Влияние газодинамических параметров.

Процесс лазерной резки металлов и других материалов зна­чительно ускоряется при обдуве материала струей кислорода. В этом случае большая часть энергии, затрачиваемой на резку, получается за счет экзотермических реакций между металлом и кислородом. Лазерное излучение нагревает материал до точ­ки возгорания, а сам процесс резки протекает в результате реакции металла с кислородом. Указанный процесс позволяет разрезать с высокой скоростью металлические пластины боль­шой толщины при мощности источника лазерного излучения всего лишь в несколько сотен ватт. В присутствии кислородной струи скорость резки возрастает примерно на 40% по сравне­нию с резкой в присутствии струи инертного газа.

Для выполнения обязательного условия лазерной резки - удаления жидкого расплава из зоны резки - необходимо создать вдоль передней стенки реза достаточный градиент давления Dp.

Минимальное давление газа, при превышении которого глубина реза не растет, может быть оценено из выражения:

. (5)

Здесь Р - суммарная мощность поглощенного лазерного излучения и экзотермической реакции окисления, b - ширина реза, n - скорость перемещения луча, h = a_эфh_т - эффективность процесса лазерной резки (h_т - термический к.п.д., показывающий отношение энергии, затраченной на проплавление образца, к полной энергии, поглощенной расплавом), Н_пл - скрытая теплота плавления, c - удельная теплоемкость материала, а - коэффициент температуропроводности, ρ – плотность материала, Т_пл – температура плавления.

Повышая давление и скорость газа, можно не опасаться снижения эффективности процесса резки из-за охлаждения металла. Для скорости газа близкой к скорости звука, удельный теплосъем с поверхности передней стенки не превышает 10² Вт/см², а количество теплоты, уносимой газовой струей, составляет 20 - 30 Вт. Увеличение давления кислорода до значений Dр = 0,3 - 0,4 МПа ведет к пропорциональному увеличению глубины реза в углеродистой стали. При дальнейшем возрастании давления глубина получаемого реза стабилизируется, а затем несколько уменьшается [5].