В области лазерной резки, особенно при обработке высокоотражающих металлов, таких как медь, латунь и их сплавы, выбор режущего сопла имеет жизненно важное значение. Среди них одноструйные и двухструйные сопла являются двумя основными структурными формами, которые имеют фундаментальные различия в конструкции, принципе работы и применимых сценариях.
1. Различия в конструктивном исполнении
Одноструйное сопло
Конструкция состоит из одного газового канала. Внутри оно обычно состоит из конуса (вихревого кольца) и корпуса сопла, образуя круговой путь газового потока.
Вспомогательный газ высокого давления (обычно азот или сжатый воздух без содержания кислорода) выбрасывается из этого кольцевого канала, образуя сходящийся и коллимированный газовый поток.
Двухструйное сопло
Конструкция состоит из двух независимых и коаксиальных газовых каналов. Внутренний слой - это основной канал режущего газа, структура которого аналогична структуре одноструйного сопла. Внешний слой - это дополнительный, независимый кольцевой газовый канал.
Двухструйная структура позволяет двум газам (или одному и тому же газу, но при разном давлении) работать одновременно через внутренний и внешний каналы.
II. Рабочий механизм и основные функции
Рабочий механизм одноструйного сопла
Его основная функция - генерировать высокоскоростную и стабильную газовую струю. Этот газовый поток оказывает три основных эффекта:
Формирование защиты: Сдувание расплавленного металла с кромки реза для завершения резки.
Защита линзы: Предотвращение загрязнения и повреждения фокусирующей линзы, расположенной ниже, брызгами металла, образующимися в процессе резки.
Вспомогательное охлаждение: Для охлаждения внутренних компонентов режущей головки.
При резке высокоотражающих материалов конструкция одноструйного сопла, особенно в сочетании с вихревым газовым трактом, может эффективно рассеивать и ослаблять энергию лазера, отраженную внутрь сопла, тем самым снижая риск повреждения самого сопла отраженным светом.
Рабочий механизм двухструйного сопла
Его рабочий механизм основан на принципе защиты воздушной завесой. Внутренний и внешний потоки воздуха работают вместе:
Внутренний поток воздуха: Соответствует функции одноструйного сопла, отвечает за основную задачу резки, а именно, пробивание материала и выдувание шлака.
Внешний поток воздуха: Образует «воздушную завесу», которая окружает внутренний основной поток воздуха. Основная функция этой воздушной завесы:
Усиленная защита от отражения: Внешний поток воздуха может более эффективно охлаждать и очищать торцевую поверхность сопла, а также дополнительно блокировать и рассеивать энергию лазера, отраженную от поверхности заготовки, обеспечивая более высокий уровень защиты сопла и режущей головки.
Повышение стабильности резки: Внешний поток воздуха помогает стабилизировать внутренний основной поток воздуха, уменьшая турбулентность в пределах кромки реза, тем самым потенциально достигая более гладкой поверхности реза.
III. Сравнение параметров производительности и сценариев применения
Основное различие между одноструйными и двухструйными соплами для резки меди заключается в конструкции и управлении газовым потоком. Одноструйное сопло обеспечивает резку и базовую защиту с помощью одного оптимизированного газового потока, отличающегося экономичностью и практичностью. Двухструйное сопло, благодаря синергии внутреннего и внешнего двухслойного газового потока, создает более мощную систему защиты воздушной завесой, обеспечивая более широкое технологическое окно и безопасность оборудования при работе с экстремальными рисками отражения. Выбор того, какое сопло использовать, зависит от конкретного обрабатываемого материала (чистота, толщина), технологических требований (качество сечения, скорость) и общих соображений стоимости.