Пристрій для лазерної обробки заготовок

Реферат: Пристрій для лазерної обробки заготовок має лазер, оптичну систему, розташовану на осі лазерного випромінювання, та стіл для розміщення заготовки, що обробляється, а також систему із двох роликів з механізмом їх навантаження. Між механізмом їх навантаження та кожним роликом встановлена пружина з жорсткістю. UA 103138 U (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ ЛАЗЕРНОЇ ОБРОБКИ ЗАГОТОВОК UA 103138 U UA 103138 U 5 10 15 20 25 Корисна модель належить до лазерної техніки й пристрій може використовуватись для лазерної комбінованої (механічної та лазерної) поверхневої обробки (гартування). Відомий пристрій для лазерної обробки заготовок з метою підвищення їх поверхневої твердості за допомогою лазерного опромінення, який має лазер, оптичну систему, розташовану на осі лазерного променя та стіл для розміщення заготовки, що обробляється [1]. Ефект збільшення поверхневої твердості досягається в результаті теплового діяння променя на поверхню заготовки. Недоліком відомого пристрою є природне формування в загартованому шарі матеріалу заготовки внаслідок його нагріву напружень розтягування, що при експлуатації в парах тертя або при знакозмінних навантаженнях може викликати руйнування поверхні у вигляді мікролущення (піттінг процес). Найбільш схожим до пристрою, що заявляється, є пристрій для лазерної обробки заготовок [2], який має лазер, оптичну систему, розташовану на осі лазерного променя, та стіл для розміщення заготовки, що обробляється, а також систему із двох роликів з механізмом їх навантаження, які встановлено з обох сторін зони опромінення. Використання роликів, які деформують поверхню заготовки безпосередньо після її нагріву лазерним променем, дає можливість створити в шарі гартованого матеріалу від'ємні напруження. Недоліком прототипу є складність використання режиму оптимального навантаження для кожного з роликів, тому що вони повинні одночасно деформувати матеріал заготовки в зонах з різними температурами. Передній - холодний метал, задній - підігрітий. Задачею створення корисної моделі є підвищення ефективності використання деформуючого впливу роликів на поверхню заготовки внаслідок використання різних механізмів їх навантаження для кожного з роликів. Поставлена задача досягається тим, що в пристрої для лазерної обробки заготовок, який має лазер, оптичну систему, розташовану на осі лазерного променя, та стіл для розміщення заготовки, що обробляється, а також систему із двох роликів з механізмом їх навантаження, яка відрізняється тим, що в механізмі їх навантаження кожний ролик має пружину із своєю жорсткістю, яка визначається за наступним співвідношенням: jп 30 jз  H ' де: j п і роликів, ' H ' , jз - жорсткість пружин відповідно переднього та заднього за ходом переміщення ' H' і H' - твердість матеріалу поверхні що оброблюється відповідно при кімнатній 35 температурі й температурі термообробки. На кресленні зображена схема пристрою, до якого входить: лазер 1 з блоком живлення 2, фокусуюча головка 3 з розміщеній в ній лінзи 4 та встановлених на ній двох роликів 5 з можливістю вертикального переміщення. Ролики 5 мають механізм навантаження 6, зусилля якого контролюються блоком управління 7, а вихід з'єднано з блоком живлення 2 лазера 1 й приводом 8 переміщення заготовки 9, при чому останній з'єднаний також з блоком керування 7. Між фокусуючою головкою 3 і роликами 5 встановлені пружини 10 та 11, при цьому їх жорсткість jп  H ' 40 пов'язана з твердістю матеріалу заготовки в холодному та підігрітому стані 45 Пристрій працює наступним чином. Вмикають блок управління 7 і на вхід механізму навантаження 6 подається сигнал, внаслідок чого механізм навантаження 6 опускає ролики 5 на поверхню заготовки 9 і доводить зусилля їх притиску до величини, достатньої для зминання гребінців мікронерівностей на поверхні заготовки 9 (при кімнатній температурі) роликом 5, підпружиненим пружиною 10. При jз  цьому пружина 11, жорсткість якої дорівнює 50 jп H ' H '' jз ' H ' . , створює зусилля на ролику 5, достатнє для пластичної деформації поверхні заготовки 9 матеріал якої нагріто до обраної температури гартування. Після цього на виході механізму навантаження 6 формуються сигнали на запуск блоку живлення 2 лазера 1 і привода заготовки 9. Включається лазер 1 і його промінь здійснює обробку поверхні заготовки 9 вздовж її переміщення. Передній ролик 5 при цьому попередньо прокатує поверхню заготовки 9, готуючи її до лазерного опромінення шляхом зменшення її дзеркальності і забезпечуючи стабільне поглинання випромінювання незалежно від напрямку рисок шорсткості поверхні. Задній ролик 5, впливаючи на прогрітий шар матеріалу 1 UA 103138 U 5 10 15 заготовки 9, деформує і наклепує його при меншому зусиллі. Це забезпечується пружиною 10 з більшою піддатливістю, що захищає зміцнений шар від перенаклепу. Після обробки всієї поверхні заготовки за визначену кількість проходів блоком управління 7 видається сигнал на вимикання механізму навантаження 6. Ролики 5 піднімаються, вимикається блок живлення 2, а стіл для заготівки повертається у вихідне положення, готуючи пристрій для нового циклу обробки. Таким чином, підпружинений передній ролик забезпечує роз порядкування структури та зміну шорсткості поверхні заготовки та збільшення її поглинальної здатності при підвищенні ККД обробки, а задній ролик створює наклеп в гартованому шарі, що складало мету пристрою. Джерела інформації: 1. Григорьянц А.Г., Шиганов И.Н., Мисюра Н.И. Технологические процессы лазерной обработки. - М: МГТУ им. Баумана, 2008. - 664 с. рис. 4.38 2. Кондрашов М.В. Головко Л.Ф., д.т.н., проф., Лутай А.М., ст. викл. Лазерне термодеформаційне зміцнення вуглецевих сталей Матеріали конференції молодих вчених ММІ НТУУ "КПІ" Київ:КПІ 2014, - С. 29-30, рис. 1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 20 Пристрій для лазерної обробки заготовок, який має лазер, оптичну систему, розташовану на осі лазерного випромінювання, та стіл для розміщення заготовки, що обробляється, а також систему із двох роликів з механізмом їх навантаження, який відрізняється тим, що між механізмом їх навантаження та кожним роликом встановлена пружина з жорсткістю, яка визначається за наступним співвідношенням: jп 25 jз  H ' ' H ' , де: j п і jз - жорсткість пружин, відповідно, переднього та заднього за ходом переміщення роликів, ' H' і H' - твердість матеріалу поверхні, що оброблюється, відповідно, при кімнатній температурі й температурі термообробки. 2 UA 103138 U Комп’ютерна верстка О. Рябко 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 3