Способ лазерной обработки цилиндрических материалов и устройство для его осуществления

Способ лазерной обработки цилиндрических материалов и устройство для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к лазерной технике , в частности к средствам демодуляции лазерного излучения, и может быть использовано в технологических процессах лазерной обработки материалов, в частности для упрочнения изделий из чугуна и стали имеющих поверхность сложной формы с большой кривизной, например проволоки Цель изобретения - более полная утилизация и равномерность распределения лазерной энергии при обработке детали Для этого лазерное излучение вводится в замкнутую зеркальную полость черэз которую протягивают обрабатываемый материал Новым является использование замкнутой зеркальной полости длл многократно:о мереогражения лазерного излучения внчтри нее. равномерный и более эффективный процесс лазерной обработки 2 с п ф-чы, 2 ил 1 тзбл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО Ц)И АЛ ИСТИ Ч Е С К И Х

РЕСПУБЛИК

isi)s В 23 К 26/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ CCCP

К АВТОРСКОУУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4720776/27 (22) 14.07.89 (46) 07.12.91. Бюл. ¹ 45 (75) А.В.Черкасов и Ю. И, Щерба ко в (53) 621.791.72,03 (088.8) (56) Промышленное применение лазеров.

Под ред. Кебнера. — M.; Машиностроение, 1988, с. 81 — 82, рис, 3.6.б.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1358243, кл. В 23 V, 26/00, 1986. (54) СПОСОБ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ ЦИЛИНДРИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ И УСТРОЙС АРВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Изобретение относится к лазерной технике, в частности к средствам демодуляции лазерного излучения, и может быть испольИзобретение о носится к технологическим процесс-м лазерной обработки материалов, обеспечивающим равкомернос;ь воздействия путем демодуляции лазерного излучения на обьекте, и может быть испольэаэано при термоупрочнении цилиндрических иэделий из чугуна и стали сложной конфигурации (канавки, проточки и т.п,) с большой кривизной, в частности проволоки, спекания сверхпроводниковых материалов в форме стержня, Цель изобретения — повышение эффективности лазерной обработки и повышение равномерности распределения лазерной энергии по поверхности обрабатываемого материала.

На фиг.1 представлено устройство лазерной обработки с находящейся в нем цилиндрической деталью; на фиг.2 — схема осуществления способа лазерной обработки цилиндрических материалов.

„„SU „„1696228 А1 зовано в технологи 4еских процессах лазерной обработки матер алов. в частности для упрочкения изделии из чугуна и стали, име40Llj_#_x 0DBEpxHocib сложной формы с ба 1b шой кривизной, например проволоки. Цель изобретения — более полная утилизация и равкомерность распределения лазерной энергии при обработке детали. Для этого лазерное излучение вводится B замкнутую зеркальну)с полость, 4ер з которую протягивают сор-)батые;.4ел ый материал. Новым является использование зал.kH)та;-; зеркальной полости дг),) мкагакрат»а) а перво).ражения лазерного из)1,"4ек я гкутри нее, равномерный и бале . зффектиBHi..)é процесс лазерной обраба. кк. 2 O.ï.4-л,, 2 ил, 14 табл, Способ л;зеркай абр "ботки циликдри>40K!", латeOHB,)GF, -п>ри KoTopOM HB абааба—,ü;âàåìû 4 материал 1 воздействуют пучком

2 лазерного излучения, отраженное от поверхности абраба,ьваемага материала 1 излучение, и иэлучен;;е. и рашеда. ее мимо материала 1, воэвр.=.в а.от i-:1 его поверхкость с Oàìñùüþ павсрх>4ссти, установленного сооско обрабатываемому материалу вогнутого отражателя 3, образованной вращением образую)щей зеркальной поверхности атражатF ля вакpуг аси, п.)рраллoлы ай оси обрабатыв":емога материала 1. Излучение лазера 4, отражен 4ого 01 44dòåpèëë1 1 в сторону торцов 01 оажа>те>1я 3, Воз Rpdiц > OT В зону обработк; с помощ. io торцовых вогнуть.х отражателеи 5 и 6. установлен )ь)х ка тарцах отражатег.» . Зеркальные паверхiloсти отражателей 5 ll 6 аараэу)OT замккутуio зер):.алькую повгрхкас-.ь с зеркалькай па верхкостью отражател., 3

1696228

Подачу Обрабат<., ваемо! О,а ге риала

ОсущЕСтВЛяЮт ЧЕРЕЗ ВЫГ)ОЛНЕННЫВ В От 7ажателях 5 и 6 центральные отверстия 7 и 8 с помощью м8хэнизма продольной пода (и, Замкнутая зеркальная поваохность ВОкруГ

30ны ОЦрабс)тки павы!))118T зф

КОТО!7ОГО ВЬ)ПОЛНЕНО 01 ВЭР<:.1 Ие ДГ<Я П ЗД()ЧИ лазерного излучения в зач, обгабот«и. I=.оковая стенка orpB>KB э)я .) Оораз<), BI!3 Вращением образую(цей е:::,еркальн<7Й поверхности вокрут Оси отражателя 3. В торцовые поверхно ти отражателя 3 установлены торцовые вогнутые отражатели -.; и

6, зеркальные паверхнссти котс p»f> соп,- я>кены с зеркальной поверхностью отража)еля 3, причем в отражателях 5 и 6 вь1полнены центральные отверстия 7 и 8. Устройстзо содерм<ит механизм продс льной подачи материала 1 через отвег)стив 7 и 8.

Устройства раоатает с))едук)щим ОО!73зом, Р(злучение лазера 4 н:.)паавлякп на поверхность материала I с помощью фокусирующей си-темы 9,е )ез от()еостие 10 В боковой стен <е отра>кателг: 3, нагревает 8ro.

Отражаясь от материала 1 или прсходя мима него, излучение попадает на отражатели

3, 61: 5, образу<ощие за iKHутую зерка)льну(о поверхност1». Переатрагкэясь О; них и сгла>KMBBSi СВОЮ МОДОВУ)0 СТРУКТУРУ, ОНО О<7(ЭСГ =;чивает повышение зффектпвнас::", лазерной обработки и пов Iff)8;-(He p;)e<-.,мерности распределения лазерной знерп<и по поверхности обрабатывгомоro материала, Для обработки 1(ил1)ндри»еской Детаг и (проволоки диаметром 6 м м из с.али мар;(и

20Х13) использовали СОу-лазер!1 выходнс Й мощностью 1,2 KBT В H811p8рывн<)м 178жиме.

Замкнутая зеркальная полость была саста()лена из 3-х зеркал. изготовленных из меди марки МВ0 (фиг.1), в именнс из цилиндрической втулки с внутре1-<н:л(диаметром 30

MM с зеркальной внутренней поверхностью и двух вставленных в .<с.е кольц(эвых торцоRblx зеркал на расстоя-)ии 30 мм одно оТ другого. Радиус сопряжения поверхностей зеркал был равен 0,2 мм, 1И(,ToTЭ об )аботки зеркальных поверхностей 0,025 мкм, Koa(!

5 I0

20 ) 5

4Q

55 фициент отражения составил 98!,, что обеспечивало;7ежим воздушного охлаждения, СKopocrü охлаждения камеры можег быть отрегулирована скоростью подачи

Г<Г!Овал(7«1 1., а также поинуди1 ельным охлаж

ДЕНИЕМ (О".7ДУВ ВОЗД)ГХОМ ИЛИ ИСПОЛ ЬЗОВЭНИем жидкостного радиатора).

Б таблице показа<1ы результаты исследований механических сво:;CTB после обработки проволоки с помощью изВеcTHQI устройства и г.редлагаемого, Таким образом. Нз тзблицы Видно, что при дс)стижении одинаковых параметров

МИКРОТЬеа)1<)СТИ ПОСЛВ О»С ЭООТКИ ПРИ ОДИнаковой скорос-:и об173 лотки глубина обраooTKи с:. по IQ LLlh fo rl p<-. J 3 ra 8(48 "о $ ст()ОЙСТВЭ

00льше, а I rlè одинаковой Глубине об!)Эботки скорость обработки значительно выше. с!) о р ги у л а и - » Ã р е т е н и я

1. Способ лазерной обработки ц<тлиндри»еских магериалов, при;<отаром обрабать1ваемый материал поме0:,ают внутри цилиндри-еского отрэ><ателя с зеркальной внутренней поверхностью и coocHQ с ним и воздействуют на него пучком лазерного излучения, при агом излучение, отраженное от поверхности матсриалэ, i1 излучение, II7oL38I)ø88 мимо материала возвращают

Hi.: 8I о по()ерхность пссредс(вом зеркальной цилиндрической поверхности отоажаT8J.fI, О т л и а Ю Щ и и C. Я тЕм, "iTO, С ЦЕльЮ повь,шения зффективности лазерной обработки и повыш=-ния равномерности распределения лазерной знер.ии на поверхности обрабагь<ваемого мат риала, дополнительно возврашают на поверхность обрабатываемого материала излучение лазера, отраженное В сторон. торцов отражателя.

2. Устройс.во для лазерной обработки

:;илиндрических материалов, содержащее лазер, В7Г утый отражатель, выполненный в виде цилиндра с зес)кальной поверхностью с двумя г:зрцовыми атве)cтиями для подачи (767!)Эбатывае<:::ого материала и отВе!)стием для пода (и лазерноГО изл()чения на поверхность обрабатываемого I4318pvlaла, выполненным в бо1<овой стенке отражатйля, и механизм продольной подачи обрабать.ваемого матер".Эла, о т л и ч а 1о Щ е ес я тем, чт(!, 1.:,елью павыи)ения зфф8ктиВности У(е)38 17 ной абра ботK I позы ше ни я оэвнамеРности PacoI)6$838fll<5) JI338BHQA знерГии па повеохности сбрабать<вэемОГО мате(7иалй, <7H(дагlалнительно снабжено двумя торцовыми загнутыми отрэм<ателями

С ЗерКЭЛЬНЫМИ ПОВЕр>;НОС ЯМИ;.ОпряжЕНнb!ìè с зеpK!Iëü -Ioé пав- .p (Hоc)ь-о пе pr)ого

;)1 IIB>KBòåëв

1696228