High Energy Beam Cutting of Metals: 2 prosesser

Denne artikkelen kaster lys over de to hovedprosessene som inngår i høy energi stråling skjæring av metaller. Prosessene er: 1. Electron Beam Cutting 2. Laser Beam Cutting.

Prosess # 1. Elektronbjelkekasting:

I denne prosessen er en elektronstråle (EB) av høyhastighetselektroner laget for å påvirke arbeidsstykket som skal kuttes. Oppsettet er det samme som brukes til elektronstrålesveising (EBW), men den varmeinngang som kreves for kutting er høyere.

Elektronstrålen genererer varme i arbeidsstykket som fordamper materialet og lar strålen trenge inn i dypere ved hjelp av nøkkelhullteknikk. Dybden av penetrasjonen avhenger av strålenes kraft. Mens i EBW strømmer metallet rundt nøkkelhullet og fyller seg bak, ved kutting av varmeinngangen økes slik at nøkkelhullet ikke er lukket.

Alle de metaller som kan sveises av EBW-prosessen kan også kuttes av denne prosessen. Kvaliteten på dekkskåret sammenligner seg gunstig med kvaliteten på kutt i oksy-acetylenkutting. Avhengig av arbeidets manøvrerbarhet eller elektronstrålepistolen kan hvilken som helst ønsket form kuttes.

EB-prosessen kan brukes med fordel for å kutte reaktive metaller som zirkonium, titan osv. Men fordi en stor mengde metalldamp produseres under skjæreoperasjonen og det smeltede metallet faller fra kutt i vakuumkammeret, koker det betydelige vanskeligheter med effektiv håndtering av prosessen. I tillegg er kostnaden for utstyr svært høy. Med mindre prosessen er uunngåelig, blir den erstattet av laserstråleskæring.

Prosess # 2. Laser Beam Skjæring:

Laserstråleskæring er en termisk skjæreprosess som benytter en konsentrert, sammenhengende lysstråle for å smelte bort materialet hvor kutting er nødvendig. Det brukte utstyret er det samme som for laserstrålesveising. Prosessen kan brukes med eller uten en eksternt tilført gass; hvis oksygen blir brukt, kan kuttet gjøres raskere i noen metaller på grunn av den ekstra varme som produseres av den eksoterme reaksjonen.

Bortsett fra oksygen kan en rekke andre hjelpegasser som komprimert luft, helium, argon, karbondioksid og nitrogen effektivt brukes. Kuttene oppnådd med inert gass utviser rene, ikke-oksiderte kanter, men kan ha størknet tett metall fast på bunnen av kuttstykkene; Med oksygenassistert kutting av materialet så fast er det hovedsakelig slagge som er lett å løsne på grunn av brittleness.

Laserskjæring krever bruk av kontinuerlig bølge (CW) laserstråle. Når tilstrekkelig energitetthet ikke oppnås med en CW-laser, blir det ofte forstøyd med en høyhastighets gassstråle. Generelt er CW-laseren med opptil 1 KW strøm og 10% effektivitet tilstrekkelig til å kutte tynne metaller. For kutting av tykkere seksjoner, for eksempel 54 mm tykt stål, krever det en stråle på 6 KW som vist i tabell 19.9.

Den største fordelen ved laserstråleskæring er at den kan brukes i normal atmosfære eller vakuum like effektivt. Strålen kan transporteres over lange avstander med optiske systemer, slik at strålegeneratoren kan holdes langt borte fra arbeidsstasjonen slik at strålen kan brukes på steder med begrenset tilgjengelighet. Det gir svært høy varme tetthet og krever ikke at arbeidsstykket skal være en del av det elektriske systemet. Imidlertid er laserstråleskæringen kostbar sammenlignet med oksygenbrenselsgasskjæring, og så langt er laserstråleskåret begrenset til tynne materialer.

Bortsett fra metaller, er laserstrålen vellykket brukt til kutting av plast, tre syntetisk klut og keramikk. En stor bruk av laserstråle er å kutte treverk og presset brett ved i trebearbeidingsindustrien. Det har også blitt brukt effektivt til å kutte klut for å lage store klær. Potensialene for laserstråleskæring forventes å bli utnyttet fullt ut så snart lasergenererende enheter blir lettere tilgjengelige til rimelige kostnader.