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激光切割的熱源特性

發布者:青島海西中瑞金屬加工有限公司  發布時間:2015/5/5 7:45:34

普通鴿極氯弧婷的最高溫度為1OOOO-24000K,功率密度小子1Q5W/cm2。激光切割的溫度可高達24000-50000K,功率密度可達l05-106W/cm²激光切割混度和能量密度提高的原因有以下方面。
①水冷噴嘴孔徑限制了弧柱橫截面積不能自由擴大,提高了激光切割柱的溫度和能量密度(機械壓縮)。
青島激光切割噴嘴水冷作用時,靠近噴嘴內壁的氣體受到強烈的冷卻作用,其混度和電離度迅速下降,迫使弧校區電流集中到弧柱中心的高溫電離區,這樣由于冷壁而在弧柱四周產生一層電離度趨于零的冷氣膜,從而使弧柱有效截面積迸一步減小,電流密度進一步提高(熱壓縮效應)。
③由于以上兩個壓縮效應的存在,弧往電流密度增大以后,弧柱電流線之間的電磁收縮作用也進一步增強,致使激光切割柱溫度和能量密度進一步提高(電磁壓縮)。
激光切割能量密度和溫度的顯著提高使激光切割的穩定性和挺直度得以改善。自由電弧的擴散角約為45°,激光切割約為5°,這是因為壓縮后從噴嘴口噴射出的激光切割帶電質點的運動速度明顯提高,可高達300m/s(與噴嘴結構和離子氣種類及流量有關)。所以激光切割具有較小的擴散角及較大的電弧挺度(電弧挺度是指電弧沿電極軸線的挺直程度),這也是激光切割最突出的優點。
鴿極氨弧焊中,加熱焊件的熱量主要來源于用極斑點熱,弧桂輻射和熱傳導熱僅起輔助作用。在激光切割焊中,由高速等離子體構成的弧柱通過接觸傳導和輻射帶給焊件的熱量明顯增加,甚至可能成為主要的熱量來源,而陽極熱則降為次要地位。
激光切割焊的電流極性
①直流正接(DCSP)
大多數激光切割焊接工藝采用直流正接極性電流,如焊接合金鋼、不銹鋼、鐵合金及鐐基合金等。電流范圍為O.1-500A。
②直流反接(DCRP)
電極接電源正極的反接極性電流用于焊接鋁合金。由于這種工藝方法鴿極燒損嚴重且熔深淺,僅限于焊接薄件,焊接電流不超過lOOA.
③正弦交流
正弦交流電流用來焊接鋁續合金,利用正接極性電流獲得較大的熔深,而用反接極性電流清理工件表面的氧化膜。電流范圍為lO-l0Q.A。為了防止反接極性電弧熄滅,焊接設備需要有穩弧裝聾。由于存在焊縫深寬比小及鴿極燒損等問題,這種工藝方法趨于被方波交流電流取代。
④變極性方波交流
變極性方波交流電流是正、反接極性電流及正、負半用時間均可詞的交流方形波電流。用變極性方波交流激光切割;焊接鋁鐐合金,可獲得較大的焊縫深寬比及較少的鴿極燒損.

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