Исследованы возможности лазерной резки, как финишной операции при изготовлении деталей различного класса, в т.ч.: для авиации.

Дата публикации: 13/01/2011
Категория: Новости лазерных технологий
Версия для печати

Обобщены материалы, полученные при отработке технологии резки с помощью газовых и твердотельных лазеров, мощностью до 2000 Вт, имеющих непрерывный и импульсный режимы работы. Блинков В. В., Кондратюк Д. И. (ОАО НИАТ) - исследовали процессы лазерного раскроя целого ряда конструкционных материалов, широко используемых в различных отраслях, изучали возможности использования лазерной резки в качестве конечной операции (без дополнительной доработки кромок реза) при изготовлении деталей, работающих в различных условиях с точки зрения нагруженности и воздействия окружающих сред.
Длительность лазерных импульсов могла варьироваться от долей до единиц миллисекунд, при этом максимальная средняя мощность излучения достигала 550-600 Вт. В качестве вспомогательных газов использовали кислород, азот или аргон в зависимости от обрабатываемого материала. Предельная величина давления вспомогательного газа не превышала 1,1 МПа.
Изменяя технологические параметры и режимы работы лазера отрабатывали условия, обеспечивающие наилучшее качество резки конструкционных материалов, которое определялось минимальными значениями шероховатости поверхности резки, количество грата, оставшегося на нижней кромке реза и ширины реза.
На этих режимах вырезали образцы, которые подвергали различным исследованиям и испытаниям. Для сравнительного анализа аналогичные образцы изготовляли традиционным фрезерованием с шероховатостью, соответствующей качеству лазерной резки.
В исследованиях ограничивались толщинами материала, не превышающими 3,0 мм.
Данный выбор объясняется тем, что при этих толщинах нам удавалось получить шероховатость поверхности реза, соответствующую чистовому фрезерованию. Исследовали различные алюминиевые и титановые сплавы, коррозионностойкие и высокопрочные стали, а также целый ряд полимерных композиционных материалов (ПКМ).
В данных экспериментах лазерной резке подвергали также стеклопластики, органопластики, углепластики толщинами до 4,0 мм.
Исследования качества поверхности после лазерной резки показало, что рельеф поверхности состоит из чередующихся бороздок, поверхность покрыта обугленной коркой, в некоторых местах наблюдалось расслоение волокон. После очистки кромки от обугленного слоя поверхность имеет первоначальное состояние.
Толщина повреждённого слоя для образцов составила: (0,3-0,6) мм для стеклопластиков в направлении волокон; (0,3-0,5) мм для органопластиков; (0,2-0,3) мм для углепластиков.
Механические испытания образцов ЛКМ после лазерной резки показали, что: статическая прочность практически не снижается по сравнению с показателями контрольных образцов. Выносливость углепластиков к знакопеременным нагрузкам снижается в два раза.
Для образцов из стеклопластиков и органопластиков после лазерной резки долговечность при знакопеременном нагружении одинакова с контрольными образцами после механообработки. То есть без механической доработки кромок лазерный раскрой можно использовать для изготовления ресурсных деталей из органо- и стеклопластиков.
Утверждается перспективность использования лазерной размерной обработки для целого ряда конструкционных материалов при изготовлении из них ресурсных деталей для различных отраслей промышленности, в том числе авиационной.

Источник: РЖ «СВАРКА» ВИНИТИ: 10.07-63.125; 2010, №7, с.11

Статьи по теме: