Obrabotka Metallov. 2016 no. 3(72)

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 3 (72) 2016 17 ТЕХНОЛОГИЯ железа. О перспективности такого способа рез- ки впервые сообщалось в работе [11]. В статье [12] сказано, что для обеспечения в узком канале (~1 мм) безотрывного, безвихревого струйно- го течения режущего газа нужно использовать сверхзвуковое сопло. Также найдены параметры сопел, которые создают остронаправленные га- зовые струи и совместимы с оптической систе- мой лазерного резака. Схема кислородно-лазерной резки показана на рис. 1. В экспериментах по кислородно-ла- зерной резке также использовался СО 2 -лазер [9]. Сопло с выходным диаметром 3 мм формирует сверхзвуковую струю кислорода. Лазерное из- лучение фокусируется линзой таким образом, что размер пятна на поверхности листа равен 4…4,5 мм. Металл в окрестности струи нагрева- ется до температуры горения, при перемещении резака образуется рез, ширина которого равна диаметру струи. Резка проводилась при мощ- ности излучения 1,5 кВт, так как при меньшей мощности происходит ухудшение качества реза, при большей мощности качество стабилизиру- ется. Результаты и их обсуждение Неуправляемый режим лазерно-кислородной резки [2, 13] возникает с понижением скорости резки, когда линейная скорость горения начина- ет превышать скорость движения лазерного луча [2]. Задаваемыми параметрами при лазерной рез- ке являются мощность W лазерного излучения, скорость V резки, давление P технологического газа в камере лазерного резака, положение фо- куса луча относительно поверхности листа. На рис. 2, а и б показаны фотографии поверхности реза соответственно в управляемом и неуправля- емом режиме при толщине листа 5 мм. В работе [2] сообщается о скорости горения железа в кис- лороде в условиях лазерной резки 10…15 мм/с, но нет описания методики определения, и эти данные следует рассматривать как оценочные. В экспериментах определялась зависимость критической скорости V c перехода в неуправ- ляемый режим от давления кислорода. Разреза- лись листы толщиной 5, 10, 16, 20 мм. Делались прямолинейные резы длиной 70 мм с шагом по скорости 0,83 мм/с. Критическая скорость опре- делялась как скорость, при которой неуправляе- мый режим возникает не менее чем на половине Рис. 1. Схема кислородно-лазерной резки: 1 – форкамера резака; 2 – патрубок для подачи кислорода; 3 – сверхзвуковое сопло; 4 – струя кислорода; 5 – разреза- емый лист; 6 – лазерный луч; 7 – фоку- сирующая линза Рис. 2. Фото поверхности реза при лазерно- кислородной резке низкоуглеродистой стали, t = 5 мм, W = 1 кВт, P = 0,05 МПа: а – V = 25 мм/с; б – V = 6,7 мм/с а б