Fysik

Effekt for at skære i metal?

11. marts 2017 af Jensen193 - Niveau: B-niveau

Hej studieportalen :)

Hvor stor én effekt tror i, at en laser skal bruge, for at skære igennem et stykke metal? Gerne med beregninger. Jeg har ingen oplysninger i opgaven, men jeg skal antage noget..


Brugbart svar (0)

Svar #1
11. marts 2017 af mathon

…afhængigt af metallet, furens bredde og dybde.


Brugbart svar (0)

Svar #2
12. marts 2017 af hesch (Slettet)

Se her:

https://en.wikipedia.org/wiki/Laser_cutting#Power_consumption

. . . . så jeg ville "antage" 1 kW.

Det fornemmer jeg ikke at man kan beregne ( kig på værdierne ved forskellige godstykkelser, osv. )

Det er noget man finder ud af ved en "cut and try" proces.  ( Undskyld, dårlig joke ).


Brugbart svar (0)

Svar #3
12. marts 2017 af Eksperimentalfysikeren

Det afhænger også af laserens virkningsgrad, der igen afhænger stærkt af dens bølgelængde. Der er en teoretisk grænse for en lasers virkningsgrad, og denne grænse ligger mest fordelagtigt for infrarøde lasere.

Desuden afhænger den ødvendige effekt af, hvor godt laseren kan fokuseres. Her giver lysets bøjning en grænse, der også afhænger af bølgelængden. Den mindste plet lyset kan koncentreres i, har en diameter, der er 1,22*λ*f/d, hvor λ er bølgelængden, f er brændvidden for den benyttede linse, og d er diameteren at laserstrålen dér, hvor den går gennem linsen.


Svar #4
12. marts 2017 af Jensen193

Mange tak :)

Brugbart svar (0)

Svar #5
12. marts 2017 af hesch (Slettet)

#3:  Jo, jo, men kigges på værdierne i #2 giver beregninger med 3 betydende cifre ingen mening. Sammenhæng mellem godstykkelse og erfaringsværdier for effekt er vildt ulineær.

Skulle man påpege andre ting, der har indflydelse, kunne man indregne skæringshastigheden, for jo lavere hastighed ( m/s ) desto længere tid har metallet omkring skæringspunktet til at bortlede varmen pr. cm skæring. Denne varmebortledning, mener jeg, har stor betydning for effektbehovet, og derfor er ting som metallets varmekapacitet og varmeledningsevne, samt metallets "viskositet" i smeltet tilstand langt større betydning for skæringens forløb, end fx laserstrålens diameter: Processen er ikke begrænset til den mm3 metal, der er under bortskæring, den er af mere "global" karakter.

Jeg har engang været på svejsekursus på "Dansk Svejsecentral", hvor sådanne certificerede klasse 1 svejsere lige viste hvordan man gjorde. ( Det er nogen der tjener mange tusinde kr. i timen for at udføre kritiske svejsninger ). Det var en aldeles surrealistisk oplevelse, der førte tankerne i retning af "skjult kamera".  Man får denne fornemmelse af, at der er mere mellem "himmel og jord" end . . .


Brugbart svar (0)

Svar #6
12. marts 2017 af Eksperimentalfysikeren

Nej, de 1,22 er af gammel vane. Min pointe er, at det ikke er ligetil at regne på det, så jeg giver dig fuldstændig ret i, at man må prøve sig frem.

Så vidt jeg husker er den teoretiske grænse for virkningsgraden af en laser proportional med bølgelængden i femte potens. Det frister til at vælge så stor bølgelængde som muligt, men det kan så give problemer med bøjningen, hvis man ikke er tæt nok på metallet. Jeg hørte i sin tid om en laser, der havde effekt nok til at skære en kampvogn op, og den var lille nok til at være i en helikoptor, men bøjningen bevirkede, at helikoptoren var et perfekt mål for kampvognen længe inden den selv var på skudhold. Bølgelængden var så vidt jeg husker ca 10μm og effekten 0,5MW.


Skriv et svar til: Effekt for at skære i metal?

Du skal være logget ind, for at skrive et svar til dette spørgsmål. Klik her for at logge ind.
Har du ikke en bruger på Studieportalen.dk? Klik her for at oprette en bruger.