در زمینه برش لیزری، به ویژه برای پردازش فلزات با انعکاس بالا مانند مس، برنج و آلیاژهای آنها، انتخاب نازل برش از اهمیت حیاتی برخوردار است. در این میان، تک پاش و دو پاش دو شکل ساختاری اصلی هستند که تفاوت های اساسی در طراحی، اصل کار و سناریوهای کاربردی دارند.
1. تفاوت های طراحی ساختاری
نازل تک پاش
این ساختار از یک کانال گاز منفرد تشکیل شده است. در داخل، معمولاً از یک مخروط (حلقه گردابی) و بدنه نازل تشکیل شده است که یک مسیر جریان گاز دایره ای را تشکیل می دهد.
گاز کمکی با فشار بالا (معمولاً نیتروژن یا هوای فشرده بدون اکسیژن) از این کانال جریان حلقوی خارج می شود و یک جریان گاز همگرا و موازی را تشکیل می دهد.
نازل دو پاش
این ساختار از دو کانال گاز مستقل و هم محور تشکیل شده است. لایه داخلی کانال گاز برش اصلی است که ساختار آن شبیه به نازل تک پاش است. لایه بیرونی یک کانال گاز حلقوی اضافی و مستقل است.
ساختار تزریق دوگانه امکان می دهد دو گاز (یا همان گاز اما با فشارهای مختلف) به طور همزمان از طریق کانال های داخلی و خارجی عمل کنند.
II. مکانیسم کار و عملکردهای اصلی
مکانیسم کار نازل تک پاش
عملکرد اصلی آن تولید یک جت گاز با سرعت بالا و پایدار است. این جریان گاز سه اثر اصلی دارد:
تشکیل محافظت: فلز مذاب را در لبه برش دور می کند تا برش کامل شود.
محافظت از لنز: جلوگیری از آلودگی و آسیب رساندن به لنز فوکوس زیرین توسط پاشش های فلزی تولید شده در طول فرآیند برش.
خنک کننده کمکی: برای خنک کردن اجزای داخلی سر برش.
هنگام برش مواد با انعکاس بالا، طراحی جریان هوای تک نازل، به ویژه هنگامی که با مسیر گاز گردابی ترکیب می شود، می تواند به طور موثر انرژی لیزر منعکس شده به داخل نازل را پراکنده و تضعیف کند و در نتیجه خطر آسیب دیدن خود نازل توسط نور منعکس شده را کاهش دهد.
مکانیسم کار نازل دو پاش
مکانیسم کار آن بر اساس اصل محافظت از پرده هوا است. جریان های هوای داخلی و خارجی با هم کار می کنند:
جریان هوای داخلی: مطابق با عملکرد نازل تک پاش، مسئول وظیفه برش اصلی است، یعنی سوراخ کردن مواد و دور کردن سرباره.
جریان هوای خارجی: یک "پرده هوا" را تشکیل می دهد که جریان هوای اصلی داخلی را احاطه کرده است. عملکرد اصلی این پرده هوا عبارت است از:
افزایش ضد انعکاس: جریان هوای خارجی می تواند به طور موثرتری سطح انتهایی نازل را خنک و تمیز کند و انرژی لیزر منعکس شده از سطح قطعه کار را بیشتر مسدود و پراکنده کند و سطح بالاتری از محافظت را برای نازل و سر برش فراهم کند.
بهبود پایداری برش: جریان هوای خارجی به تثبیت جریان هوای اصلی داخلی کمک می کند و تلاطم را در لبه برش کاهش می دهد و در نتیجه به طور بالقوه به یک سطح برش صاف تر دست می یابد.
III. مقایسه پارامترهای عملکرد و سناریوهای کاربردی
تفاوت اساسی بین نازل های برش مس تک پاش و دو پاش در طراحی و کنترل میدان جریان گاز نهفته است. نازل تک پاش برش و محافظت اساسی را از طریق یک جریان گاز بهینه شده واحد به دست می آورد که دارای ویژگی های اقتصادی و عملی است. نازل دو پاش، از طریق هم افزایی یک جریان گاز دو لایه داخلی و خارجی، یک سیستم محافظت از پرده گاز قدرتمندتر ایجاد می کند و هنگام برخورد با خطرات انعکاس شدید، یک پنجره فرآیند و ایمنی تجهیزات بالاتری را فراهم می کند. انتخاب نازل مورد استفاده به ماده پردازش خاص (خلوص، ضخامت)، الزامات فرآیند (کیفیت مقطع، سرعت) و ملاحظات کلی هزینه بستگی دارد.