气焊及切割工艺与设备

激光切割中的超声速喷嘴辅助气体流场分析与结构改进 激光切割过程的实现是高能激光束与辅助气体相互作用的结果,喷嘴内部形状及其产生的流场特征是影响激光切割质量和效率的关键因素之一。根据可压缩流体轴对称N-S方程,采用结构网格和二阶精度的有限体积法,分析激光切割的超声速喷嘴辅助气体射流场结构与喷嘴喉部转角的关系,以及研究发散段长度对流场状态参数的影响规律,通过合理规划喉部转角与发散段长度,     

气焊及切割工艺与设备

激光切割中的超声速喷嘴辅助气体流场分析与结构改进 激光切割过程的实现是高能激光束与辅助气体相互作用的结果，喷嘴内部形状及其产生的流场特征是影响激光切割质量和效率的关键因素之一。根据可压缩流体轴对称N-S方程，采用结构网格和二阶精度的有限体积法，分析激光切割的超声速喷嘴辅助气体射流场结构与喷嘴喉部转角的关系，以及研究发散段长度对流场状态参数的影响规律，通过合理规划喉部转角与发散段长度，     

喷嘴直径对水射流切割性能影响的实验研究

水射流磨料喷嘴是磨料颗粒加速的关键部位,喷嘴直径对射流有重要影响.通过实验研究了喷嘴直径与射流切割性能的关系.研究结果表明:(1)试件的切口深度和切口宽度随喷嘴直径的减小基本上呈线性减小;(2)同一压力下,减小喷嘴直径会降低射流的切割比能耗;(3)试件在射流移动方向的直线度及切13角的大小均与喷嘴直径无关.在相同压力下,喷嘴直径减少使射流穿透能力降低,从而使切割质量下降;(4)从能耗、节约被加工材料、切割效率和设备投资等多方面因素考虑,对于普通材料切割的喷嘴直径较佳选择为φ0.6～1.0 mm,由于喷嘴直径小于?0.2mm时射流切割能力显著降低,因此不宜进行?0.2mm以下的磨料射流切割.     

激光能量和辅助气体对切割能力影响的数值模拟

采用旋转高斯激光体热源和氧气流量控制的氧铁燃烧反应放热复合热源,基于计算流体力学建立了能够反映激光切割中激光能量、辅助气体和切缝之间相互作用的多相流模型.利用该模型对以氧气和氮气为辅助气体的激光切割过程进行了数值模拟,通过改变激光功率和辅助气体压力,研究了热输入和辅助气体流场对激光切割能力的影响,并对两种辅助气体的切割结果进行了比较和分析.结果表明,所采用的计算模型较好地模拟出激光功率和辅助气体对激光切割能力的影响,并对切缝形状进行预测.     

基于拟水平正交实验法的磨料水射流切割性能研究

磨料水射流切割作为一种新型的冷切割技术,凭借较强的切割能力和良好的切割质量,越来越多的应用到工程领域中。为了探究不同切割参数对磨料水射流切割性能的影响,采用拟水平法设计实验方案,进行钢板切割实验。实验结果表明:射流的切割能力与泵压和切割转速成正相关,喷嘴直径和切割靶距存在一个最佳范围,堆积作用和淹没状态都对切割性能有不同程度的影响。     

超音速拉瓦尔喷嘴设计及大功率激光水下切割实验

针对传统会聚型喷嘴大气流时存在激波、紊流度较大及水下切割质量差等问题,设计了一种新型的超音速拉瓦尔喷嘴,基于空气动力学原理及激光光斑的尺寸限制,确定拉瓦尔喷嘴各部分的尺寸,并进行大功率激光水下切割实验以验证采用拉瓦尔喷嘴进行水下激光切割的有效性。通过对比会聚型喷嘴表明,采用超音速拉瓦尔喷嘴进行水下激光切割,具有切割质量、效率高、过程平稳及改善切割效果等特点。     

6kW大功率光纤激光器切割6mm不锈钢工艺

采用6kW光纤激光器切割6mm不锈钢,分析了不同的激光切割工艺参数,如激光功率、切割速度、切割气体种类及压力、焦点位置以及激光倾斜角度对切割质量的影响。以切缝背部的挂渣情况作为评判切缝质量的标准,结果表明:增大切割气体压力可以降低底部挂渣以及粗糙度,但是压力达到一定程度后,挂渣和粗糙度没有明显变化;在切割厚板时,焦点位置位于工件的下部并且越靠近底表面,效果越好;光束入射倾角超过25°,切割质量变差,甚至切不透。通过大量的切割工艺试验得到在切割气体为N2,激光功率为3.3kW,切割速度为2.0m/min,离焦量为-4mm,气体压力为1.7MPa,喷嘴到工件表面距离为1.0mm时,切割质量最佳。     

等离子切割质量控制

在应用等离子切割的基础上,采用实验方法分析切割电流、切割速度、喷嘴高度和保护气体压力对切割质量的影响;总结等离子切割方法中切割电流、切割速度、喷嘴高度和保护气体压力对割缝质量的影响规律;分析切割材料、环境温度对等离子切割的影响,为等离子切割技术的推广与应用提供技术支撑。     

多喷嘴射流泵流场的数值模拟与PIV测量

为研究多喷嘴射流泵性能和内部流场特征,设计了不同结构的多喷嘴射流泵试验模型.采用k-ε湍流模型和壁面函数法对不同参数下的多喷嘴射流泵进行了数值模拟,模拟结果表明,喷嘴数和喷嘴角度及喉嘴距对射流泵工作性能影响较大;在吸入室及喉管入口处湍动能较大.利用PIV系统对不同结构射流泵内部流场进行了三维测量,获得了射流泵对称面流场的速度矢量和湍动能等值线图.试验结果表明,其速度梯度衰减得愈快,工作流体和被吸流体混合距离越短.验证了多喷嘴射流泵可缩短喉管长度.测量结果证明数值模拟的正确性,为多喷嘴射流泵理论研究和合理设计提供了理论依据.     

水下50 m激光切割30 mm厚钢板特性

在模拟50 m水深环境下进行中厚板激光切割,通过切割的宽度和断面粗糙度研究了氧气压力、喷嘴到工件的距离、切割速度等对切割质量的影响.结果表明,氧气压力较低时,切缝底部无法割透,下半部分有较多熔渣相连.随着氧气压力增加,切缝背面排渣能力明显增强,切缝平直度增加.与大气中切割不同的是氧气压力增大,切缝壁面反而光洁.喷嘴到工件的距离对切缝各部位尺寸影响均不明显,文中取平直度最佳的范围2~4 mm.随着切割速度增加,切缝下部宽度减小最明显,切割断面纹理线发生弯曲,在水下50 m环境中,切割30 mm厚钢板,最快切割速度可达到2.0 m/min.     

水射流喷嘴内表面形状对切割性能的影响研究

磨料水射流在喷嘴中运动并得到加速,喷嘴内表面形状对射流影响显著。通过仿真与试验比较圆柱形、圆锥形、锥直形和流线形4种喷嘴的切割性能,结果表明:圆柱形喷嘴射流加速过程短,衰减快,切割效果差;圆锥形喷嘴射流加速过程长,衰减过程缓慢,有较长的射流核心段,具有一定的应用价值;锥直形、流线形两种喷嘴的加速过程与衰减过程无显著差异,射流核心段较长,实际切割能力并没有显著差别;在锥直形喷嘴中,出口圆柱段喷嘴长径比为3～4较合适。     

大功率激光水下切割用喷嘴设计

综合考虑激光光束尺寸要求和拉瓦尔喷嘴的设计原理,对喷嘴的稳定段、收缩段、喉口及扩张段进行了设计.稳定段尺寸主要由激光切割枪整体尺寸限制确定,收缩段连接稳定段与喉口段,采用相切圆弧过渡方式,为保证激光顺利通过喉口部位,喉口段直径大于激光光斑直径,扩张段采用直线扩张方式,鉴于切缝宽度限制,扩张角不应过大.根据设计尺寸制造了超音速拉瓦尔喷嘴,喷出氧流速度及挺度得以改善,在激光水下切割试验中,采用局部排水法,较大氧气流量条件下顺利实现了深水条件下30 mm厚碳钢板的高效激光切割,与会聚型喷嘴相比,切割效果改善明显.     

钛合金的激光切割

研究了不同辅助气体和工艺参数对激光切割钛合金板的影响，分析了激光切割切缝的断面特征和热影响区特点。试验结果表明，用氩气作辅助气体，切割质量最好；激光功率和切割速度对切缝宽度和热影响区宽度有一定影响；切缝断面可分为形貌不同的两个区，两区之间有明显界线；切缝上表面和下表面热影响区宽度不同，特点为上窄下宽。     

冷喷涂工艺中射流过程的数值模拟研究

在冷喷涂材料表面改性技术研究中，喷嘴出口的超音速气流射流流场直接影响喷涂的效果和喷涂质量，故喷嘴出口后射流的流场数值计算分析非常重要。通过对数学模型的工程简化，完成气相射流流场的数值模拟，给出了可压缩气体压力、温度和速度分布，根据计算结果，完成对实验的优化设计。     

喷嘴出口直径对冷喷涂射流流场及基板最佳位置影响的数值分析

冷喷涂过程中,喷嘴出口后射流流场的波系结构对粒子冲击基板时的速度有很大影响.利用CFD软件Fluent对不同出口直径的喷嘴后单相自由射流和两相冲击射流流场进行了模拟计算.结果表明,喷嘴出口直径对冷喷涂射流流场及粒子冲击速度会产生一定的影响;在喷嘴出口与基板之间存在一个最佳距离使得粒子能够获得较大的冲击速度,该最佳距离会随喷嘴出口直径的增加而线性增加.     

气焊及切割工艺与设备

数控等离子弧切割机切割质量的控制；等离子弧·氧切割系统[英]；空气·等离子弧切割在机车零件中的应用[俄]；等离子弧切割（1）．原理,喷嘴形状,保护气体[德]；激光切割在汽车桥壳焊接中的应用.     

激光切割过程辅助气体动力学性能的数值模拟

激光切割过程中辅助气体的动力学性能对切缝形成过程具有重要影响.利用VOF算法和深度自适应激光热源,建立了能反映切割过程中辅助气体和切缝之间相互作用的多相流模型,结合切割试验对模型的有效性进行了验证.采用多相流模型分析了从打孔到稳定切割过程中切缝形貌、辅助气体动力学性能和温度场分布.计算结果表明,在未切透阶段,受切割前沿形状和切割深度等的影响,辅助气体动力学性能不断发生变化;当切割过程稳定后,辅助气体流场几乎不发生变化,切缝形状和温度场也不再改变;所建模型能够有效反映辅助气体动力学性能对切割深度和切缝宽度的影响.     

钨合金薄板单模光纤激光切割

钨合金是高熔点材料,其激光热切割是难点。利用单模光纤激光作为切割热源,切割板厚0.9 mm的钨合金(合金成分:93W-4.9Ni-2.1Fe),探讨激光切割工艺参数及其切口质量。试验结果表明,在切割激光功率500 W、切割速度0.5 m/min、切割气体(氮气)压力0.8 MPa的条件下,切割缝宽约102μm,切割缝质量较好。在此激光切割工艺参数的基础上,若降低切割速度,切割缝宽度增大;若提高切割速度,无法获得良好的切割质量;若降低切割气体压力,无法获得良好的切割质量;若增加切割气体压力,对减小切割缝宽度及改善切割质量基本没有影响。     

提高空气等离子弧切割质量的工艺措施

ＬＧ５０Ｋ空气等离子弧切割机喷嘴烧损快,割枪、焊割线和电器元件也时有损坏,切割质量不理想。通过正交试验和分析,找到了原因,提出了解决措施和最佳切割工艺参数;采用双机并联,可进一步提高切割厚度、切割速度和切割质量。１　影响等离子弧的参数等离子弧的形成与电压高低、电流大小、压缩空气的压力和流量、电极与喷嘴的同心度、电极与喷嘴的距离、喷嘴直径有着密切关系,这些参数和切割速度是切割质量和喷嘴寿命的直接影响因素。为了摸索各个因素的影响程度,进行了下述正交试验。２　正交试验表１　因素水平表Ｌ１６（４４）…     

氧-天然气切割和焊接技术研究

研究了氧-天然气金属切割和焊接技术.结果表明:通过设计出优质快速切割喷嘴和双层焊接焊炬,采用合适的切割和焊接工艺规范和措施,氧-天然气切割和焊接技术能获得良好的切割质量和焊接质量,且能满足一般效率要求;与氧-乙炔气体相比,氧-天然气切割和焊接技术成本最低,具有显著的推广应用价值.