Obrabotka Metallov. 2016 no. 1(70)

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 1 (70) 2016 16 ТЕХНОЛОГИЯ УДК 621.373.826 СТАНДАРТИЗАЦИЯ ЛАЗЕРНО-КИСЛОРОДНОЙ РЕЗКИ ПО КРИТЕРИЮ ШЕРОХОВАТОСТИ ПОВЕРХНОСТИ А.А. ГОЛЫШЕВ, аспирант ( ИТПМ СО РАН, г. Новосибирск ) Поступила 30 сентября 2015 Рецензирование 15 января 2016 Принята к печати 26 февраля 2016 Голышев А.А . – 630090, Россия, г. Новосибирск, ул. Институтская 4/1, Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, e-mail: alexgol@itam.nsc.ru Проведено исследование лазерно-кислородной резки листов низкоуглеродистой стали газоразрядным СО 2 -лазером и иттербиевым волоконным лазером с длиной волны излучения 10,6 и 1,07 мкм соответствен- но. Выполнена экспериментальная оптимизация лазерной резки по критерию минимальной шероховатости поверхности реза. Показано, что бороздчатая структура боковой поверхности реза неоднородна и имеет ха- рактерные особенности в верхней и нижней части образцов. Получено, что лазерно-кислородная резка низ- коуглеродистой стали СО 2 -лазером обладает лучшим качеством поверхности образца после обработки по сравнению с резкой иттербиевым волоконным лазером. Установлено, что лазерная резка низкоуглеродистой стали соответствует 4…6 классу шероховатости. Получено, что с ростом толщины разрезаемого листа вели- чина шероховатости изменяется по закону R z = 1,15 t + 6,5 – для резки СО 2 -лазером и R z = 3,7 t + 3,8 – для резки иттербиевым волоконным лазером. Ключевые слова : лазерная резка, шероховатость поверхности, СО 2 -лазер, иттербиевый волоконный лазер. DOI: 10.17212/1994-6309-2016-1-16-21 Введение В последнее десятилетие лазерная резка ме- таллов заняла лидирующее место в промышлен- ности по сравнению с другими методами рас- кроя листовых материалов [1,2]. Использование лазерных технологий в обработке материалов обеспечивает высокую производительность и точность, экономит энергию и материалы, по- зволяет реализовать принципиально новые тех- нологические решения и использовать труд- нообрабатываемые материалы, а кроме того, повышает экологическую безопасность работ. На сегодняшний день наиболее применяемы- ми в промышленности являются газоразрядный СО 2 -лазер с длиной волны 10,6 мкм и волокон- ные лазеры с длиной волны порядка одного ми- крометра [2, 3]. Процесс лазерной резки основан на локаль- ном воздействии сфокусированного лазерного луча с материалом с последующим удалением расплава струей вспомогательного газа. Основ- ные принципы и особенности лазерной резки описаны в работах [4–7]. Процесс лазерной рез- ки происходит следующим образом. Лазерный луч с помощью линзы фокусируется на поверх- ности металла и нагревает его до температуры плавления. Соосно с лучом через газодинами- ческое сопло подается струя вспомогательного газа, которая служит для удаления продуктов резки. С помощью технологического стола ла- зерный луч передвигается относительно листа и образует узкий рез. Продукты резки в виде рас- плавленных частиц металла могут прилипать к нижней поверхности реза, образуя грат. Схема процесса лазерной резки представлена на рис. 1.