CN209830633U - 一种水雾冷却激光切割系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种水雾冷却激光切割系统，包括切割头、水泵和压缩气泵，切割头包括喷嘴和陶瓷体，喷嘴通过陶瓷体与机架绝缘连接，陶瓷体上设置有水雾通道，水泵、气泵、水雾通道之间设置有输送管道，喷嘴轴心设置有供激光通过的光线通道，切割头设置有围绕光线通道设置的若干个喷雾孔，在陶瓷体和喷嘴连接时，水雾通道与若干个喷雾孔相互贯通，另外还公开一种根据上述水雾冷却激光切割系统的切割方法，本实用新型通过水雾在喷洒在切割板材表面时能够迅速蒸发带走热量，随着切割头移动喷洒路径移动，其整体节能，并且高效的针对性降温，保证切割稳定，达到切割边沿整体整齐光滑的效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及激光切割领域，具体涉及到一种水雾冷却激光切割系统。
背景技术
高功率激光切割已经成为当今金属板材加工的中流砥柱设备，其加工效率高，精度高等优点广受市场青睐。然而高功率切割碳钢时，氧气与板材反应释放出大量的热从而使板材发烫，在加工较复杂图形时，随着加工的零件增多，板材温度急剧升高，改变了激光加工中碳钢需要的熔融温度和板材对激光的吸收率从而造成切割不能持续稳定的情况。
实用新型内容
针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于通过搭建喷嘴水雾系统，在激光切割过程中对板材喷雾从而实时降低板材温度，达到热平衡，保证切割稳定持续。
为实现上述目的，本实用新型提供一种水雾冷却激光切割系统，包括切割头、水泵和压缩气泵，所述切割头包括喷嘴和陶瓷体，喷嘴通过陶瓷体与机架绝缘连接，所述陶瓷体上设置有水雾通道，所述水泵、气泵、水雾通道之间设置有输送管道，所述喷嘴轴心设置有供激光通过的光线通道，所述切割头设置有围绕光线通道设置的若干个喷雾孔，在陶瓷体和喷嘴连接时，水雾通道与若干个喷雾孔相互贯通。
作为本实用新型的进一步改进，所述水泵和气泵的输送管道连接有调节阀。
作为本实用新型的进一步改进，还包括有水汽混合开关，连接所述水泵的输送管道和连接所述压缩气泵的输送管道与水汽混合开关连接，该水汽混合开关连接有水雾输送管，该水雾输送管与水雾通道连接。
作为本实用新型的进一步改进，所述水汽混合开关为气动开关。
作为本实用新型的进一步改进，所述喷嘴底端轴心延伸有凸台，光线通道贯穿凸台，所述喷雾孔围绕凸台外侧周向分布在喷嘴底面位置。
作为本实用新型的进一步改进，所述凸台的外壁从喷嘴下端向上端方向收紧，所述喷雾孔对应设置在凸台下端边沿直径最大处的外侧。
本实用新型提供的一种水雾冷却激光切割系统，通过在切割头上的喷嘴上设置喷雾孔，并且在与其连接的陶瓷体上设置有水雾通道，水雾通道连接水泵和气泵，形成水雾，水雾在喷洒在切割板材表面时能够迅速蒸发带走热量，随着切割头移动喷洒路径移动，其整体节能，并且高效的针对性降温，保证切割稳定，达到切割边沿整体整齐光滑的效果，并且喷雾孔围绕光线通道外侧设置，不妨碍切割头激光切割。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型切割头的结构示意图；
图3为本实用新型的眼切割头的剖视图；
图4为本实用新型的水雾冷却激光切割系统的切割效果图。
附图说明：1、切割头；2、水泵；3、压缩气泵；4、喷嘴；5、陶瓷体；6、水雾通道；7、输送管道；8、光线通道；9、喷雾孔；10、调节阀；11、水汽混合开关；12、水雾输送管；13、凸台；14、非接触式温度传感器。
具体实施方式
下面将结合附图以及实施例和效果例对本实用新型做进一步的详述，而非限制本实用新型。
如图1-3所示，一种水雾冷却激光切割系统，包括切割头1、水泵2和压缩气泵3，所述切割头1包括喷嘴4和陶瓷体5，喷嘴4通过陶瓷体5与机架绝缘连接，所述陶瓷体5上设置有水雾通道6，所述水泵2、气泵、水雾通道6之间设置有输送管道7，所述喷嘴4轴心设置有供激光通过的光线通道8，该光线通道8同时供切割气体通过，所述切割头1设置有围绕光线通道8设置的若干个喷雾孔9，在陶瓷体5和喷嘴4连接时，水雾通道6与若干个喷雾孔9相互贯通，作为其中的优选方式，喷嘴4和陶瓷体5通过连接接头螺纹连接，喷嘴4靠向连接陶瓷体5的一侧设置有接水槽，若干个喷雾孔9与接水槽相互贯通，在喷嘴4与陶瓷体5连接时，水雾通道6与接水槽相互贯通，喷嘴4与陶瓷体5在接水槽位置相对光线通孔密封设置，优先的接水槽设置有密封圈。
作为改进的一种具体实施方式，所述水泵2和气泵的输送管道7连接有调节阀10，通过设置调节阀10，来控制压缩空气气压和水流流量，其调节阀10可以选择为电磁阀控制，其也可以兼并有手动调节阀10，以适应不同厚度不同材质的切割板材。
作为改进的一种具体实施方式，还包括有水汽混合开关11，连接所述水泵2的输送管道7和连接所述压缩气泵3的输送管道7与水汽混合开关11连接，该水汽混合开关11连接有水雾输送管12，该水雾输送管12与水雾通道6连接，切割在水泵2和气泵运输的蒸馏水和气体在进入水雾通道6之前在水汽混合开关11内混合，使得喷出的水雾更加均匀，并且可以通过控制水汽混合开关11来控制水雾开启关闭，整体上更加方便控制。
作为改进的一种具体实施方式，所述水汽混合开关11为气动开关，优选的，通过气泵连接电磁阀来控制气动开关，整体上设备更加简洁。
作为改进的一种具体实施方式，所述喷嘴4底端轴心延伸有凸台13，光线通道8贯穿凸台13，所述喷雾孔9围绕凸台13外侧周向分布在喷嘴4底面位置，通过设置凸台13的方式，以减少水雾在喷射过程中对激光以及对切割气体的影响，避免喷雾在喷射过程中喷射到激光和切割气体的喷射路径上。
作为改进的一种具体实施方式，所述凸台13的外壁从喷嘴4下端向上端方向收紧，所述喷雾孔9对应设置在凸台13下端边沿直径最大处的外侧，防止水雾在挂壁汇集成水滴后流至凸台13下端面，其凸台13外壁在水雾挂壁汇集后能够引导水滴背离切割位置流动。
基于上述水雾冷却激光切割系统设备的切割方法，切割头1安装在激光切割器上，激光切割器发射的切割激光和切割氧气通过喷嘴4的光线通道8，激光切割器控制切割激光的功率和切割氧气的气压；
步骤一、将切割板材放置在切割台上，根据切割板材和材质设定切割激光的功率和切割氧气的气压以及切割速率；
步骤二、通过设定压缩空气气压和水流流量来调节切割头1喷射的水雾大小；
步骤三、设定激光切割器带动切割头1的切割路线，在水平横向、水平纵向和/或竖直方向移动和/或绕竖直方向轴线摆动。
作为改进的一种具体实施方式，其中步骤二中压缩空气气压和水流流量根据切割板材的厚度进行设定，其中压缩空气气压(bar)大小为切割板材的厚度(mm)的1/3-1/5，其中水流流量(L/min)大小为切割板材厚度(mm)的1/5-1/15，其中优选的其中压缩空气气压(bar)大小为切割板材的厚度(mm)的1/4，其中水流流量(L/min)大小为切割板材厚度(mm)的1/10，其中以20mm碳钢为例，设定切割激光功率为15000w，切割气体选用氧气，其氧气气压为1bar，调整压缩空气气压为5bar，水流流量为2L/min。
作为改进的一种具体实施方式，在运行时，通过控制水汽混合开关11来控制切割头1是否喷射水雾，根据切割板材的表面温度来作为依据控制水汽混合开关11，在切割板材的表面温度超过设定值时，水汽混合开关11开启，其设定值的选择范围在300-600℃，其最高值为600℃。
作为改进的一种具体实施方式，切割板材的表面温度通过非接触式温度传感器14检测，非接触式温度传感器14可以采用可见光辐射测温仪表或者红外测温仪，其信号可以采用ES1B信号的非接触式温度传感器14，其传感器安装在切割头1的侧边，温度传感器的检测头与切割板材相互对齐，该非接触式温度传感器14安装在切割头1上，所述气泵连接水汽混合开关11的输送管道7上设置有电磁阀，该电磁阀与非接触式温度传感器14耦接。
对本实用新型公布的水雾切割系统和不带水雾冷却功能的激光切割系统进行切割实验比对，其中试样选择符合GB-Q235B标准的20mm碳钢，在切割激光功率15000w，氧气气压1bar条件下进行切割，如图4所示，其中框线区域内为未进行水雾喷射的切割效果，框线外为进行水雾喷射冷却的切割效果，可以明显的看出在切割时，通过水雾冷却切割的板材其切割边缘整齐，并且切割平品质能够保持均匀。
以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种水雾冷却激光切割系统，其特征在于：包括切割头(1)、水泵(2)和压缩气泵(3)，所述切割头(1)包括喷嘴(4)和陶瓷体(5)，喷嘴(4)通过陶瓷体(5)与机架绝缘连接，所述陶瓷体(5)上设置有水雾通道(6)，所述水泵(2)、气泵、水雾通道(6)之间设置有输送管道(7)，所述喷嘴(4)轴心设置有供激光通过的光线通道(8)，所述切割头(1)设置有围绕光线通道(8)设置的若干个喷雾孔(9)，在陶瓷体(5)和喷嘴(4)连接时，水雾通道(6)与若干个喷雾孔(9)相互贯通。
2.根据权利要求1所述的一种水雾冷却激光切割系统，其特征在于，所述水泵(2)和气泵的输送管道(7)连接有调节阀(10)。
3.根据权利要求1或2所述的一种水雾冷却激光切割系统，其特征在于，还包括有水汽混合开关(11)，连接所述水泵(2)的输送管道(7)和连接所述压缩气泵(3)的输送管道(7)与水汽混合开关(11)连接，该水汽混合开关(11)连接有水雾输送管(12)，该水雾输送管(12)与水雾通道(6)连接。
4.根据权利要求3所述的一种水雾冷却激光切割系统，其特征在于，所述水汽混合开关(11)为气动开关。
5.根据权利要求1所述的一种水雾冷却激光切割系统，其特征在于，所述喷嘴(4)底端轴心延伸有凸台(13)，光线通道(8)贯穿凸台(13)，所述喷雾孔(9)围绕凸台(13)外侧周向分布在喷嘴(4)底面位置。
6.根据权利要求5所述的一种水雾冷却激光切割系统，其特征在于，所述凸台(13)的外壁从喷嘴(4)下端向上端方向收紧，所述喷雾孔(9)对应设置在凸台(13)下端边沿直径最大处的外侧。
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