ИССЛЕДОВАНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ГРАТА ПРИ ЛАЗЕРНОЙ РЕЗКЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ЗАГОТОВОК

Способ получения заготовок лазерной резкой появился не так давно, но на данный момент является одним из самых быстрых и эффективных в заготовительном производстве. Сфокусированный лазерный луч обладает высокой концентрацией энергии. Это позволяет разрезать разнородные материалы, не смотря на их теплофизические свойства. Газовые и твердотельные лазеры обеспечили возможность оперативно разрезать листовой металл. Из-за этого лазерная резка наращивает свою популярность, постепенно сменяя традиционные механические способы получения листовых заготовок.

Среди множества преимуществ лазерной резки можно отметить отсутствие необходимости постоянной смены режущих инструментов, предварительной заточки, что характерно для механических способов обработки материалов. Это существенно сокращает трудоемкость и финансовые затраты на производство. Так же лазерная резка обладает довольно высокой точностью, заготовки получаются необходимых размеров. Это позволяет так же избежать последующую механической обработку заготовки, что позволяет дополнительно не нагружать слесарей и фрезеровщиков.

Получение заготовок при помощи лазерной резки имеет существенный недостаток – появление грата в ходе резки. Образуется он из-за стекания и застывания расплавленного металла из зоны резания.

Целью данной работы является выработка практической рекомендации по оптимизации управляющей программы лазерного станка для повышения качества поверхности торца на листовых металлических заготовках.

Основными параметрами лазерной резки являются: скорость резки, давление, мощность подогреваемого пламени и чистота кислорода.

Влиять на величину грата после раскроя металла можно, изменяя выше перечисленные параметры.

Для проверки этого утверждения была проведена резка образцов с разной чистотой режущего кислорода на лазерном комплексе LEAD@F-3015. Материал образцов – Лист 2 ГОСТ 19904-90/Сталь 20 ГОСТ 16523-97. В ходе эксперимента были использованы 3 значения чистоты режущего кислорода – 97%, 98,4%, 99,5%. На рисунке 1 показана диаграмма грата, величина которого находится в прямой зависимости от чистоты режущего кислорода.

Рисунок 1. Величина грата при лазерной резке, в зависимости от чистоты режущего кислорода

Применение кислорода чистотой ниже 97 % является не желательным из-за нарушения нормального протекания процесса окисления, и образование разреза происходит за счет расплавления металла и выдувания неокисленного железа струей кислорода. Установлено, что наиболее оптимально и экономически выгодно применение при лазерной резке кислорода чистотой более 99,2 %. Так же экспериментально выявлено, что скорость лазерной резки снижается в среднем на 20%, если уменьшить чистоту режущего кислорода на 1%.

Таким образом, в работе была исследована зависимость чистоты кислорода на величину грата при лазерной резке. Было подтверждено, что при увеличении чистоты режущего кислорода величина грата существенно уменьшается. Для обеспечения качественного реза рекомендуется машиностроительным предприятиям использовать чистоту режущего кислорода не менее 99,5 %.

Список литературы:

1. Голубев В.С., Лебедев Ф.В. Физические основы технологических лазеров. – М.: Высшая школа, 1987. – 20 с.
2. Богданов А.В., Савкин А.Н., Голубенко Ю.В. Лазерное излучение и нанотехнологии. Технология машиностроения 2013.- № 11 - 50 – 60 с.