Obrabotka Metallov. 2016 no. 3(72)

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (72) 2016 15 ТЕХНОЛОГИЯ УДК 621.373.826 ОПТИМАЛЬНЫЙ ВЫБОР ТЕХНОЛОГИИ ЛАЗЕРНОЙ РЕЗКИ ТОЛСТЫХ СТАЛЬНЫХ ЛИСТОВ А.А. ГОЛЫШЕВ, аспирант, м.н.с. А.М. ОРИШИЧ, доктор физ.- мат. наук, профессор, зав. лаб. В.Б. ШУЛЯТЬЕВ, доктор техн. наук, с.н.с. ( ИТПМ СО РАН, г. Новосибирск ) Поступила 5 мая 2016 Рецензирование 5 июля 2016 Принята к печати 15 августа 2016 Шулятьев В.Б – 630090, г. Новосибирск, ул. Институтская, 4/1, Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН, e-mail: shulyat@rambler.ru Сформулирован критерий и определена граничная толщина листа, при превышении которой целесо- образно использовать кислородную резку с поддержкой лазерным лучом (кислородно-лазерная резка) вме- сто лазерной резки с продувкой канала реза кислородом (лазерно-кислородная резка). Предельная для каче- ственной лазерно-кислородной резки толщина находится из условия равенства оптимальной скорости резки, при которой шероховатость поверхности реза минимальна, и критической скорости, ниже которой процесс резки становится неуправляемым. Экспериментально определена критическая скорость 0,4…0,5 м/мин и соответствующая ей предельная толщина качественной лазерно-кислородной резки 40…50 мм. Проведено сравнение качественных показателей двух видов резки в переходной области. Показано, что при переходе на кислородно-лазерную резку при толщине листа 30…40 мм не происходит ухудшения качества поверхности реза по сравнению с лазерно-кислородной резкой, если параметры процесса выбраны оптимальным образом. Ключевые слова : лазерная резка, СО 2 -лазер, кислородная резка, шероховатость поверхности, толщина листа. DOI: 10.17212/1994-6309-2016-3-15-22 Введение Лазерная резка широко применяется в про- мышленности как разделительная – в заготови- тельном производстве и для разрезания крупных изделий при их утилизации и как качественная – при производстве готовых деталей. Основным критерием качества в большинстве применений лазерной резки является шероховатость поверх- ности реза, которая должна быть по возможно- сти минимальной. Самым распространенным материалом для лазерной резки является углеродистая или низ- колегированная сталь, при разрезании которой в качестве вспомогательного газа чаще всего ис- пользуется кислород [1]. Лазерная Р езка стали с кислородом в качестве вспомогательного газа возможна в двух вариантах – лазерно-кисло- родная резка и кислородно-лазерная резка [2]. Лазерно-кислородная резка представляет собой вынужденное горение железа в кислороде [3, 4]. В этом случае лазерное излучения и экзотерми- ческая реакция окисления дают приблизительно равный вклад в баланс энергии [2, 5]. Кислород- но-лазерная резка принципиально не отличается от традиционной кислородной резки, лазерный луч здесь только инициирует реакцию горения, которая обеспечивает практически весь вклад энергии. При лазерно-кислородной резке шири- на реза привязана к диаметру лазерного луча и