噴嘴參數(shù)對激光切割機切割工藝的影響
下面就以一種噴嘴的參數(shù)變化,利用fluent模擬來觀察其對激光切割機加工的影響為方便研究,采用一種簡易噴嘴,主要包括兩部分,即前端的收縮段和后部的穩(wěn)定段,其主要參數(shù)有收縮的錐角α以及穩(wěn)定段的長度l為了研究噴嘴各個結(jié)構(gòu)參數(shù)對氣體流場的影響,本文在相同的初始條件下,即進口總壓為0.6MPa的情況下,通過改變某一結(jié)構(gòu)參數(shù)即收縮角和穩(wěn)定段長度來進行模通過對以上的模擬結(jié)果進行分析,可以得出以下幾點:
(1)在總壓為0.6MPa時,第1種情況下錐形噴嘴的氣體出口壓力為0.2MPa,由于在出口處的壓力高于環(huán)境壓力,所以氣體繼續(xù)膨脹,在距出口約2mm處,壓力迅速衰減至0.09MPa,即最低點,最后壓力趨于穩(wěn)定至環(huán)境壓力;
(3)在改變收縮角大小,出口處的直徑不變的情況下,隨著錐角的減小,速度略有增加,,可以看出最高點的速度達到480m/s,而出口處的壓力則略有下降,但整體曲線的變化趨勢基本相同;
(4)在改變穩(wěn)定段長度的情況下,穩(wěn)定段長度由3mm改為5mm,整體的噴嘴的長度由15mm變?yōu)?8mm,這時壓力與速度的整體曲線走勢也無明顯差別,速度最高點處略有下降,為465m/s,但噴嘴出口壓力降低,約為0.15MPa。通過對以上的結(jié)果進行的分析,可以看出,在總壓一定、出口處直徑一定的情況,隨著收縮角與穩(wěn)定段長度的變化,沿軸線方向上的壓力與速度的變化趨勢都大致相同,但收縮角的增大會導(dǎo)致氣流速度的降低,錐角越大,噴嘴內(nèi)部氣體膨脹越不充分,而且出口的稍高壓力和低速度對后來流體都具有一定阻礙作用,而這也將影響切割質(zhì)量,所以不建議采用大的錐角。而穩(wěn)定段長度的改變對速度的影響則沒有那么明顯,但會使得出口處的壓力減小,并且較長的穩(wěn)定段會引起沿程阻力損失等能量消耗,所以穩(wěn)定段長度的增加雖有利于均勻氣流的獲得,但對切割過程不利,同樣,不建議使用長的穩(wěn)定段。
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