Разработка технологии и оборудования импульсной газолазерной резки металлов с повышенными требованиями к качеству и точности воспроизведения контура

• Автор: Кириченко, Виктор Валерьевич
• Шифр специальности: 05.03.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 167 с. : ил.

Разработка оборудования и технологии импульсной газолазерной резки металлов с повышенными требо-

тиями к качеству и точности воспроизведения контура

СОДЕРЖАНИЕ
1. ВВЕДЕНИЕ
2. ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ ПРОЦЕССА И ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ •БОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ГАЗО ЛАЗЕРНОЙ РЕЗКИ МЕТАЛЛОВ

2.1. Классификация методов резки металлов. Анализ эффективности

2.2. Газолазерная резка металлов. Состояние на сегодняш] шй день

2.3. Принцип газолазерной резки

2.4. Технологические параметры при газолазерной резке

2.5. Физические процессы при ГЛР металлов

2.6. Технологическое оборудование, возможности

2.6.1. Классификация источников лазерного излучения
2.7. Достоинства импульсной газолазернойя резки
3. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА ИЛР
3.1. Обзор существующих моделей газолазерной резки
3.2. Описание результатов предварительного эксперимента
3.3. Прошивка отверстия при ИЛР
3.4. Гидродинамика расплава и вынос материалов при ИГЛР
4. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ИЛГР МЕТАЛЛОВ
4.1. Принципы выбора компонентов установки
4.1.1. Общие требования к технологическим лазерам
4.1.2. Принцип работы твердотельного лазера
4.1.3. Функциональная схема твердотельного лазерного излучателя
4.1.4. Компоновка лазерного технологического оборудования
4.1.5. Структурные схемы лазерного технологического оборудования
4.1.6. Тип и размерная схема резонатора
4.1. 7. Технологическая стабильность и точность обработки при ИГЛР
4.1.8. Выбор типа схемы перемещения луча
4.1.9. Разработка схемы управления процессом ИГЛР
СПбГТУ

Разработка оборудования и технологии импульсной газолазерной резки металлов с повышенными требо-
ганиями к качеству и точности воспроизведения контура
4.2. Функциональная схема и взаимодействие узлов ЛТУ для ИГЛР
4.2.1. Система накачки, лампа, блок питания
4.2.2. Система охлаждения
4.2.3. Система перемегцения изделия, двухкоординатный стол
4.3. Технические характеристики и возможности ЛТУ для ИЛР
4.3.1. Диапазоны регулирования основных технологических параметров
4.3.2. Эксплуатационно-экономические характеристики
4.3.3. Вопросы безопасности и энергосбережения
4.3.3.1. Общие положения
4.3.3.2. Терминология
4.3.3.3. Классификация лазеров по степени опасности
4.3.3.4. Требования к устройству лазеров
4.3.3.5. Требования к производственным помещениям
4.3.4. Расходные материалы и срок жизни отдельных узлов ЛТК
5. ИССЛЕДОВАНИЕ И ПРИМЕНЕНИЯ ПРОЦЕССА ИМПУЛЬСНОЙ ЛАЗЕРНОЙ РЕЗКИ
5.1. Введение к исследовательской части
5.2. Влияние энергетики импульса на предельную скорость резки
5.3. Резка титана с применением инертных газов
5.3.1. Влияние типа используемого газа на процесс резки титана
5.3.2. Исследования качествареза при ИГЛР титана с поддувом инертным газом
5.3.3. Заключение по резке титана
5.4. Ширина реза и шероховатость при ИГЛР сталей
5.5. Термические дефекты приИЛГР
5.6. Методы повышения контурной точности изготовления деталей при ИГЛР
6. ВЫВОДЫ
7. ЛИТЕРАТУРА
СПбГТУ
Разработка оборудования и технологии импульсной газолазерной резки металлов с повышенными требо-
аниими к качеству и точности воспроизведения контура
1.ВВЕДЕНИЕ.
Резка с применением лазерного излучения и продувом зоны реза газовой труей является одной из самых эффективных технологий с точки зрения произво-(ительности и качества обработки материалов. Высокая управляемость как энерге-ическими параметрами, гак и пространственным положением луча, возможность (ысококонцентрированной фокусировки лазерного излучения, а также бескон-актность воздействия обеспечивают ряд преимуществ газолазерной резки по равнению с традиционными способами разделения материалов: гибкая пере-тройка режимов воздействия и как следствие - возможность резки различных ма-ериалов; малая ширина реза; производительность процесса и высокое качество (ырезаемых деталей, что позволяет в некоторых случаях исключить последующую )бработку; возможность легкой автоматизации процесса.
Широкое распространение получил процесс газолазерной резки с применением источников лазерного излучения непрерывного действия, однако, как показы-!ают исследования, в ряде случаев использование импульсно-периодического ре-кима позволяет добиться существенных преимуществ по сравнению сГЛР непре->ывными лазерами: возможность обработки тонких щелей и перемычек без подга->а кромок; обработка металлов толщиной до Змм с использованием лазера сравни-:ельно небольшой средней мощности (до 50 Вт); высокое качество реза за счет уменьшения зоны термического влияния; экономичность процесса.
Несмотря на имеющиеся преимущества процесса ИГЛР широкого внедрения в >течественной промышленности подобное оборудование не получило, что можно :вязать со спецификой решаемых ИГЛР задач: обработка металлов небольших олщин, невысокая по сравнению с мощными непрерывными лазерами скорость )бработки. К общим причинам отсутствия оборудования этого класса также мож-
СПбГТУ

Разработка оборудования и технологии импульсной газолазерной резки металлов с повышенными требо-
аниями к качеству и точности воспроизведения контура
Классификация вышеприведенных признаков приведена на диаграмме ( Рису-юк 2-12).
КЛАССИФИКАЦИЯ ЛАЗЕРОВ
I -■ ' -.4 ■: ' - .. ■ )
газовые , твердотельные!

жидкостные |
| газоразрядные I
газодинамические |
""Ї * '
химические инжекционные ;
Временной режим генерации
импульсные
полупроводниковые
Рисунок 2-12 Классификация лазерных излучателей
' импульснопериодические непрерывные;
Газовые лазеры.
Наиболее распространенным методом создания инверсии населенности являет-:я газоразрядный. Он используется для получения как непрерывной, так и им-1ульсной генерации. Электрический разряд может быть самостоятельным и несамостоятельным (например, с предыонизацией УФ излучением, электронным пуч-;ом и т.д.).
Для получения больших выходных мощностей используется газодинамиче-кий метод накачки, при котором инверсия населенностей создается в системе ко-(ебательных уровней энергии молекул газа путем адиабатического охлаждения на-ретых газовых масс движущихся со сверхзвуковой скоростью.
СПбГТУ