激光噴嘴氣流控制的利器~溫度復(fù)合絕壓傳感器

激光切割是將從激光器發(fā)射出的激光，經(jīng)光路系統(tǒng)，聚焦成高功率密度的激光束。激光束照射到工件表面，使工件達(dá)到熔點(diǎn)或沸點(diǎn)，同時(shí)與光束同軸的高壓氣體將熔化或氣化金屬吹走。

在激光切割鋼材的精密過程中，氧氣與高度聚焦的激光束經(jīng)精心設(shè)計(jì)的噴嘴精準(zhǔn)導(dǎo)向至待切割材料表面，共同形成一股高效能的氣流束。此氣流的關(guān)鍵特性在于其需具備大流量與高速度，旨在促進(jìn)切口區(qū)域內(nèi)的充分氧化反應(yīng)，以釋放足夠的熱量并加速材料的切割過程；同時(shí)，這股強(qiáng)力氣流還需承載足夠的動(dòng)量，以有效吹離并排除熔融態(tài)的金屬殘?jiān)_保切割面的清晰與精確。因此，激光切割的質(zhì)量不僅直接受制于激光束本身的品質(zhì)及其精準(zhǔn)控制，還深刻依賴于噴嘴結(jié)構(gòu)的精妙設(shè)計(jì)以及與之配套的氣流調(diào)控技術(shù)。這包括但不限于對(duì)噴嘴內(nèi)部壓力的精確調(diào)節(jié)、優(yōu)化工件在氣流場中的相對(duì)位置，以及確保氣流分布的均勻性與穩(wěn)定性，這些均是決定切割效率、精度及表面質(zhì)量的關(guān)鍵因素。通過不斷的技術(shù)革新與優(yōu)化設(shè)計(jì)，噴嘴設(shè)計(jì)與氣流控制技術(shù)正推動(dòng)著激光切割工藝向更高效、更精細(xì)的方向發(fā)展。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）。

在使用時(shí)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?？捎孟铝泄接?jì)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(duì)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(shí)，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。當(dāng)噴嘴壓力更高Pn/Pa=(1+1/n)1+n/2時(shí)（Pn；4bar），氣流正常斜激波封變?yōu)檎げǎ懈顗毫c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。

激光切割的輔助氣體通常有氧氣、空氣和氮?dú)膺@三種，切割不同材料要用不同的輔助氣體。根據(jù)切割材料厚度的不同，其輔助氣體的壓力和流量也是不一樣的，輔助氣體的氣壓對(duì)激光切割效果有直接影響。輔助氣體在激光切割機(jī)運(yùn)行時(shí)可以將熔渣及時(shí)吹走，冷卻工件和清潔透鏡。