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激光切割加工強(qiáng)度和形狀基本不再變化
激光切割加工強(qiáng)度和形狀基本不再變化,詳情參考ynxhdq.com
上述過程不斷重復(fù),切口逐漸延伸,*終將鋼板切開。與上階段相比,輸入能量還是燃燒反應(yīng)熱和激光束的能量,但燃燒反應(yīng)在單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的熱量基本不變,只是隨著反應(yīng)區(qū)的移動(dòng),在空間位置上變化,應(yīng)被看作移動(dòng)熱源。在能量輸出方而,除了將反應(yīng)區(qū)的材料加熱并將其熔化以及向周圍的熱傳導(dǎo)外,被吹出的熔渣也將帶走部分熱量。激光切割加工各階段的表達(dá)式通過對激光切割加工過程進(jìn)行的階段分析,下而根據(jù)能量平衡方程和熱傳導(dǎo)公式,并結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),建立各個(gè)不同階段的能量平衡表達(dá)式和溫度場表達(dá)式。從圖可以看到切速低于1.5m/min時(shí),熔渣中除了FeO和Fe外還有部分的Fe3O4;當(dāng)切速高于1.5m/min時(shí),主要就是FeO和Fe了。
考慮到加工時(shí)為保證切割的效率和質(zhì)量,切割速度通常都大于1.5m/min,可以認(rèn)為燃燒反應(yīng)以(10)式為主。因?yàn)樵谇兴佥^低時(shí),切割速度跟不上燃燒反應(yīng)的擴(kuò)展速度,過剩的反應(yīng)熱就使切口發(fā)生過度熔化,形成較寬的、不整齊的切口,表而粗糙度值較大,熱影響區(qū)也將擴(kuò)大,鋼板底而還會(huì)產(chǎn)生掛渣,加工中應(yīng)盡量避免這種情況的發(fā)生。根據(jù)前而的分析,燃燒反應(yīng)從一點(diǎn)開始,逐步擴(kuò)散形成燃燒反應(yīng)區(qū)。因此Qburn應(yīng)該是隨時(shí)間變化逐漸增大的能量,該熱源形式由連續(xù)固定點(diǎn)熱源逐漸變化為連續(xù)固定線熱源。
Qburn為大小、形狀都變化的熱源;輸出能量又由三部分構(gòu)成,作用關(guān)系相當(dāng)復(fù)雜。通過理論分析來建立熱傳導(dǎo)溫度場的計(jì)算模型比較困難,因此可根據(jù)實(shí)驗(yàn)中的觀測數(shù)據(jù)和結(jié)果來建立數(shù)學(xué)表達(dá)式。圖為鋼板被加熱直至燒穿的溫度場變化圖。由圖可看到溫度場的變化規(guī)律,燃燒反應(yīng)發(fā)生后,上部的溫度變化與點(diǎn)熱源的半球形溫度場相似,下部則是逐漸增長的線熱源圓柱形溫度場。因此根據(jù)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)和結(jié)果,該階段的溫度場表達(dá)式應(yīng)分為上下兩部分,才能更接近實(shí)際情況。與上階段相比,能量平衡關(guān)系的輸入仍為激光束和Fe與O2的燃燒反應(yīng)熱,此時(shí)的Qburn保持線熱源的形式,其強(qiáng)度和形狀基本不再變化。