Способ контурной лазерной резки

Изобретение относится к способам лазерно-лучевой резки листового металлопроката. Листовой металлопрокат перед лазерной резкой подвергают холодной пластической деформации, способствующей снижению теплопроводности металла и уменьшению (локализации) зоны температурного воздействия на участке реза. Техническим результатом является повышение эффективности процесса разделения листового металлопроката, расширение его технологических возможностей при обеспечении низкой материалоемкости и высокого качества изделий. 1 ил.

 

Изобретение относится к способам лазернолучевой резки листового металлопроката.

Известен способ контурной лазерной резки с помощью направленного сфокусированного излучения [Григорьянц А.Г., Шиганов И.Н., Мисюров А.И. Технологические процессы лазерной обработки. М.:МГТУ им. Н.Э.Баумана.2006].

Недостатками способа являются высокая материалоемкость (большая ширина прореза, значительные потери металла за счет образования грата); искажение формы и размеров детали за счет низкого качества боковой поверхности реза (неперпендикулярность и высокая шероховатость), поверхностного коробления металла, низкой размерной точности; ограниченный диапазон по материалам и толщинам исходного металлопроката.

Тепловая энергия, образующаяся в процессе лазерной резки, создает зону температурного воздействия на участке реза. Для повышения качества лазерной резки рекомендуется уменьшать тепловое воздействие на металл заготовки с целью уменьшения теплопроводности [Ковалев О.Б., Зайцев А.В. Моделирование формы свободной поверхности при лазерной резке металлов. Модель многократного отражения и поглощения излучения // ПМТФ. Т. 46. 2005, №1. С. 16-20].

Известен способ контурной лазерной резки, при котором охлаждение зоны реза осуществляется при помощи охлаждающей жидкости, распыляемой вместе с потоком газа [Парфенов В. А. Лазерная микрообработка материалов: Учебное пособие.- СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2011.- 59 c.], при этом осуществляется снижение теплопроводности металла заготовки.

Существенным недостатком данного способа является сложная конструкция лазерной установки, снабженной механизмом подачи и отвода охлаждающей жидкости, а также недостаточная эффективность процесса охлаждения, снижение коррозионная стойкости металлопроката на железной основе.

Прототипом изобретения является способ лазерной резки, основанный на охлаждением водой металла заготовок, подаваемой на обрабатываемую лазерной резкой поверхность [О.Б. Ковалев, В.М. Фомин Физические основы лазерной резки толстых листовых материалов. - М.:ФИЗМАТЛИТ. 2013.-256 с]. Указанный способ имеет недостатки, отмеченные выше.

Техническим результатом является повышение эффективности процесса разделения листового металлопроката, расширение его технологических возможностей при обеспечении низкой материалоемкости и высокого качества изделий.

Технический результат достигается тем, что листовой металлопрокат перед лазерной резкой подвергают механической активации, заключающейся в холодной пластической деформации которой наблюдается снижение теплопроводности металла и, как следствие, уменьшение (локализация) зоны температурного воздействия в зоне резки.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что снижение теплопроводности в зоне реза предлагается за счет процесса механической активации металлопроката при прикладывании силового воздействия и холодной пластической деформации[Мап Н.С., Duan J., Yue Т.М. Dynamic characteristics of gas jets from subsonic and supersonic nozzles for high pressure gas laser cutting // Optics & Laser Technology. 1998. V. 30.- P. 497-509]. При этом обеспечивается резкое снижение теплопроводности металла за счет его деформационного упрочнения [Арзамасов В.Б. Материаловедение: учебник / В.Б. Арзамасов, А.А. Черепахин. - М.: Экзамен, 2009.-350 с].

Наблюдаемый эффект обусловлен искажением кристаллической решетки металла, повышением плотности дислокаций при пластическом деформировании(механической активации металла заготовки).

Заявляемый способ контурной лазерной резки с механической активацией листового металлопроката осуществляется по следующим этапам:

1. Производят холодное пластическое деформирование обрабатываемой поверхности металлопроката любым традиционным способом (валками, ударным воздействием между бойками и др.). На этом этапе формируется благоприятная текстура (макро-, и -микро), происходит активация и механический наклеп(деформационное упрочнение) в области зоны контурной лазерной резки, что позволяет снизить теплопроводность металла в зоне резки и уменьшить температурное воздействие на металл за счет создания локализованной(местной) зоны температурного воздействия.

2. Производят контурную лазерную резку предварительно холоднодеформированного участка металлопроката(металла заготовки).

Пример реализации технологической схемы разрабатываемого процесса контурной лазерной резки с механической активацией листового металлопроката.

На чертеже представлена технологическая схема разрабатываемого процесса контурной лазерной резки с механической активацией листового металлопроката.

Деформационное упрочнение листового металлопроката, реализуется с помощью деформирующих валков 1, обеспечивающих холодное пластическое деформирование исходного листового материала 2 в зонах разделения согласно чертежу и осуществляющих разнонаправленное вращательное движение. Валки 1 могут быть снабжены клиновидными ребрами, траектория которых когерентна контуру вырезаемой детали (вид А), что обеспечивает локальное упрочнение узкой зоны обрабатываемого металла (данная схема холодного деформирования обрабатываемой зоны позволит сохранить высокий уровень пластичности контура вырезаемой заготовки, подвергаемой дальнейшей штамповкой). На позиции 3 осуществляется контурная лазерная резка. Вырезанные заготовки отправляются на участок штамповки 4.

Сравнение прототипа и предлагаемого технического решения позволяет:

1. Уменьшить себестоимость изделия за счет сокращения трудоемкости доводочных слесарных работ при использовании механической активации за счет увеличения размерной точности и снижения шероховатости поверхности разделения.

2. Существенно снизить ширину поверхности реза.

Способ контурной лазерной резки с механической активацией листового металлопроката, заключающийся в том, что листовой металлопрокат перед лазерной резкой подвергают холодной пластической обработке, при этом обрабатываемую поверхность в зоне разделения подвергают силовому воздействию в деформирующих валках, снабженных клиновидными ребрами, траектория которых когерентна контуру вырезаемой детали.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к сварке встык стальных листов. Осуществляют стыковку двух стальных листов (1) с образованием Y-образной канавки, имеющей открытый участок (2) в верхней части и участок (3) притупления корня шва в нижней части.

Изобретение относится к способу гибридной лазерно-дуговой сварки. Формируют сварочную ванну одновременно электрической дугой и лазерным лучом путем расплавления металла присадочного материала в защитной среде, состоящей из инертного и активного компонентов.

Изобретение относится к способу гибридной лазерно-дуговой сварки продольного шва толстостенных трубных заготовок. Технический результат: повышение качества сварного шва при сварке заготовки стыка кромок как с максимально допустимым зазором, так и излишним зазором.

Изобретение относится к способу электролитно-плазменной сварки изделий из алюминия и алюминиевого сплава и может быть использовано при производстве металлоконструкций в различных отраслях промышленности.

Изобретение относится к аппаратам химических производств, стойких к воздействию концентрированных кислот, в частности к аппаратам по переработке отработавшего ядерного топлива на начальной стадии переработки, на которой производится растворение элементов отработанных ТВЭЛОВ в концентрированной азотной кислоте при повышенных температурах для последующей экстракции из раствора изотопов урана, плутония и продуктов распада в реакторе.

Изобретение относится к комбинированной машине для пробивки и лазерной резки плоского металлического листа. Машина содержит неподвижное основание (1), неподвижную пробивную головку (7), лазерную режущую головку (10) и манипулятор (4) для перемещения металлического листа (6) в плоскости (ХУ) декартовой системы координат.

Изобретение относится к автоматической сварке и наплавке неповоротных кольцевых стыков труб. Модуль содержит направляющий пояс, подвижную орбитальную каретку, установленную на направляющем поясе с возможностью перемещения вдоль направляющего пояса.

Изобретение может быть использовано при изготовлении крупногабаритных конструкций из молибдена или его сплавов, например, при сварко-пайке обечаек экранов муфелей высокотемпературных газостатических установок.

Изобретение относится к легкой промышленности и может быть использовано для выпуска оборудования, предназначенного для резки изделий, которые имеют высокую механическую прочность.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано в различных отраслях промышленности для повышения надежности сварных соединений стальных конструкций и увеличения срока их службы.

Изобретение относится к изготовлению детали из порошка. Нагревают первое количество порошка до температуры выше температуры его плавления посредством высокоэнергетического пучка и формируют на поверхности опоры первую ванну, содержащую расплавленный порошок и участок опоры.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способу лазерного выращивания изделий из металлической проволоки, имеющих форму тел вращения. Предварительно на формообразующее устройство навивают металлическую проволоку.

Изобретение относится к способу гибридной лазерно-дуговой сварки толстостенных труб большого диаметра, в частности к сварке продольных швов сформованной цилиндрической заготовки при производстве сварных труб из листового проката класса прочности до Х120 включительно и с толщиной стенки до 50 мм.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к способу соединения металлического материала и композиционного материала с применением лазерного излучения.

Изобретение относится к способу создания лазером разрушаемой структуры в устройстве сброса давления (варианты). Упомянутое устройство выполнено с разрываемым элементом, содержащим сегменты разрушаемой структуры, и включает пару противоположных поверхностей, центральный участок и внешний фланцевый участок.

Изобретение относится к способу создания интерметаллических покрытий на основе соединений NiAl и Ni3Al. Осуществляют механоактивационную обработку в шаровой мельнице в течение 30-60 минут совместно с металлическим изделием, на которое наносится покрытие.

Изобретение относится к способу лазерного скрайбирования полупроводниковой заготовки и может использоваться для эффективного и быстрого разделения полупроводниковых устройств, выполненных на твердых и сплошных подложках (6).

Изобретение относится к области прецизионной микрообработки материалов, в частности к способу резки стекол при помощи гребенки лазерных импульсов фемтосекундной длительности, и может быть использовано для прецизионной резки стекла на предприятиях и в научно-исследовательских центра.

Изобретение относится к способу неинвазивной очистки металлических деталей от антиадгезионных покрытий на основе полимеров и может быть использовано в машиностроении, приборостроении и спецхимии для увеличения времени бездефектной эксплуатации деталей.
Изобретение относится к способам изготовления малогабаритных атомных ячеек с парами атомов щелочных металлов и может быть использовано при изготовлении квантовых датчиков и приборов различного применения.

Изобретение относится к способу лазерного расслаивания полупроводниковой пластины. Способ включает следующие этапы: фокусировку лазера внутри полупроводниковой пластины (10) для формирования множества точек (19) разрыва, при этом множество точек (19) разрыва располагается на разделяющей поверхности (20); и приложение при температуре не ниже 0 К сил с противоположными направлениями к противоположным сторонам полупроводниковой пластины (10), вследствие чего полупроводниковая пластина делится (10) на две части вдоль разделяющей поверхности (20).

Изобретение относится к способам лазерно-лучевой резки листового металлопроката. Листовой металлопрокат перед лазерной резкой подвергают холодной пластической деформации, способствующей снижению теплопроводности металла и уменьшению зоны температурного воздействия на участке реза. Техническим результатом является повышение эффективности процесса разделения листового металлопроката, расширение его технологических возможностей при обеспечении низкой материалоемкости и высокого качества изделий. 1 ил.

Наверх