Cięcie wysokimi wiązkami energii w metalach: 2 procesy

Ten artykuł rzuca światło na dwa główne procesy związane z cięciem metali wysokoenergetycznych. Procesy są następujące: 1. Cięcie wiązką elektronów 2. Cięcie wiązką laserową.

Proces # 1. Cięcie wiązką elektronów:

W procesie tym następuje wiązka elektronów (EB) elektronów o wysokiej prędkości uderzania w cięty przedmiot obrabiany. Układ jest taki sam, jak w przypadku spawania wiązką elektronową (EBW), jednak ilość ciepła wymagana do cięcia jest wyższa.

Wiązka elektronów generuje ciepło w obrabianym przedmiocie, które powoduje odparowanie materiału i umożliwia przenikanie wiązki przez technikę keyholowania. Głębokość penetracji zależy od mocy wiązki. Podczas gdy w EBW metal przepływa wokół dziurki od klucza i wypełnia się z tyłu, w skrawaniu ilość dostarczanego ciepła zwiększa się, tak że dziurka od klucza nie jest zamknięta.

Wszystkie te metale, które mogą być spawane za pomocą procesu EBW, można również ciąć w tym procesie. Jakość cięcia opon jest korzystna w porównaniu z jakością cięcia w procesie cięcia tlenowo-acetylenowego. Zależnie od manewrowości Dzieła lub wyrzutni elektronów można wyciąć dowolny pożądany kształt.

Proces EB można wykorzystać do cięcia metali reaktywnych, takich jak cyrkon, tytan itp. Jednakże, ponieważ podczas obróbki skrawaniem powstaje duża ilość oparów metali, a stopiony metal spada z cięcia w komorze próżniowej, ma on poważne trudności w sprawna obsługa procesu. Ponadto koszt sprzętu jest bardzo wysoki. O ile proces nie jest nieunikniony, zastępuje go cięcie wiązką laserową.

Proces # 2. Cięcie laserowe:

Cięcie wiązką laserową jest procesem cięcia termicznego, który wykorzystuje skoncentrowaną spójną wiązkę światła do topienia materiału, w którym wymagane jest cięcie. Zastosowane urządzenie jest takie samo, jak w przypadku spawania wiązką laserową. Proces może być stosowany z lub bez dostarczanego z zewnątrz gazu; jeśli stosuje się tlen, cięcie można wykonać szybciej w niektórych metalach z powodu dodatkowego ciepła wytworzonego w reakcji egzotermicznej.

Oprócz tlenu można skutecznie stosować wiele innych gazów wspomagających, takich jak sprężone powietrze, hel, argon, dwutlenek węgla i azot. Kawałki uzyskane za pomocą gazu obojętnego mają czyste, nieutlenione krawędzie, ale mogą zestalić wytrzymały metal przyklejony do spodu ciętych kawałków; przy pomocy cięcia tlenowego materiału tak utkany jest głównie żużel, który jest łatwy do oderwania ze względu na jego kruchość.

Cięcie laserowe wymaga użycia wiązki laserowej o fali ciągłej (CW). Kiedy nie uzyskuje się odpowiedniej gęstości energii za pomocą lasera CW, często jest ona wspomagana strumieniem gazu o dużej prędkości. Zasadniczo laser CW o mocy do 1 kW i wydajności 10% wystarcza do cięcia cienkich metali. Jednak do cięcia grubszych elementów, na przykład stali o grubości 54 mm, wymaga belki o wartości 6 kW, jak pokazano w tabeli 19.9.

Główną zaletą cięcia wiązką laserową jest to, że można go równie skutecznie stosować w normalnej atmosferze lub w próżni. Belka może być przenoszona na duże odległości za pomocą systemów optycznych, dzięki czemu generator wiązki może być trzymany z dala od stanowiska pracy, umożliwiając wykorzystanie wiązki w miejscach o ograniczonej dostępności. Zapewnia bardzo wysoką gęstość ciepła i nie wymaga, aby przedmiot był częścią układu elektrycznego. Jednak cięcie wiązką laserową jest kosztowne w porównaniu do cięcia gazem tlenowo-paliwowym i do tej pory cięcie wiązki laserowej jest ograniczone do cienkich materiałów.

Oprócz metali, wiązka laserowa jest z powodzeniem stosowana do cięcia tworzyw sztucznych, tkanin syntetycznych z drewna i ceramiki. Jednym z głównych zastosowań wiązki laserowej jest cięcie drewna klejonego i drewna prasowanego w przemyśle drzewnym. Został również skutecznie wykorzystany do cięcia tkanin do produkcji odzieży na dużą skalę. Oczekuje się, że potencjał cięcia laserowego zostanie w pełni wykorzystany, gdy tylko jednostki generujące lasery staną się łatwiej dostępne po rozsądnych kosztach.