Способ лазерной резки

 

Использование: получение изделий с капиллярными каналами. Сущность, изобретения: .многомодовый лазерный луч преобразуют в одномодовый и фокусируют. на обрабатываемой заготовке. Преимущественно одномодовый луч это ТЕМоо-мода. При повторном проходе луча частицы окиси металла, сконденсированные из паровой фазы и повторно затвердевшие на стенках канала удаляются. 7 з.п,ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л В 23 К 26/00

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ .

К ПАТЕНТУ (21) 4894474/08 (22) 28,01,91 (116) 15,08.93. Бюл, N 30 (31) 471603 (32) 29.01,90 (33) uS (71) Е.И.Дюпон де Немур знд Компани (DE) (72) Генри Кобса и Сэмюель Эрл Мур (старший) (US) (56) Патент США N. 4795500, кл, B 01 О 39!10, 1989.

Изобретение относится к технологии резки металлических пластин.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей способа.

На фиг.1 показана схема осуществле ния способа; на фиг.2 — схема устройства, получен ного описываемым способом.

Импульсный многомодовый лазерный луч от источника 1, установленный с возможность@ движения по осям Х, У и Z относительно стола 2 направляют на металлическую пластину 3, имеющую верхнюю поверхность 4 и нижнюю поверхность

5(фиг.1). На этой пластине необходимо получить каналы 5 сложной формы (фиг.2). Эти каналы 5 содержат 4 периферических выемки 6 типа прорезей, а также радиальные прорези 7. Выемки 6 разделены каналами 8.

Многомодовый луч получают от твердотельного лазера 9 на алюмоиттриевом гранате, легированном неодимом (Nd-тАС).

Предпочтителен лазер на алюмоиттриевом гранате, легированном неодимом (Nd-YAG).

„,!Ж,, 1834771 А3 (54) СПОСОБ ЛАЗЕРНОЙ РЕЗКИ (57) Использование: получение изделий с капиллярными каналами. Сущность изобретения: многомодовый лазерный луч преобразуют в одномодовый и фокусируют на обрабатываемой заготовке. П реимущественно одномодовый луч это ТЕМ„-мода.

При повторном проходе луча частицы окиси металла. сконденсированные из паровой фазы и повторно затвердевшие на стенках канала удаляются. 7 з.п,ф-лы, 2 ил.

Два апертурных диска 10, 11 устанавливают между задним и передним зеркалами

12, 13.

Плосковогнутую линзу 14 с фокусным. расстоянием 20 мм размещают на оптической оси лазера снаружи от зеркала 13, Выпуклую линзу 15 с фокусным расстоянием

+100 мм размещают соосно с линзой 14 на оптической оси. При этом получают колимированный луч 16 диаметром 16 мм. Вторая выпуклая линза 17 также имеет фокусное расстояние +100 мм, Она фокусирует луч в пятно диаметром 35-40 мк над верхней поверхностью 4 пластины 3 в пятно размером менее 100 мк, При этом получают одномодовый луч, который является ТЕМ<>р-модой.

Длительность импульсов луча равна 200 мксек, частота — 130-180 Гц, Для удаления расплавленного металла, образующегося при резке. соосно с лучом подают рабочую среду 18. в качестве которой используют кислород, Резку можно производить за один и более проходов.

В эксперименте было найдено, что частота импульсов луча должна. быть 130 Гц.

1834771

При скорости резки 50 мм/сек и частоте 130

Гц, обрабатываемую заготовку перемещали приблизительно на 6 мк между импульсами.

С другой стороны, когда частота импульсов была больше упомянутых 130 Гц. мощность лазера падала и лазер не работал при частоте больше, чем 185 Гц, при напряжении на лампе накалки 500 В и при длительности импульсов 200 мксек. Более высокая частота импульсов могла быть получена с более короткими ламповыми импульсами, например, с ламповыми импульсами 175 мксек, частотами, приблизительно, 150- t60 Гц, При 500 В напряжения на лампе и длительности импульса 200 мксек, продолжительность импульса лазерного луча составляла

125 мкс при частоте 130 Гц, Основным требованием. была подача коротких, плотных импульсов 40 МВт/GM с

2 достаточной низкой скважностью, чтобы избежать перегрева обрабатываемой заготовки при низких скоростях резки.

Механическая прочность фокусирую щей линзы ограничивала давление, рабочего газа.

Было испытано Heel(ofibKQ газов, применение очищенного кислорода оказалось самым эффективным. Расстояние между режущим наконечником и обрабатываемой заготовкой, приблизительно, 400 мм.

Луч фокусировали не на заготовке, а на растоянии, приблизительно, 2 мм.

Формула изобретения

1, Способ лазерной резки металлической пластины, при котором импульсный сфокусированный многомодовый лазерный луч направляют к верхней поверхности пластины для получения жидкой ванны между верхней и нижней поверхностями пластины и удаляют жидкий металл с нижней поверхности потоком сжатой рабочей среды, соосным с лучом, отличающийся тем, что, с целью расширения технологических возможностей, предварительно многомодовый луч преобразуют в одномодовый, а фокуси"0 рование луча осуществляют над верхней поверхностью пластины в пятно размером менее 100 мк..

2. Способпоп.1,отл ича ю щийся тем, что одномодовый луч является ТЕМ,О15 модой, 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что длительность импульса луча равна

200 мкс.

4, Способ по и 3, отличающийся

20 тем, что частота импульсов луча равна 130180 Гц.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве рабочей среды используется кислород.

6. Способ по п,1, отличающийся тем, что при получении капиллярных каналов пластину перемещают относительно луча по заданной траектории по меньшей

З0 мере эа один проход, 7. Способ по пб. о тл и ч а ю щи и с я тем, что каналы получают по меньшей мере за два прохода.

8. Способ попб.отличающийся

35 тем, что каналы получают по меньшей мере эа три прохода.

1834771

1834771

Составитель Т.Олесова

Техред М.Моргентал

Редактор

Корректор Н,Ревская

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2698 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.. 4/5