АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция

Резка плазменной струей

Читайте также:
  1. S: Определить длину отрезка, на котором укладывается столько же длин волн в вакууме, сколько их укладывается на отрезке 3 мм в воде.
  2. Врезка 10.2. Результаты исследования Купера в 1993 г. Пятнадцать правил успеха.
  3. Врезка 11.2. Расчет торговых наценок.
  4. Врезка 12.4. Детерминанты ценовой эластичности при олигополии.
  5. Врезка 13.3. Вывод правила оптимизации коммуникационного бюджета.
  6. Врезка 3.2. Особенности индустриального маркетинга.
  7. Врезка 5.2. Многомерный анализ сходства. Принципиальные основы метода.
  8. Врезка 5.3. Пример моделирования предпочтений при композиционном подходе. Рынок кофе в Бельгии.
  9. Врезка 9.1. Риски, присущие базовым стратегиям.
  10. Зарезка второго ствола
  11. Или метод дихотомии основан на делении отрезка, содержащего корень пополам.
  12. Кислородная резка

Плазменной струей, полученной в столбе дугового разряда независимой ду­ги, разрезают неэлектропроводящие мате­риалы (например, керамику), тонкие стальные листы, алюминиевые и медные сплавы, жаропрочные сплавы и т.д. При плазменной резке используют аргон, его смесь с водородом, воздух и другие газы.

Для резки токопроводящих материалов большой толщины с целью увеличения эффективной тепловой мощности исполь­зуют плазменную дугу (см. рис. 19.1, б), совмещенную с плазменной струей.

Этим способом разрезают толстые листы алю­миния и его сплавов (до 80...120 мм), высоколегированную сталь и медные сплавы. Скорость резки плазменной дугой при прочих равных условиях выше скоро­сти резки плазменной струей. Плазменную резку можно проводить вручную; однако чаще всего применяют автоматизирован­ные устройства, а для резки по сложному контуру – системы с ЧПУ.

21.2 Лазерная резка

 

Большое распространение получает ла­зерная резка, которая обеспечивает малую зону нагрева (0,1...0,2 мм), незначитель­ные ширину реза (0,2...0,8 мм), шерохо­ватость (Rz 20...35 мкм) и практически не окисленные кромки.

По сравнению с механическими мето­дами лазерное разделение обеспечивает высокую производительность при раскрое материала как по простому, так и по слож­ному контуру, причем при этом не проис­ходит изнашивание инструмента, присущее механическим методам разделения. По сравнению с физико-химическим разделе­нием (ацетилено–кислородная, плазменная резки) применение лазерного излучения обеспечивает более высокие точность и чистоту реза, т.е. исключает необходимость дополнительной механической об­работки.

Применение лазерного излучения впервые создало реальные условия для обеспече­ния процесса термического разделения любых материалов – как металлов, так и неметаллов.

Лазерные способы разделения мате­риалов можно разделить на три группы:

- резку,

- термораскалывание и

- скрайбирование.

Процессы частичного удаления мате­риалов, например, прошивка отверстий, являются частными случаями резки.

Лазерная резка материалов может быть основана на различных процессах, а имен­но: испарении материала, плавлении с удалением расплава из зоны обработки - и на химических реакциях, например, горе­нии или термодеструкции.



При лазерной резке в режиме испаре­ния материал нагревается до температуры кипения, а его удаление происходит под давлением, возникающим в парокапельной фазе. Этот способ отличается наи­большими удельными энергозатратами, но эффективен при разделении неметаллов, а также металлических материалов малых толщин. Его осуществляют в основном с помощью твердотельных импульсных ла­зеров. Например, при разделении трудно­обрабатываемых материалов, таких как алюминий, керамика, композитные мате­риалы, применение твердотельного лазера существенно повышает эффективность по сравнению с резкой этих материалов в режиме плавления и удаления расплава мощностью до 5 кВт.

Резку в режиме плавления материала и удаления расплава осуществляют с исполь­зованием вспомогательного газа (в основ­ном кислорода) и называют газолазерной резкой (ГЛР).

Применение в качестве вспомогательного газа кислорода позволя­ет решить несколько задач.

Во-первых, воздействие кислорода способствует обра­зованию на поверхности обрабатываемых материалов оксидных пленок, снижающих отражательную способность поверхности.

Во-вторых, многие металлы, такие как мало- и среднеуглеродистые стали, титан и его сплавы, могут воспламеняться и го­реть в среде кислорода при температуре поверхности ниже точки плавления, а не­которые неметаллы (пластики, минералы) в газовых средах при нагревании могут претерпевать необратимые изменения хи­мического состава, приводящие к разви­тию экзотермических реакций. Это спо­собствует выделению дополнительной тепловой энергии, что приводит к воз­можности применения менее мощных ла­зеров и, соответственно, к снижению стоимости обработки.

В-третьих, газовая струя просто удаляет расплав из зоны рез­ки.

В качестве вспомогательного газа можно использовать воздух. Применение воздуха характерно для процессов резки большинства неметаллов, металлов и сплавов с малым тепловым эффектом ре­акции горения, а также для тех, у которых при взаимодействии с кислородом образу­ется тугоплавкий оксид, например, высо­коуглеродистых и легированных сталей, меди, алюминия. Газ подают в зону резки под высоким давлением через специаль­ное сопло коаксиально с лазерным излу­чением.

Для ГЛР используют как непрерывные, так и импульсно-периодические лазеры. В зави­симости от физических свойств материалов и скорости обработки требуемые плотности мощности излучения в зоне лазерного воз­действия составляют для неметаллов и для металлов.

При лазерной резке материалов со­стояние поляризации излучения играет существенную роль, что связано с зависи­мостью коэффициента отражения от этого параметра. Для получения качественного реза необходимо использовать плоскополяризованное излучение, плоскость поля­ризации которого параллельна направле­нию резки. Тогда достигаются параллель­ность кромок и их перпендикулярность к поверхности обработки при минимальной ширине реза.

Это требование легко осуще­ствляется при прямолинейном разделении в одном заданном направлении. При резке по сложному контуру целесообразно при­менять циркулярно-поляризованное или неполяризованное излучение, поскольку в этих случаях обеспечивается одинаковое качество резки в различных направлениях. Для этой цели используют также плоско-поляризованное излучение совместно с устройством, представляющим собой спе­циальную систему зеркал, вращающих плоскость поляризации излучения в зави­симости от направления резки.

С помощью лазерной резки металлов изготовляют мозаичные и декоративные панно (облицовка мебели), детали турбин (промежуточные кольца, диафрагмы), трубопроводы двигателей внутреннего сгорания, шаблоны и сепараторы, пуансо­ны и матрицы, дисковые пилы; раскраи­вают листовой материал в самолето-, судо- и автомобилестроении и других производствах. Особенно целесообразно применение лазерной резки в единичном и мелкосерийном производствах, например, для вырезки уже в отштампованных и свальцованных обечайках отверстий или проемов под иллюминаторы.

Для обработки металлов чаще всего применяют твердотельные лазеры, так как их излучение лучше поглощается метал­лическими поверхностями.

Для обработки неметаллических материалов, например изготовления декоративных деревянных изделий (мебель, паркет и т.п.), раскроя пачек ткани, бумаги, картона, листовой резины, пластиков, асбоцемента и др. ча­ще всего применяют .

Полу­проводники обрабатывают твердотельны­ми лазерами, так как эти материалы обла­дают невысокой поглощающей способно­стью излучения , но не вслед­ствие высокого отражения, а из-за про­зрачности для длины волны 10,6 мкм.

При нагреве некоторых хрупких мате­риалов (керамика, ситалл, стекло и др.) лазерным излучением в их объеме возни­кают значительные напряжения, обусловленные наличием высокого температурно­го градиента. При превышении этими на­пряжениями предела прочности в мате­риале возникают трещины, которые при перемещении лазерного луча по поверх­ности материала следуют за ним с некото­рым запаздыванием. Происходит процесс разделения, называемый термораскалы­ванием.

Если процесс трещинообразования отстает от процесса нагрева на опре­деленную, заданную величину (время или расстояние), то говорят об управляемом термораскалывании. Соблюдение строго определенного отставания трещин от ла­зерного луча важно для обеспечения вы­сокой точности и качества при разделении по сложному контуру. Этого добиваются регулированием скорости перемещения луча в зависимости от геометрической формы обрабатываемой заготовки. Термо­раскалыванию подвергают хрупкие мате­риалы в виде листов или труб.

Для повышения эффективности про­цесса термораскалывания часто применя­ют дополнительную асимметричную ме­ханическую нагрузку на обрабатываемый образец, способствующую его дальней­шему расколу, а также воздействуют на разделяемую поверхность двумя лазерны­ми пучками с противоположных сторон (сверху и снизу).

Процесс скрайбирования занимает про­межуточное положение между резкой и термораскалыванием. Его применяют для разделения полупроводниковых, керамиче­ских и ситалловых подложек на отдельные элементы. Он заключается в нанесении лазерным излучением на поверхность ма­териала дорожек или трещин глубиной 25...350 мкм и последующем разламыва­нии материала механическим воздействи­ем. Для реализации этого метода применя­ют импульсные твердотельные (обработка полупроводников) или (обра­ботка керамики, стекла) средней мощно­стью 2...25 Вт.

Лазерная резка – очень высокопроиз­водительный процесс, позволяющий по­лучать резы различной конфигурации как при отрезке заготовок, так и при вырезке их по замкнутому контуру. Современные лазерные установки для резки снабжены системами перемещения заготовок с ЧПУ или управляемыми ЭВМ.

 


1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 | 29 | 30 | 31 | 32 | 33 | 34 | 35 | 36 | 37 | 38 | 39 | 40 | 41 | 42 | 43 | 44 | 45 | 46 | 47 |


Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.005 сек.)