Лазерные технологии резки металлов

В промышленности используют ряд процессов резки металлов, основанных на механическом, электрохимическом, электрофизическом и физико-химическом воздействиях. Ацителено-кислородная резка, плазменная резка, и другие физико-химические методы разделения обеспечивают повышение производительности по сравнению с механическими методами, но не обеспечивают высокой точности и чистоты поверхностей реза и требуют в большинстве случаев последующей механической обработки. Электроэрозионная резка позволяет осуществлять процесс разделения материалов с малой шириной и высоким качеством реза, но с малой производительностью. Водоабразивная резка требует больших затрат на дорогостоящий расходный материал (абразивный порошок). Механическое разделение требует изготовления сложной и дорогостоящей оснастки (штампов)

К числу перспективных процессов разделения материалов следует отнести лазерную резку металлов, основанную на процессах нагрева, плавления, испарения, химических реакциях горения и удаления расплава из зоны резки.

Благодаря созданию надежного и достаточно экономичного лазерного оборудования в 70-80-х гг. возникла новая промышленная технология - лазерная технология обработки материалов.

Лазерная резка стальных листов толщиной до 6 мм по сложному контуру является наиболее распространенным технологическим процессом лазерной обработки в промышленности. Ее применяют для вырезки таких деталей, как прокладки, кронштейны, панели, приборные доски, а также иные плоские детали весьма сложной конфигурации, обычно получаемые методами разделительных операций листовой штамповки (вырубкой и т.п.).

Весьма эффективным оказалось применение лазерной резки фигурных изделий на стадии освоения новой продукции, так как из-за высокой гибкости лазерного оборудования значительно сокращаются сроки освоения изделий. В этих условиях лазерная резка экономичнее всех остальных методов разделения материалов.

В настоящее время высокими темпами развивается резка пространственных изделий, в том числе с использованием роботов-манипуляторов, при этом лазерное излучение к зоне обработки может передаваться по гибкому, оптоэлектронному световоду.

1 Теоретические основы лазерной резки металлов

Физические явления, возникающие при взаимодействии лазерного излучения с веществом, схематично представлены на рис. 1.

Лазерное излучение, падающее на по¬верхность образца, поглощается в соответствии с экспоненци¬альным законом Бугера – Ламберта

...

Таблица 1 - Диапазоны плотности мощности лазерного излучения, в пределах которых преобладают те или иные процессы

...

2 Практическое применение лазера

Произведем лазерную резку детали «накладка» (Рис. 3) из нержавеющей стали 04Х18Н10 толщиной 1,0 мм, сталь холоднокатаная зеркальная, с обжигом в вертикальной печи с применением едкого аммиака, с полированной поверхностью. Данная деталь применяется в воздухозаборном канале самолета ИЛ-114-100, идущем от собственно, воздухозаборника к двигателю PW127H Pratt & Whitney Canada и далее заканчивающегося выходным отверстием у стенки мотогондолы.

...

Таблица 2 - Некоторые технические характеристики установки с ЧПУ для резки лазером Trumpf Trumatic L 3030 Rotolas.

...

Таблица 3 - Маршрутная карта тех. процесса резки детали «накладка» на установке с ЧПУ Trumpf Trumatic L 3030 Rotolas

...

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Для определения наиболее выгодных параметров резания, обеспечивающих наиболее высокое качество поверхности, а также определения состава технологического газа, нами был проведен ряд опытно-экспериментальных работ при фиксированных параметрах лазерного излучения (постоянная мощность, длительность и скважность импульсов) от цикла к циклу будем кратно увеличивать примерно в 2 раз, что позволит за 12 циклов пройти диапазон скоростей от 0,1 до 10 м/мин (величина скорости изменяется на 2 порядка).

...