Лазерный мир

Ерашов,  Бабенко //  В сборнике: Место и роль междисциплинарных связей в сфере социально-гуманитарных, естественных и технических исследований. Сборник статей. Ульяновск, 2024. С. 51-55.

Лазерная обработка, несомненно, относится к разряду современных технологий, ведь сегодня степень насыщения лазерным оборудованием для всех передовых промышленных стран стала одним из важнейших критериев индустриального развития. Работа посвящена оптимизации режимов лазерной резки толстолистовой стали, что является актуальной задачей в современной промышленности.

При оптимизации технологического процесса изготовления детали учитывается рациональный выбор метода обработки, последовательности операций обработки, используемых оборудования, инструментов и приспособлений.

Использование лазера для обработки листовых материалов требует поиска решений ряда задач, касающихся качества поверхности реза (наличие грата (наплывов) на кромке реза, изменение цвета металла в результате перегрева материала). Применение последующей слесарной операции в цикле изготовления детали, конечно же, решает эту проблему, но при этом увеличивается время изготовления детали и трудоемкость, а, следовательно, и стоимость изделия в целом. Получение качественной детали без применения дополнительной механической обработки возможно при определении оптимальных режимов лазерной резки.

ПОДБОР РЕЖИМОВ ДЛЯ СПЛАВА AISI304 ТОЛЩИНОЙ 6 ММ

Регулируемые параметры: мощность лазера P, скорость передвижения луча U, коэффициент скважности Q, определяющий длительность импульса излучения.

Для определения эффективности процесса резки был введен индекс качества резки, K, значения которого будут соответствовать следующим цифровым показателям:

1. Не прорезает металл на всю глубину.
2. Прорезает металл, наличие грата (Rmax≥0,2 мм) и полосы.
3. Прорезает металл, наличие грата (Rmax≥0,1мм) и небольшой
4. Прорезает металл, отсутствует грат, отсутствует нагар Заданные размеры заготовки: квадрат (10х10) мм 

Из полученных результатов экспериментального подбора режимов можно определить рабочие диапазоны параметров резки для стали AISI304 с толщиной заготовки 6 мм: для скважности Q в области значений 11-14, для скорости резки U в области значений 10-20 мм/с, для мощности Р в области значений 1600-2000 Вт. При значениях, выходящих за пределы этих диапазонов, резка лазерным лучом материала AISI304 толщиной 6 мм невозможна. В результате анализа построенных графиков следует, что наибольшее влияние на показатель качества реза К оказывает параметр скважности Q, увеличение его значения приводит к увеличению значения показателя качества реза К.Проявляется взаимосвязь параметров скорости и мощности резки между собой. Небольшие значения скорости резки способствуют получению высоких значений показателя качества реза при небольших значениях мощности лазерного излучения, и, наоборот, при увеличении значения скорости резки показатель качества реза улучшается, если значение мощности тоже увеличивается. К режимам, обеспечивающим требуемое качество реза и геометрические размеры заготовки, относятся следующие значения параметров:

Анализ графиков показал, что комбинация значений скважности Q=13 и скорости 10 мм/c является оптимальной, так как качество показателя реза достигает максимального значения в широком диапазоне параметра мощности 1600-2000) Вт. Применение среднего значения мощности из данного диапазона позволит достигнуть стабильного показателя качества обработки.