Лазерная резка нержавеющей стали, в особенности больших толщин, затруднена процессом зашлаковывания реза из-за присутствия в металле легирующих элементов, влияющих на температуру плавления металла и его оксидов. Так, возможно образование тугоплавких оксидов, препятствующих подводу лазерного излучения к обрабатываемому материалу. Усложняет процесс резки и низкая жидко текучесть расплавленных оксидов, например; свойственная для нержавеющих хромоникелевых и высокохромистых сталей. Для получения качественного реза используется азот высокой чистоты, подаваемый при повышенном давлении (обычно до 20 атм). При резке нержавеющей стали большой толщины требуется заглубление фокального пятна луча в разрезаемый металл. Как следствие, повышается диаметр входного отверстия и возрастает подача газа внутрь металла в зону расплава. Для лазерной резки алюминия и его сплавов, меди и латуни требуется излучение более высокой мощности, что обусловлено следующими факторами: низкой поглощательной способностью этих металлов по отношению к лазерному излучению, особенно с длиной волны 10,6 мкм углекислотного лазера, в связи с чем твердотельные лазеры более предпочтительны; высокой теплопроводностью этих материалов.

Обработка малых толщин может выполняться в импульсном режиме работы лазера, что позволяет уменьшить зону термического воздействия, а больших толщин в микроплазменном режиме. Плазмообразующими являются пары легко ионизируемых металлов магния, цинка и др. Под действием лазерного луча в области реза образуется плазма, нагревающая металл до температуры плавления и плавящая его.

При разрезании алюминия применяется вспомогательный газ с давлением более 10 атм. Структура торцевой поверхности рез пористая с легко удаляемым гратом на нижней кромке реза. С повышением толщины металла качество торцевой поверхности реза ухудшается. При резке латуни торцевая поверхность реза обладает пористой шероховатой структурой с легко удаляемым гратом в нижней части реза. С возрастанием толщины металла качество торцевой поверхности реза ухудшается.

2 .2Технологические параметры лазеров

Основными технологическими параметрами процесса лазерной резки являются:

---

- мощность излучения;

- скорость резки;

- давление вспомогательного газа;

- диаметр сфокусированного пятна и др.

При импульсном режиме к данным параметрам добавляются:

- частота повторения импульсов;

- длительность импульсов;

- средняя мощность излучения.

Эти параметры влияют на ширину реза, качество резки, зону термического влияния и другие характеристики.

Качество реза определяется шероховатостью его поверхности. Она отличается для различных зон по толщине металла. Наилучшее качество характерно для верхних слоев разрезанного металла , наихудшее для нижних.

2.3 Лазерные резаки

Простейшее устройство лазерного резака показано на рисунке ниже. Для подачи газа в зону резки между линзой и заготовкой размещено сопло в виде усеченного конуса. Газ, выходящий под давлением из сопла по лазерному пучку, помимо технологических функций обеспечивает защиту линзы от продуктов лазерной обработки.



Рисунок 4 - Простейшее фокусирующее устройство (резак) станка лазерной резки

Поверхность линзы резака, обращенную к обрабатываемому изделию, также защищают с помощью экранирующих диафрагм, прозрачных вращающихся и неподвижных экранов, вращающихся металлических дисков с окнами на пути прохождения лазерного излучения, магнитных и электро разрядных устройств. Для обеспечения длительного срока службы фокусирующих элементов мощных (свыше 3 кВт) установок целесообразно применение металлооптики. На рисунке ниже приведена конструкция резака с металлическими зеркалами, которые фокусируют излучение, выходящее из неустойчивого резонатора.

2 .4 Станки лазерной резки

Для превращения лазерного луча в инструмент, ему или обрабатываемой заготовке нужно сообщить движение подачи по траектории, совпадающей с контуром получаемой детали, либо элементов детали. Машина, где выполняются эти условия называют - станок лазерной резки.

Независимо от своей классификационной принадлежности, практически все станки лазерной резки, за исключением специальных моделей для обработки различного металлопрофиля, имеют в своей конструкции стол, для размещения на нем листовой заготовки. Размеры стола согласованы со стандартными размерами металлического листа. Для повышения производительности, часто в конструкцию станка встраивается второй сменный стол. По данной схеме один стол находится в рабочей позиции – там происходит резка заготовки, второй стол находится в позиции загрузки–выгрузки – там происходит снятие готовых деталей после резки и загрузка заготовки для последующей обработки. Смена столов чаще происходит автоматически, по программе, иногда, на простых машинах, при участии оператора. Применение такой конструкции значительно снижает время, затрачиваемое на установку-снятие деталей и заготовок, что в свою очередь повышает производительность операции.

---

2.5 Расчёт системы ЧПУ

В зависимости от типа станка лазерной резки, от количества управляемых координат, применяют различные типы систем ЧПУ

Относительно простые СЧПУ находят применение в станках для обработки только листовой заготовки. Здесь программируется управление по трем координатам (X, Y, Z). Управление по оси Z происходит при помощи системы слежения. Она позволяет обрабатывать металлические листы с значительным отклонением от плоскостности, избегая повреждений режущей головки.

Трудоёмкие системы ЧПУ устанавливаются на машины для объемной резки. В данном случае управляемыми становятся пять, а в более передовых системах шесть координат.

Комплексные задачи ставятся перед СЧПУ на станках для обработки различного металлопрофиля. На таких станках, помимо управления движениями режущей головки, заготовки, нужно управлять загрузочными и разгрузочными устройствами. В связи с этим на таких станках нередко устанавливают две системы ЧПУ, которые согласованно управляют перечисленными устройствами. Все современные СЧПУ обладают стандартным набором функций и возможностей:

1. 
   ручное бесступенчатое изменение скорости подачи во время выполнения программы;
   
2. 
   изменение давления вспомогательного газа во время выполнения программы;
   
3. 
   перезапуск программы с последнего места остановки;
   
4. 
   диагностика станка с выводом сообщений о неисправностях и каких- либо ошибках;
   
5. 
   ведение графика регламентных работ с обозначением времени, оставшемся до регламентных работ и выводом соответствующего сообщения на дисплей;
   
6. 
   встраивание СЧПУ в локальную сеть предприятия.
   

Многие производители могут добавлять множество других функций и возможностей в зависимости от назначения или области применения станков лазерной резки. Среди систем ЧПУ фигурируют такие марки как, Siemens, Fanuc. Их используют производители станков не выпускающие собственные СЧПУ. Многие производители (Trumpf, Mazak, Bystronic и т. д.) оснащают свои станки системами ЧПУ собственной разработки. Считается, что они более приспособлены к условиям лазерной резки и поэтому более эффективны.

Приведи пример расчета???

2.6 Оборудование для лазерной резки

---

В настоящее время нет четких классификационных систем лазерного технологического оборудования. По составу лазерное оборудование может быть технологическим лазером, лазерной технологической установкой и лазерным технологическим комплексом.

Технологический лазер (ТЛ) – это источник лазерного излучения, соответствующий заданным техническим требованиям с необходимым комплектом запасных частей. Лазерная технологическая установка (ЛТУ) – это технологический лазер с внешним оптическим трактом, комплектом внешней оптики и соответствующим числом запасных частей. Лазерный технологический комплекс (ЛТК)– это лазерная технологическая установка, снабженная манипулятором изделия или оптики, вспомогательной технологической оснасткой и общей системой управления для проведения технологических операций. Все части ЛТК функционально взаимосвязаны между собой для выполнения технологического процесса.

ЛТК могут быть специальными, специализированными, предназначенными для реализации одного технологического процесса, и универсальными, предназначенными для выполнения целого ряда операций.

В общем случае комплекс для лазерной резки состоит из следующих частей: излучателя, координатного устройства, системы формирования и транспортировки излучения и газа, автоматизированной системы управления параметрами установки технологического процесса..

Излучатель предназначен для генерации лазерного излучения с необходимыми оптическими, энергетическими и пространственно-временными параметрами, обеспечивающими требуемые показатели качества и производительности процесса резки. В состав излучателя входят: активная среда, зеркала резонатора, элементы системы накачки, устройство модуляции излучения.

В настоящее время для резки используются следующие типы лазеров:

YAG - твердотельные лазеры на основе алюмоиттриевого граната. Накачка активного элемента производится высоковольтными разрядными лампами, непрерывными или импульсными. Режим генерации соответственно может быть непрерывным, импульсным. Еще есть режим так называемого "гигантского" импульса Q-switch.

YAG - твердотельные лазеры c диодной накачкой. Это новый современный вариант лазеров, в которых вместо высоковольтной газоразрядной лампы накачка производится мощными светоизлучающими диодами. Хотя эти лазеры довольно дорогие, но в системе нет высоких напряжений, ресурс диодных линеек существенно выше ресурса газоразрядной лампы, и лазеры лучше управляются от электронных систем. YAG-лазеры пригодны только для резки металлов. Импульсные YAG-лазеры режут с высоким качеством не только сталь и титан, но и алюминиевые сплавы. Возможна резка и сплавов на медной основе, но здесь эффективность сильно зависит от химического состава.

---

СО₂-лазеры. Газовые лазеры на основе смеси газов СО₂-He-N₂. Возбуждение смеси выполняется разными видами электрического разряда в газах. В настоящее время самыми компактными и эффективными являются так называемые "щелевые" (slab) лазеры с накачкой высокочастотным разрядом. СО₂-лазеры пригодны для резки неметаллов (почти любых, кроме материалов со сложной структурой: ДСП, бакелитовые фанеры, граниты) и для резки металлов. Для резки металлов нужен довольно большой уровень мощности (от 500 Вт), а для резки цветных металлов – 1000 Вт и более. Здесь особенно эффективны щелевые СО₂-лазеры, которые обеспечивают так называемый "суперимпульсный" режим излучения. Это значит, что световой поток не непрерывен, а состоит из импульсов с частотой 10 – 20 кГц, так что при средней мощности, например, 500 Вт, мощность в импульсе составляет 1000 – 1500 Вт. При резке металлов это очень важно, так как уменьшается ширина реза и улучшается качество.

Текст не форматирован

Координатное устройство служит для осуществления относительного перемещения луча и детали в пространстве. В состав координатного устройства входят исполнительные механизмы и привод.

Системы формирования и транспортировки излучения и газа состоят из поворотных зеркал, объектива, устройства вращения плоскости поляризации, фокусирующей системы, системы подачи газа и комплектуется юстировочным лазером.

Автоматизированная система управления служит для контроля и управления параметрами лазера, для передачи команд на исполнительные механизмы системы формирования и транспортировки излучения и газа и координатного устройства. В ее состав входят подсистемы датчиков внутренних параметров лазера (давления, температуры, состава рабочей смеси), датчиков параметров излучения (мощности, расходимости и т.д), датчиков зазора и подсистема управления адаптивной оптикой, затвором, координатным устройством.

Практическое применение нашли три схемы взаимного перемещения сфокусированного луча лазера и разрезаемого листа, и соответственно выпускаются три класса ЛТК (рис. 12.9):

1) с манипулятором изделий: луч лазера неподвижен, а стол, на котором лежит лист, перемещается в двух взаимно перпендикулярных направлениях по заданной траектории;

---

Смотрите также файлы

• Специальность 35. 02. 14 Охотоведение и звероводство.docx

• Программа профильного лагеря Эрудит.docx

• Пояснительная записка рабочая программа курса Математика.doc

• Статистический анализ экспорта лесных ресурсов рф за период 20082009 гг.rtf

• Тема Основные понятия о праве и государстве Вопрос Понятие, признаки и функции государства. Форма правления, форма государственного устройства, политический (государственный) режим.docx