不锈钢板生产-临潼区不锈钢板-陕西柯华钢铁

喷嘴设计及气流控制

喷嘴设计及气流控制技术： 激光切割钢材时，氧气和---的激光束是通过喷嘴射到被切材料处，从而形成一个气流束。对气流的基本要求是进入切口的气流量要大，速度要高，以便足够的氧化使切口材料充分进行放热反应；同时又有足够的动量将熔融材料喷射吹出。因此，除光束的及其控制直接影响切割外，喷嘴的设计及气流的控制（如喷嘴压力、工件在气流中的位置等）也是十分重要的因素。

激光切割用的喷嘴采用简单的结构，即一锥形孔带端部小圆孔（如图4）。通常用实验和误差方法进行设计。由于喷嘴一般用紫铜制造，体积较小，是易损零件，需经常更换，因此不进行流体力学计算与分析。在使用时从喷嘴侧面通入一定压力pn(表压为pg)的气体，称喷嘴压力，从喷嘴出口喷出，经一定距离到达工件表面，其压力称切割压力pc，后气体膨胀到---压力pa。研究工作表明随着pn的增加，气流流速增加，pc也不断增加。

可用下列公式计算： v=8.2d2(pg+1)

v-气体流速 l/min

d-喷嘴直径 mm

pg-喷嘴压力（表压）bar

对于不同的气体有不同的压力阈值，当喷嘴压力超过此值时，气流为正常斜激波，304l不锈钢板，气流速从亚音速向超音速过渡。此阈值与pn、pa比值及气体分子的自由度（n）两因素有关：如氧气、空气的n=5，因此其阈值pn=1bar×(1.2)3.5=1.89bar。当喷嘴压力更高pn/pa=(1+1/n)1+n/2时（pn；4bar），不锈钢板生产，气流正常斜激波封变为正激波，切割压力pc下降，气流速度减低，并在工件表面形成涡流，削弱了气流去除熔融材料的作用，影响了切割速度。因此采用锥孔带端部小圆孔的喷嘴，其氧气的喷嘴压力常在3bar以下。

为进一步提高激光切割速度，可根据空气动力学原理，在提高喷嘴压力的前提下不产生正激波，设计制造一种缩放型喷嘴，即拉伐尔（laval）喷嘴。为方便制造可采用如图4的结构。德国汉诺威大学激光中心使用500wco2激光器，透镜焦距2.5〃，采用小孔喷嘴和拉伐尔喷嘴分别作了试验，见图4。试验结果如图5所示：分别表示no2、no4、no5喷嘴在不同的氧气压力下，切口表面粗糙度rz与切割速度vc的函数关系。从图中可以看出no2小孔喷嘴在pn为400kpa（或4bar）时切割速度只能达到2.75m/min（碳钢板厚为2mm）。no4、no5二种拉伐尔喷嘴在pn为500kpa到600kpa时切割速度可达到3.5m/min和5.5m/min。应---的是切割压力pc还是工件与喷嘴距离的函数。由于斜激波在气流的边界多次反射，使切割压力呈周期性的变化。

高切割压力区紧邻喷嘴出口，工件表面至喷嘴出口的距离约为0.5~1.5mm，切割压力pc大而稳定，是工业生产中切割手扳常用的工艺参数。第二高切割压力区约为喷嘴出口的3~3.5mm，切割压力pc也较大，同样可以取得好的效果，并有利于保护透镜，提高其使用寿命。曲线上的其他高切割压力区由于距喷嘴出口太远，与---光束难以匹配而无法采用。

物理性能编辑

抗拉强度 σb (mpa)***520

304不锈钢图册(6张)

条件屈服强度 σ0.2 (mpa)***205

伸长率 δ5 (%)***40

断面收缩率 ψ (%)***60

硬度：≤187hbw;≤90hrb;≤200hv

密度（20℃，g/cm3）：7.93

熔点（℃）：1398~1454

比热容（0~100℃，kj·kg-1k-1）：0.50

热导率（w·m-1·k-1）：（100℃）16.3，（500℃）21.5

线胀系数（10-6·k-1）：（0~100℃）17.2，（0~500℃）18.4

电阻率（20℃，热轧不锈钢板，10-6ω·m）：0.73

纵向弹性模量（20℃，kn/mm2）：193[1]

产品标准编辑

对于304不锈钢来说，其成份中的ni元素非常重要，直接决定着304不锈钢的抗腐蚀能力及其的价值。

304中为重要的元素是ni、cr，但是又不于这两个元素。具体的要求由产品标准规定。行业常见判定情况认为只要ni含量大于8%，cr含量大于18%，就可以认为是304不锈钢。这也是为什么业内会把这类不锈钢叫做18/8不锈钢的原因。其实，相关的产品标准对304有着非常清楚的规定，而这些产品标准针对不同形状的不锈钢又有一些差异。下面是一些常见的产品标准与测试。

要想确定一个材料是不是304不锈钢，必须满足产品标准中每一个元素的要求，只要有一个不符合，就不能叫做304不锈钢。

1、astm a276（standa specification for stainless steel bars棒材&shapes型材）

304

c

mn

p

s

si

cr

ni

要求，临潼区不锈钢板，%

≤0.08

≤2.00

≤0.045

≤0.030

≤1.00

18.0–20.0

8.0-11.0

2、astm a240（chromium&chromium-nickel stainless steel plate板材，sheet片材，&strip带材 for pressure essels&for general applicati）

304

c

mn

p

s

si

cr

ni

n

要求，%

≤0.07

≤2.00

≤0.045

≤0.030

≤0.75

17.5–19.5

8.0–10.5

≤0.10

3、jis g4305（cold-rolled 冷轧stainless steel te板材， sheet片材&strip带材）

sus 304

c

mn

p

s

si

cr

ni

要求，%

≤0.08

≤2.00

≤0.045

≤0.030

≤1.00

18.0–20.0

8.0-10.5

4、jis g4303 （stainless steel bars不锈钢棒）

sus 304

c

mn

p

s

si

cr

ni

要求，%

≤0.08

≤2.00

≤0.045

≤0.030

≤1.00

18.0–20.0

8.0-10.5

以上四个标准只是常见的几个标准，其实astm和jis中有提到304的---这几个标准。每个标准其实对304的要求不尽相同，所以要想确定一个材料是不是304，准确的表达方式应该说是否符合某个产品标准中的304要求。材质证明书一般要出具以下类型报告：