Исследование влияния различных вариантов подачи хладагента на параметры микротрещины

Исследование влияния различных вариантов подачи хладагента на параметры микротрещины.

Эксперименты проводились на стекле толщиной 1,0 мм. Мощность лазера P = 30 мА. Размеры пучка 2Ах2В = 31 х 0,5 мм.

Вариант №1.

Для подачи хладагента были использованы две одинаковые форсунки, расположенные последовательно (рис.1). В качестве хладагентов использовались вода и тушь в различных соотношениях. Скорость резки V = 150 мм/с.

	рис.1

 

а) В первую форсунку 1 подавалась воздушно-водяная смесь, вторая форсунка 2 была выключена. Давление воздуха составляло.

б) В обе форсунки подавалась воздушно-водяная смесь. Давление воздуха - 6 бар.  Расход хладагента (воды в составе хладагента) – Х мл/мин. Наблюдается незначительное (какое?) углубление микротрещины, скорее всего, из-за лучшего охлаждения.

в) В первую форсунку подавалась дисперсия (тушь), а вторая была выключена. В этом случае микротрещина глубже (на сколько мкм и в %), чем по сравнению с водой.

г) В первую форсунку подавалась дисперсия (какая?), а во вторую вода, для лучшего охлаждения. В этом случае микротрещины получались самые глубокие ( больше на мкм или % по сравнению с а), б), в).

д) В первую форсунку подавалась вода, а во вторую дисперсия. В этом случае вода из первой форсунки заполняла микротрещину, и дисперсия из второй форсунки в неё уже не попадала.  Глубина микротрещины примерно такая же, как и в случае г) (?), визуализации не наблюдалось. Следует сделать вывод, что для визуализации микротрещины дисперсию следует подавать первой.

	Форсунка №1	Форсунка №2	δ, мкм
а) б) в) г) д)	вода вода дисп. дисп. вода	-- вода -- вода дисп.	167 174 181 200 196

Вариант № 2.

рис.2

В этом случае хладагент подавался в виде водяной струи под давлением 7 бар из тонкого капилляра (диаметром  Х мм) (рис.2). Расстояние от капилляра до переднего фронта пучка составляло У мм. Спереди капилляр обдувался воздухом, чтобы хладагент не  попадал под пучок лазера.

При подаче воды получались микротрещины средней глубиной 205 мкм при скорости V = 150 мм/с. При подаче дисперсии (какой?) вместо воды, видимой микротрещины не наблюдалось, или наблюдалось очень плохо. Вызвано это тем, что сплошная водяная струя в отличие от аэрозоля не способна проникнуть в микротрещину из-за поверхностного натяжения. Охлаждающая способность капилляра с водой оказалась лучше, чем у обычной форсунки, и даже у двух поставленных друг за другом форсунок. Вся вода, поступающая из капилляра, под воздействием воздушного потока сдувается назад, обеспечивая продолжительное охлаждение зоны нагрева. Минусы – большой расход воды и вследствие этого трудность её быстрого удаления со стекла после резки.

Также проводились опыты, в которых капилляр прижимался вплотную к стеклу, но они не дали положительных результатов.

Вариант №3.

Для попытки улучшения эффективности подачи дисперсии в микротрещину, была изготовлена узконаправленная форсунка, которая опускалась на расстояние Х мм к поверхности стекла, т. е. как можно ближе (рис. 3). Таким образом, в зону образования микротрещины попадало больше дисперсии, и она меньше распылялась вокруг. Перед форсункой подавался воздух для обдува, как в предыдущем случае. Скорость резки составляла 100 мм/с (привести данные для 150 мм/сек). Давление воздуха в форсунке было 6 бар (расход воды в составе хладагента – Х мл/мин). В результате получалась однородно окрашенная микротрещина глубиной 237 мкм (фото 1).

Затем последовательно за узконаправленной форсункой была установлена обычная форсунка с водой (рис.4). Углубления микротрещины при этом не наблюдалось, и ухудшалась её контрастность (фото 2). Скорее всего, вторая форсунка частично вымывает частицы, попавшие из первой.

рис.3

               Рис. 3.                                                                       Рис. 4.

Вариант № 4.