Лазерная резка

Криогенная резка

Криорезка. Струя жидкого азота, выбрасываемая под высоким давлением, легко режет твердый материал, затем исчезает в воздухе.

Криогенная резка — сверхзвуковая струя жидкого азота, испускаемая под высоким давлением.

Это современная технология, которая может разрезать сверхтолстые и прочные материалы, недоступные другим видам резки. Криогенная резка является конкурентом для других высокотехнологических видов резки, таких как лазерная, плазменная и гидроабразивная резка. Струя жидкого азота имеет температуру от −150 до −179 °C и давление от 400 до 4000 кг/см².

Технология была разработана в 1990-х годах в Национальной инженерной лаборатории Айдахо (INEL) Ожидается, что криорезка выйдет в серийное производство в 2015—2020 годах

Преимущества криогенной резки

Резка всех видов материалов и металлов;

Высокая скорость реза;

Практически неограниченная толщина разрезаемого материала или металла;

Высокое качество реза толстого металла;

Относительная безопасность процесса.

Недостатки криогенной резки

Высокая стоимость оборудования (от $200 тыс. до $450 тыс. в зависимости от используемого давления);

В случае резки более 5—6 секунд, тонкий металл может буквально рассыпаться из-за быстрого охлаждения до сверхнизких температур.

Применение

NASA применяет криогенную резку в Космическом центре им. Кеннеди для прецизионного удаления теплозащитного покрытия с внутренних поверхностей твердотопливных ускорителей шаттлов.

Военно-морской флот использует её для удаления антикоррозионных покрытий с палуб, килей, антенн и защитных колпаков радаров.

Технология резки и раскроя материалов, использующая лазер высокой мощности и обычно применяемая на промышленных производственных линиях. Сфокусированный лазерный луч, обычно управляемый компьютером, обеспечивает высокую концентрацию энергии и позволяет разрезать практически любые материалы независимо от их теплофизических свойств. В процессе резки, под воздействием лазерного луча материал разрезаемого участка плавится, возгорается, испаряется или выдувается струей газа. При этом можно получить узкие резы с минимальной зоной термического влияния. Лазерная резка отличается отсутствием механического воздействия на обрабатываемый материал, возникают минимальные деформации, как временные в процессе резки, так и остаточные после полного остывания. Вследствие этого лазерную резку, даже легкодеформируемых и нежестких заготовок и деталей, можно осуществлять с высокой степенью точности. Благодаря большой мощности лазерного излучения обеспечивается высокая производительность процесса в сочетании с высоким качеством поверхностей реза. Легкое и сравнительно простое управление лазерным излучением позволяет осуществлять лазерную резку по сложному контуру плоских и объемных деталей и заготовок с высокой степенью автоматизации процесса.

Для лазерной резки металлов применяют технологические установки на основе твердотельных, волоконных лазеров и газовых CO2-лазеров, работающих как в непрерывном, так и в импульсно-периодическом режимах излучения. Промышленное применение газолазерной резки с каждым годом увеличивается, но этот процесс не может полностью заменить традиционные способы разделения металлов. В сопоставлении со многими из применяемых на производстве установок стоимость лазерного оборудования для резки ещё достаточно высока, хотя в последнее время наметилась тенденция к её снижению. В связи с этим процесс лазерной резки становится эффективным только при условии обоснованного и разумного выбора области применения, когда использование традиционных способов трудоемко или вообще невозможно.

Лазерная резка осуществляется путём сквозного прожига листовых металлов лучом лазера. Такая технология имеет ряд очевидных преимуществ перед многими другими способами раскроя:

Отсутствие механического контакта позволяет обрабатывать хрупкие и деформирующиеся материалы;

Обработке поддаются материалы из твердых сплавов;

Возможна высокоскоростная резка тонколистовой стали;

При выпуске небольших партий продукции целесообразнее провести лазерный раскрой материала, чем изготавливать для этого дорогостоящие пресс-формы или формы для литья;

Для автоматического раскроя материала достаточно подготовить файл рисунка в любой чертежной программе и перенести файл на компьютер установки, которая выдержит погрешности в очень малых величинах;

Обрабатываемые материалы

Для лазерной резки подходит любая сталь любого состояния, алюминий и его сплавы и другие цветные металлы. Обычно применяют листы из таких металлов:

Сталь от 0.2 мм до 20 мм

Нержавеющая сталь от 0.2 мм до 30 мм

Алюминиевые сплавы от 0.2 мм до 20 мм

Латунь от 0.2 мм до 12 мм

Медь от 0.2 мм до 15 мм

Для разных материалов применяют различные типы лазеров.

Лазер и его оптика (включая фокусирующие линзы) нуждаются в охлаждении. В зависимости от размеров и конфигурации установки, избыток тепла может быть отведен теплоносителем или воздушным обдувом. Вода, часто применяемая в качестве теплоносителя обычно циркулирует через теплообменник или холодильную установку.

Эффективность промышленных лазеров может варьироваться от 5% до 15%. Энергопотребление и эффективность будут зависеть от выходной мощности лазера, его рабочих параметров и того, насколько хорошо лазер подходит для конкретной работы. Величина необходимой затрачиваемой мощности, необходимой для резки, зависит от типа материала, его толщины, среды обработки, скорости обработки.

Электроэрозионная обработка (аббр. ЭЭО) — контролируемое разрушение электропроводного материала под действием электрических разрядов между двумя электродами, то есть обработка через электрическую эрозию.

Один из электродов является обрабатываемой деталью, другой — электрод-инструментом. Разряды производятся периодически, импульсно, так чтобы среда между электродами восстановила свою электрическую прочность. Для уменьшения эрозии электрод-инструмента для разрядов используются униполярные импульсы тока. Полярность зависит от длительности импульса, поскольку при малой продолжительности импульса преобладает эрозия анода, а при большой длительности импульса преобладает эрозия катода. Поэтому на практике используются оба способа подачи униполярных импульсов: с подключением детали к положительному полюсу генератора импульсов (т. н. включение на прямую полярность), и с подключением детали к отрицательному полюсу (т. н. включение на обратную полярность).Содержание [убрать]

Виды ЭЭО

Электроискровая обработка (ЭИсО)

Электроимпульсная обработка (ЭИмО)

прошивная - обработка профильным инструментом

вырезная - обработки непрофилированным электродом

Электроконтактная обработка (ЭКО) — обработка в жидкой среде и обработка на воздухе.

Электрочастотная обработка (ЭЧО)

Легирование и восстановление деталей (ЛВ)

Характеристики электрического разряда при ЭЭО

Электрический разряд между электродами идёт в несколько этапов: сначала происходит электрический пробой, который может сопровождаться искровыми разрядами; затем устанавливается дуговой разряд. Поэтому многие генераторы способны выдавать многоступенчатую форму импульса.

Частота импульсов и их длительность выбирается исходя из технологических требований к обрабатываемой поверхности. Длительность импульса обычно лежит в диапазоне 0,1.. 10−7 секунды, частота от 5 кГц до 0,5 МГц. Чем меньше длительность импульса, тем меньше шероховатость получаемой поверхности. Средний ток во время ЭЭО зависит от площади обрабатываемой поверхности. При площади 3600 мм² оптимальный ток приблизительно равен 100 А.

Особенности ЭЭО

Электрод-инструмент может иметь достаточно произвольную форму, что позволяет обрабатывать закрытые каналы, недоступные обычной механической обработке.

ЭЭО могут подвергаться любые токопроводящие материалы. Основные недостатки ЭЭО это невысокая производительность (скорость подачи обычно менее 1 мм/мин) и высокое энергопотребление.

В 1938 году советский инженер Л. А. Юткин показал, что серия электроискровых разрядов порождает формообразующие гидравлические удары, что положило начало электроискровой штамповке металлов, и стало следующим, после электродуговой сварки, шагом по развитию технологических методов формообразования электрическими разрядами.[1]

Дата добавления: 2015-04-24