Промышленные лазерно-технологические системы (комплексы), применяемые для обработки материалов

Для реализации лазерной технологии созданы различные лазернотехнологические системы (ЛТС). ЛТС — это комплекс, включающий лазер, формирующий рабочий инструмент, равно пригодный для обработки различных материалов и осуществления разнородных процессов и устройств для программного перемещения луча или заготовки.

. Структурная схема лазерной технологической системы, предназначенной для обработки материалов: 1 — излучатель (генератор); 2 — отключающее зеркало; 3 — энергетический канал; 4 — средства наблюдения; 5 — оптическая фокусирующая система; 6 — технологический газ; 7 — обрабатываемая деталь; 8 — предметный стол; 9 — узел управления; 10 — источник питания.

Структурная схема ЛТС показана на рисунке. ЛТС состоит из следующих основных узлов: лазера 1, энергетического канала 3 (оптическая система для транспортировки и формирования лазерного излучения), рабочего стола 8, узла управления рабочими органами системы 9, источника энергетического питания 10.

Местоположение сфокусированного пятна лазерного излучения на поверхности заготовки в данный момент времени может быть задано: перемещением пятна при помощи зеркал; за счет перемещения заготовки относительно неподвижного пятна.

Последние два метода наиболее широко используются в ЛТС, предназначенных для резки материалов. ЛТС для работы в производственных условиях должна обладать: необходимой мощностью; стабильным излучением в процессе работы и достаточно высоким КПД; простой и компактной конструкцией при хорошем дизайне; высокой надежностью и большим сроком службы узлов и деталей; простым и удобным управлением; небольшими эксплуатационными затратами и ремонтопригодностью; максимальным удобством в обслуживании и безопасными условиями работы.

Лазерная резка материалов

Лазерная резка материалов является наиболее распространенной из лазерных технологий.

Лазерная резка имеет следующие преимущества перед механической (вырубка на штампах, фрезерование и пр.): нет износа инструмента вследствие передачи больших усилий; не образуется стружка; отсутствие факторов, искажающих конструктивные параметры деталей при резке (при штамповке нельзя создавать конфигурацию острых углов или округлений малого радиуса); большие скорости, в 3–5 раз превышающие скорости фрезерования; меньшая трудоемкость; возможность автоматизации; повышение коэффициента использования материалов до 0,7–0,85. Лазерная резка относится к гибкоперестраиваемой технологии. Эти преимущества способствовали быстрому распространению лазерной резки в машиностроении. Высокая динамика развития лазерной технологии привела к тому, что уже в настоящее время в Западной Европе, США и Японии лазерная технология является основной для резки листов толщиной0,1–10 мм.

Следует отметить, что в ряде отраслей машиностроения лазерная резка применяется при производстве не только заготовок, но и как конечная операция изготовления деталей. Поэтому очень важно знать влияние последствий лазерной резки на структуру и свойства материалов, как при непосредственном их проявлении, так и опосредствованно после дополнительных обработок.