Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6  7  8 | Следующая страница реферата

, от мощности лазерного излучения , его модового состава , поляризации и условий фокусировки ( фокусного расстояния линз, величины и направления расфокусировки).

В силу ряда причин , области режимов , обеспечивающих высокое качество кромки реза и высокую эффективность процесса , при лазерной резке металлов зачастую не совпадают .

Рис. 1.8 Параметры реза.

Параметры получаемого реза при лазерной резке металлов имеет много сходных характеристик с другими термическими способами резки.

Характеристики получаемого реза определяют следующие показатели (рис.

1.8 ): точность , неровность реза Rz , неперпендикулярность ( клиновидность ) j , протяженность зоны термического влияния b зтв, ширина верхнего реза bв , ширина нижнего реза bн , количество грата ( наплывы на нижней кромке разрезаемого материала ) .

При резке металлов непрерывным излучением лазера различают стационарный и нестационарный характер разрушения материала .

Значение скорости разрушения (р зависит от физико-химических свойств металлов. Весь диапазон скоростей лазерной резки металлов непрерывным излучением можно представить в виде : первой области режимов со скоростью ( <(р, соответствующий нестационарному механизму разрушения, второй - (> (р, cоответствующей стационарной скорости разрушения и третьей - ( < 0,5 м/мин, автогенный режим резки. Для алюминия автогенный режим резки не проявляется ( не воспламеняется ), при плотности излучения до 106 Вт/cм2. Это обусловлено наличием трудно удаляемой , термически прочной пленки AL2О3 в зоне расплава. Каждая из областей характеризуется определенными физическими условиями cуществования и показателями качества реза.

Нестационарный режим устанавливающийся при малых скоростях резки, является нежелательным и при резке его избегают, т. к. на кромке реза наблюдается значительное количество грата , ухудшающее качество обработки.

Рис. 1.9 Стадии разрушения при резке металлов непрерывным излучением на низких скоростях резки ( нестационарный режим ).

При нестационарном механизме разрушение протекает периодически, на передней кромке материала ( рис.1.9 ). После удаления очередной массы жидкого расплава из канала реза в нижней ее части вновь образуется расплав, т. к. из-за расширения сфокусированного лазерного излучения нижняя ее часть , протяженностью 2rл-x0 , постоянно находится в поле лазерного излучения.

На верхней кромке реза образуется расплавленный участок протяженностью xs . Зона этого расплавленного участка распространится на большее расстояние в направлении резки, чем переместится лазерный луч (характерно для малых скоростей резки ), т.е. xs > x0 .

Образовавшаяся ванна расплава не удаляется т.к. динамического воздействия потока вспомогательного газа оказывается недостаточно. В следующие моменты времени процесс плавления металла приводит к увеличению объема ванны и при достижении определенных размеров расплав удаляется из зоны обработки. Процессы разрушения материала далее периодически повторяются.

Стационарный механизм разрушения материала устанавливается при высоких скоростях резки , когда xs > x0 . Разрушение материала происходит только в непрерывном режиме , температурное поле вокруг движущегося лазерного источника постоянно.

Диапазон скоростей резки , при которых еще сохраняются борозды на поверхности реза , лежит в пределе (р < 2,5 м/мин для стального листа (нестационарный режим ). При слишком низких скоростях подачи образца (р < 0,5 м/мин, металл у кромок реза нагревается за счет механизма теплопроводности , достаточно , чтобы перейти в режим неуправляемой, автогенной резки, независимо от толщины разрезаемого материала. В этом случае металл горит по всей поверхности контакта с газовой струей , за счет экзотермической реакции окисления. Рез получается с сильно увеличенным по ширине размером , боковые стенки приобретают рваную форму.

Нагрев поверхности обрабатываемого металла. Воздействие лазерного излучения на металлы при резке характеризуются общими положениями, связанные с поглощением и отражением излучения, распространением поглощенной энергии по объему материала, за счет теплопроводности и др., а также специфическими для процесса резки особенностями.

На участке воздействия излучения металл нагревается до первой температуры разрушения - плавления. При дальнейшем поглощении излучения металл расплавляется и от участка воздействия излучения в объем материала начинает перемещаться фазовая граница плавления. Наряду с этим энергетическое воздействие лазерного излучения приводит к последующему повышению температуры образца, достигающей второй температуры - кипения.

Процессы нагревания весьма просты, если не учитывать изменение коэффициента поглощения с температурой. Скорость испарения экспоненциально зависит от температуры и максимального своего значения достигает при стационарной температуре испарения, когда скорости фазовых границ плавления и испарения одинаковы.

В зависимости от плотности мощности лазерного излучения количество расплавленного металла, стационарная температура, скорость плавления и испарения будут различными. Указанные параметры характеризуют процесс разрушения, и, следовательно, изменяя плотность мощности лазерного излучения и время его воздействия на материал, можно управлять этим процессом.

Значительное влияние на интенсивность процесса разрушения также оказывает поглощательная способность металлов, зависящая от температуры поверхности, длинны волны, поляризации и угла падения излучения на обрабатываемую поверхность.

Таким образом, при воздействии лазерного излучения на металлы возможны два механизма резки - плавление и испарение. Поверхность разрушения при этом, так называемый канал реза, существует по всей длине и перемещается со средней скоростью в направлении резки.

Практическое использование разрушения металлов посредством механизма испарения затруднено в связи с достаточно высокими энергозатратами на теплопроводность материала и необходимостью поддержания температуры металла на уровне температуры кипения.

Заметное снижение энергозатрат достигается использованием вспомогательного газа для удаления продуктов разрушения металла из канала реза.

Процесс нагрева поверхности материала лазерным излучением при отсутствии фазовых переходов описывается уравнениями ( 1.1, 1.2 ).

Падающее излучение поглощается в тонком приповерхностном слое по закону Буггера:

Рекомендуем скачать другие рефераты по теме: доклад по биологии, скачать сообщение, реферат по педагогике.





Предыдущая страница реферата | 1  2  3  4  5  6  7  8 | Следующая страница реферата