向氧氣流動的純度和壓力的恒定。在傳統的激光切割加工工藝中,常用的錐形噴嘴可以滿足板材切割的要求。但在切割厚板時,隨著供氣壓力的增加,噴嘴流場容易形成激波,對切割過程造成很大危害,降低氧氣流量的純度,影響切割質量。
解決這個問題的方法有三種。
(1)在切割氧流周圍加熱火焰。
(2)在切割氧流周圍添加輔助氧流。
合理設計噴嘴內壁,提高流場特性。