Спосіб газолазерного різання металів зі змінною швидкістю обробки

Реферат: Спосіб газолазерного різання металів зі змінною швидкістю обробки включає сфокусований лазерний промінь, який падає на заготовку, що розрізається, струмінь робочого газу, який подається в зону різання, та пристрій для переміщення заготовки за заданою програмою. За допомогою пристрою для переміщення на заготовці періодично формують дві ділянки різки: з невисокою швидкістю та мінімально можливою довжиною, що забезпечує гарантоване прорізання заготовки наскрізь, та з максимально високою швидкістю та максимально можливою довжиною, щоб забезпечити отримання на цій ділянці ще крізного різу. UA 102176 U (12) UA 102176 U UA 102176 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до технології лазерної обробки та може бути використана на операціях різання та розкрою металічних матеріалів в різних галузях виробництва. Відомий спосіб газолазерного різання металів, в основі якого лежить подання лазерного променя на оброблювану поверхню разом із співвісним з променем технологічним газом та поступальне переміщення плями нагріву по лінії різу по заданій програмі. При цьому лазерний пучок сканують в порожнині різу, а продукти різання видаляють із області сканування механічним інструментом, який переміщують по періодичній кривій синхронно з лазерним променем у міру руйнування матеріалу. Такий інструмент може бути виконаний у вигляді диска із закріпленими на його кромці лопатками, а скануючий пристрій - у вигляді дзеркальної піраміди, встановленої на цьому ж диску [1]. Основним недоліком зазначеного способу є значна складність синхронізації переміщення лазерного променя та механічного інструменту при різці деталей складного профілю, особливо з гострими кутами профілю. Найбільш близьким аналогом є спосіб газолазерного різання металічних матеріалів, при якому на поверхню листової заготовки подають сфокусоване лазерне випромінювання і струмінь газу, заготовку переміщають в плоскості фокусу нормально до осі оптичної системи. Пристрій переміщення забезпечує рух лазерного променя по лінії різу за заданою програмою. В цьому випадку реалізується процес газолазерного різання, що складається з двох етапів: пропалення первинного отвору в матеріалі і формування зони різу за рахунок переміщення заготовки по заданому контуру [2]. Порівняно з аналогом, що розглянуто, цей спосіб набагато простіший в реалізації, проте основний недолік зазначеного способу - обмеження по швидкості різання для заданої товщини заготовки. Так, якщо підвищувати швидкість різання, то через певний проміжок часу різ поступово переходить від крізного до некрізного, що недопустимо. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалити спосіб газолазерного різання металів, у якому забезпечується більш висока середня швидкість обробки при високій якості кромок отриманих різів. Поставлена задача вирішується тим, що в способі газолазерного різання металів зі змінною швидкістю обробки, що включає сфокусований лазерний промінь, який падає на заготовку, що розрізається, струмінь робочого газу, який подається в зону різання, та пристрій для переміщення заготовки за заданою програмою, згідно з пропонованою корисною моделлю, що за допомогою пристрою для переміщення на заготовці періодично формують дві ділянки різання: з невисокою швидкістю та мінімально можливою довжиною, що забезпечує гарантоване прорізання заготовки наскрізь, та з максимально високою швидкістю та максимально можливою довжиною, щоб забезпечити отримання на цій ділянці ще крізного різу. В результаті цим способом можна забезпечити більш високу середню швидкість обробки при високій якості кромок отриманих різів. Спосіб реалізується таким чином. Лазерне випромінювання концентрують на поверхні заготовки, що розрізається, і, наприклад, співвісно йому в зону обробки піддувається струмінь робочого газу (найчастіше кисню), що формується, як правило, конічним соплом. На початку процесу різання виконується пропалення первинного отвору в матеріалі (найчастіше при нерухомій заготовці), щоб забезпечити подальший вихід продуктів руйнування з порожнини різу. Для подальшого утримання крізного різу обробку виконують на визначеній швидкості, що забезпечує як необхідну продуктивність процесу, так і задовільну якість кромок отриманого різу. Так, в залежності від потужності випромінювання та тиску газу, що подається в зону обробки, для заготовок товщиною 2 мм така швидкість лежить в інтервалі 3….4 м/хв. При подальшому підвищенні швидкості крізний різ можливо отримати лише на невеликій ділянці різання, так як поступово фронт руйнування віддаляється від первинного отвору, і продуктам руйнування, що видуваються газовим струменем по нахиленому в сторону первинного отвору фронту різання, стає нікуди витікати. Тому на певній відстані від первинного отвору ці продукти починають завертатися наверх заготовки, і наскрізний різ перестає існувати. Довжина ділянки, де (при підвищеній швидкості) ще може мати місце крізний різ залежить від товщини заготовки та може бути встановлена експериментально. Так, при різці заготовки товщиною 2 мм довжина такої ділянки в залежності від потужності випромінювання та тиску газу, що піддувається, доходить до 5…10 мм. При цьому експерименти показали, що величина максимальної швидкості різання може доходити до 15…20 м/хв. В нашому випадку пропонується на заготовці періодично формувати дві ділянки різання. Поперше, ділянку з гарантованим крізним різом на визначеній невисокій швидкості з необхідною мінімальною довжиною, щоб створити надійний вихід продуктів руйнування. Експерименти показують, що в залежності від параметрів сфокусованого лазерного променя ділянки довжиною в 0,5…1,0 мм задовольняють таким умовам. Та по-друге, ділянку на максимально 1 UA 102176 U 5 10 можливій швидкості та максимально можливою довжиною, щоб ще забезпечувався вихід продуктів руйнування з порожнини різу і, таким чином, забезпечувався крізний різ з необхідною його якістю. Можливі параметри обробки для отримання такої ділянки вказані вище. В подальшому чергування таких ділянок повинно періодично повторюватись. Не важко розрахувати, що, з урахуванням довжини кожної із ділянок та швидкості проведення процесу різання на цих ділянках, середня швидкість різання буде складати 6,0…14,0 м/хв. Таким чином, продуктивність газолазерного різання металічних матеріалів, наприклад, товщиною 2 мм може бути підвищена в 2…4 рази при забезпеченні високої якість цього процесу. 1. Патент РФ № 2028898, кл. В23К 26/00; заявл. 17.03.1992; опубл. 20.02.1995. 2. Коваленко B.C., Романенко В.В., Олещук Л.М. Малоотходные процессы резки лучом лазера. - К.: Техника, 1987, C. 10, рис. 2,а. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 15 20 Спосіб газолазерного різання металів зі змінною швидкістю обробки, що включає сфокусований лазерний промінь, який падає на заготовку, що розрізається, струмінь робочого газу, який подається в зону різання, та пристрій для переміщення заготовки за заданою програмою, який відрізняється тим, що за допомогою пристрою для переміщення на заготовці періодично формують дві ділянки різки: з невисокою швидкістю та мінімально можливою довжиною, що забезпечує гарантоване прорізання заготовки наскрізь, та з максимально високою швидкістю та максимально можливою довжиною, щоб забезпечити отримання на цій ділянці ще крізного різу. Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2