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按表面特征
表面
特征
制造法概要
用途
銀白色
無光澤
熱軋到規(guī)定厚度
不需要有表面光澤的用途
NO.2D
冷軋后進(jìn)行熱處理和酸洗
一般用材,深沖用材
NO.2B
光澤強(qiáng)于NO.2D
NO.2D處理后,經(jīng)過拋光輥進(jìn)行最終一道輕度冷軋
一般用材
BA
光亮如鏡
無標(biāo)準(zhǔn),但通常是光亮退火的表面加工,表面反射性很高。
建筑材料,廚房用具
NO.3
粗研磨
用100~200#(單位)的砥粒研磨帶,進(jìn)行研磨
NO.4
中間研磨
用150~180#砥粒研磨帶進(jìn)行研磨而獲得的拋光表面
同上
NO.240
細(xì)研磨
用240#砥粒研磨帶進(jìn)行研削
廚房用具
NO.320
極細(xì)研磨
用320#砥粒研磨帶進(jìn)行研削
NO.400
光澤接近于BA
用400#拋光輪進(jìn)行研削
一般用材,建筑用材,廚房用具
HL
發(fā)紋研磨
適當(dāng)粒子大小的研磨材料進(jìn)行發(fā)紋研削(150~240#)其砥粒很多
樓房,建筑用材
NO.7
接近于鏡面研磨
用600#回轉(zhuǎn)拋光輪進(jìn)行研磨
美術(shù)用,裝飾用
NO.8
鏡面研磨
鏡子用拋光輪進(jìn)行研磨
反光鏡,裝飾用
噴嘴設(shè)計及氣流控制
噴嘴設(shè)計及氣流控制技術(shù): 激光切割鋼材時,氧氣和聚焦的激光束是通過噴嘴射到被切材料處,從而形成一個氣流束。對氣流的基本要求是進(jìn)入切口的氣流量要大,速度要高,以便足夠的氧化使切口材料充分進(jìn)行放熱反應(yīng);同時又有足夠的動量將熔融材料噴射吹出。還要考慮經(jīng)濟(jì)核算,每次新拋磨的鋼板,要求能生產(chǎn)一緩質(zhì)量的裝飾板次數(shù)。因此,除光束的質(zhì)量及其控制直接影響切割質(zhì)量外,噴嘴的設(shè)計及氣流的控制(如噴嘴壓力、工件在氣流中的位置等)也是十分重要的因素。
激光切割用的噴嘴采用簡單的結(jié)構(gòu),即一錐形孔帶端部小圓孔(如圖4)。通常用實(shí)驗(yàn)和誤差方法進(jìn)行設(shè)計。影響激光切割質(zhì)量的因素很多,激光切割的一個重要優(yōu)點(diǎn)在于可以對過程中的主要因素實(shí)施高度控制,使切割出的工件充分滿足客戶的要求,并且重復(fù)性很好。由于噴嘴一般用紫銅制造,體積較小,是易損零件,需經(jīng)常更換,因此不進(jìn)行流體力學(xué)計算與分析。在使用時從噴嘴側(cè)面通入一定壓力Pn(表壓為Pg)的氣體,稱噴嘴壓力,從噴嘴出口噴出,經(jīng)一定距離到達(dá)工件表面,其壓力稱切割壓力Pc,最后氣體膨脹到大氣壓力Pa。研究工作表明隨著Pn的增加,氣流流速增加,Pc也不斷增加。
可用下列公式計算: V=8.2d2(Pg 1)
V-氣體流速 L/min
d-噴嘴直徑 mm
Pg-噴嘴壓力(表壓)bar
對于不同的氣體有不同的壓力閾值,當(dāng)噴嘴壓力超過此值時,氣流為正常斜激波,氣流速從亞音速向超音速過渡。此閾值與Pn、Pa比值及氣體分子的自由度(n)兩因素有關(guān):如氧氣、空氣的n=5,因此其閾值Pn=1bar×(1.2)3.5=1.89bar。此外,選擇鋼板的厚度時,應(yīng)考慮其使用時間、質(zhì)量、剛度,同時要考慮板材受壓時的強(qiáng)度要求。當(dāng)噴嘴壓力更高Pn/Pa=(1 1/n)1 n/2時(Pn;4bar),氣流正常斜激波封變?yōu)檎げ?切割壓力Pc下降,氣流速度減低,并在工件表面形成渦流,削弱了氣流去除熔融材料的作用,影響了切割速度。因此采用錐孔帶端部小圓孔的噴嘴,其氧氣的噴嘴壓力常在3bar以下。
為進(jìn)一步提高激光切割速度,可根據(jù)空氣動力學(xué)原理,在提高噴嘴壓力的前提下不產(chǎn)生正激波,設(shè)計制造一種縮放型噴嘴,即拉伐爾(Laval)噴嘴。為方便制造可采用如圖4的結(jié)構(gòu)。德國漢諾威大學(xué)激光中心使用500WCO2激光器,透鏡焦距2.5〃,采用小孔噴嘴和拉伐爾噴嘴分別作了試驗(yàn),見圖4。2、彩色不銹鋼拉絲板拉線板(LH),也叫發(fā)絲紋,因?yàn)榧y路像頭發(fā)細(xì)長而直。試驗(yàn)結(jié)果如圖5所示:分別表示NO2、NO4、NO5噴嘴在不同的氧氣壓力下,切口表面粗糙度Rz與切割速度Vc的函數(shù)關(guān)系。從圖中可以看出NO2小孔噴嘴在Pn為400Kpa(或4bar)時切割速度只能達(dá)到2.75m/min(碳鋼板厚為2mm)。NO4、NO5二種拉伐爾噴嘴在Pn為500Kpa到600Kpa時切割速度可達(dá)到3.5m/min和5.5m/min。應(yīng)指出的是切割壓力Pc還是工件與噴嘴距離的函數(shù)。由于斜激波在氣流的邊界多次反射,使切割壓力呈周期性的變化。
高切割壓力區(qū)緊鄰噴嘴出口,工件表面至噴嘴出口的距離約為0.5~1.5mm,切割壓力Pc大而穩(wěn)定,是工業(yè)生產(chǎn)中切割手扳常用的工藝參數(shù)。隨著市場經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的日新月異,激光切割技術(shù)已廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)械、電力、五金以及電器等領(lǐng)域。第二高切割壓力區(qū)約為噴嘴出口的3~3.5mm,切割壓力Pc也較大,同樣可以取得好的效果,并有利于保護(hù)透鏡,提高其使用壽命。曲線上的其他高切割壓力區(qū)由于距噴嘴出口太遠(yuǎn),與聚焦光束難以匹配而無法采用。
組成部分編輯
激光切割機(jī)系統(tǒng)一般由激光發(fā)生器、(外)光束傳輸組件、工作臺(機(jī)床)、微機(jī)數(shù)控柜、冷卻器和計算機(jī)(硬件和軟件)等部分組成。
1)機(jī)床主機(jī)部分:激光切割機(jī)機(jī)床部分,實(shí)現(xiàn)X、Y、Z軸的運(yùn)動的機(jī)械部分,包括切割工作平臺。用于安放被切割工件,并能按照控制程序正確而精準(zhǔn)的進(jìn)行移動,通常由伺服電機(jī)驅(qū)動。
2)激光發(fā)生器:產(chǎn)生激光光源的裝置。對于激光切割的用途而言,除了少數(shù)場合采用YAG固體激光器外,絕大部分采用電-光轉(zhuǎn)換效率較高并能輸出較高功率的CO2氣體激光器。純鋁因?yàn)槠涓呒兎浅ky切割,只有在系統(tǒng)上安裝有“反射吸收”裝置的時候才能切割鋁材。由于激光切割對光束質(zhì)量要求很高,所以不是所有的激光器都能用作切割的。高斯模式適用于小于1500W、低階模二氧化碳激光器100W-3000W、多模3000W以上。
3)外光路:折射反射鏡,用于將激光導(dǎo)向所需要的方向。為使光束通路不發(fā)生故障,所有反射鏡都要保護(hù)罩加以保護(hù),并通入潔凈的正壓保護(hù)氣體以保護(hù)鏡片不受污染。304是一種通用性的不銹鋼,它廣泛地用于制作要求良好綜合性能(耐腐蝕和成型性)的設(shè)備和機(jī)件。一套性能良好的透鏡會將一無發(fā)散角的光束聚焦成無限小的光斑。一般用5.0英寸焦距的透鏡。7.5英寸透鏡僅用于>12mm厚材。
4)數(shù)控系統(tǒng):控制機(jī)床實(shí)現(xiàn)X、Y、Z軸的運(yùn)動,同時也控制激光器的輸出功率。
5)穩(wěn)壓電源:連接在激光器,數(shù)控機(jī)床與電力供應(yīng)系統(tǒng)之間。主要起防止外電網(wǎng)干擾的作用。
6)切割:主要包括腔體、聚焦透鏡座、聚焦鏡、電容式傳感器和輔助氣體噴嘴等零件。切頭驅(qū)動裝置用于按照程序驅(qū)動切頭沿Z軸方向運(yùn)動,由伺服電機(jī)和絲桿或齒輪等傳動件組成。
7)操作臺:用于控制整個切割裝置的工作過程。
8)冷水機(jī)組:用于冷卻激光發(fā)生器。激光器是利用電能轉(zhuǎn)換成光能的裝置,如CO2氣體激光器的轉(zhuǎn)換率一般為20%,剩余的能量就變換成熱量。這些主要因素由切割速度、焦點(diǎn)位置、輔助氣體壓力、激光輸出功率等工藝參數(shù)構(gòu)成。冷卻水把多余的熱量帶走以保持激光發(fā)生器的正常工作。冷水機(jī)組還對機(jī)床外光路反射鏡和聚焦鏡進(jìn)行冷卻,以保證穩(wěn)定的光束傳輸質(zhì)量,并有效防止鏡片溫度過高而導(dǎo)致變形或炸裂。
9)氣瓶:包括激光切割機(jī)工作介質(zhì)氣瓶和輔助氣瓶,用于補(bǔ)充激光震蕩的工業(yè)氣體和供給切頭用輔助氣體。
10)空壓機(jī)、儲氣罐:提供和存儲壓縮空氣。
11)空氣冷卻干燥機(jī)、過濾器:用于向激光發(fā)生器和光束通路供給潔凈的干燥空氣,以保持通路和反射鏡的正常工作。
12)抽風(fēng)除塵機(jī):抽出加工時產(chǎn)生的煙塵和粉塵,并進(jìn)行過濾處理,使廢氣排放符合環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。
13)排渣機(jī):排除加工時產(chǎn)生的邊角余料和廢料等。