ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ПАТЕНТНО-ИНФОРМАЦИОННЫЙ ПОИСК 8
1.1. Патентный обзор 8
1.2. Лазер. Принцип действия 24
1.3. Лазерная резка меди 26
1.4. Виды лазеров 29
1.5. Физические процессы 32
1.6. Газолазерная резка непрерывным излучением 37
1.7. Газолазерная резка импульсно-периодическим излучением 39
1.8. Технология лазерной резки 40
ГЛАВА 2. ОПИСАНИЕ УСТАНОВКИ 53
Описание методики исследования 55
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 57
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 81
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 82
Успехи по созданию и применению лазерной резки на практике за период почти 40 лет поистине превзошли все ожидания. Уже в 1962 г., спустя лишь 1,5 года после создания первого лазера, фирма «Спектра физикс» (США) поставила на рынок первые коммерческие лазеры. Множество модификаций и типов конструкций лазеров трудно поддается учету и анализу. Самый миниатюрный лазер имеет длину несколько микрон, самая крупная по габаритам лазерная установка «Нова» в Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора в США — 137 м и суммарную мощность 1014 Вт.
Области применения лазеров и лазерной техники еще более многочисленны, чем разнообразие их конструкций. Всего насчитывается несколько сотен областей использования лазеров на практике. Наиболее массовой областью использования лазерной техники является в настоящее время лазерная обработка материалов, в основе которой лежит в большинстве случаев тепловое воздействие лазерного излучения.
Создание в 70-х гг. газовых лазеров непрерывного действия повышенной мощности (свыше 1 кВт) открыло новые перспективы в применении лазерной техники. С их появлением область использования лазерного луча для обработки материалов расширилась от микроэлектроники и приборостроения до многих энерго- и материалоемких отраслей промышленности, таких как машиностроение, электротехническая промышленность, металлургия и т.д. Высокие плотности мощности лазерного излучения, существенно превосходящие другие источники энергии (до 108-109 Вт/см в непрерывном режиме и до 1016-1017 Вт/см в импульсном режиме), позволяют не только значительно увеличить производительность обработки, но и получать качественно новые результаты по свойствам обрабатываемых материалов.
1. Высокая концентрация подводимой энергии и локальность. Это позволяет произвести обработку только локального участка материала без нагрева остального объема и нарушения его структуры и свойств, что приводит к минимальному короблению деталей. В результате достигаются экономические и технологические преимущества. Кроме того, высокая концентрация подводимой энергии позволяет провести нагрев и охлаждение обрабатываемого объема материала с большими скоростями при очень малом времени воздействия. В результате открывается возможность получения уникальной структуры и свойств обработанной поверхности.
2. Высокая технологичность лазерного луча, что подразумевает возможность регулирования параметров обработки в очень широком интервале режимов, легкость автоматизации процесса, возможность обработки на воздухе, исключение механического воздействия на обрабатываемый материал, отсутствие вредных отходов, возможность транспортировки излучения и др.
В результате удается реализовать такой широкий круг технологических процессов и методов обработки материалов (сварка, наплавка, маркировка, закалка, резка и др.), который недоступен другим видам инструмента.
Благодаря созданию надежного и достаточно экономичного лазерного оборудования в 70-80-х гг. возникла новая промышленная технология — лазерная технология обработки материалов.
Лазерная резка стальных листов толщиной до 6 мм по сложному контуру является наиболее распространенным технологическим процессом лазерной обработки в промышленности. Ее применяют для вырезки таких деталей, как прокладки, кронштейны, панели, приборные щитки, двери, декоративные решетки, дисковые пилы. Весьма эффективным оказалось применение лазерной резки фигурных изделий на стадии освоения новой продукции, так как из-за высокой гибкости лазерного оборудования значительно сокращаются сроки освоения изделий. В этих условиях лазерная резка экономичнее резки водяной струей и эрозионной проволокой. В настоящее время высокими темпами развивается резка пространственных изделий.
В данной выпускной квалификационной работе рассмотрены разные режимы для резки медных изделий толщиной 0,5 мм и 0,8 мм. При резке медного листа толщиной 0,5 мм никаких проблем не возникло. При резке медного листа толщиной 0,8 мм в режимах «3. P = 1 кВт, 0 = 25 мм/с, p = 7 атм., газ - воздух»и «4. P = 1 кВт, 0 = 30 мм/с, p = 7 атм., газ - воздух» образцы получались недорезанными. Эту проблему удалось решить в режиме «10. P = 1 кВт, 0 = 25 мм/с, p = 7 атм., газ - воздух, с предварительным нагревом». В данном случае с помощью предварительного нагрева удалось повысить поглощательную способность меди и выполнить установленную задачу.
По результатам экспериментов наименьшая ширина реза получилась в режиме резки P = 1,2 кВт, 0 = 30 мм/с, p = 7 атм., газ - воздух. Наименьшая зона термического термического влияния получилась в режиме P =1,2 кВт, 0 = 30 мм/с, p = 13 атм., газ - кислород. Наименьший размер грата получилась в режиме резки P = 1,2 кВт, 0 = 30 мм/с, p = 7 атм., газ - воздух.
