CS214900B2 - Přístroj pro zahajování mžikové termoehemické reakce na povrchu kovového obrobku - Google Patents

Description

Vynález se týká přístroje pro zahajování mžikové termoehemické reakce na povrchu kovového obrobku v relativním pohybu s tímto přístrojem, který obsahuje loupači stroj s loupači jednotkou, opatřenou nejméně jednou tryskou pro odokujňovací kyslík, jež má nejméně jeden vypouštěcí otvor a jejíž střední osa je namířena na povrch odokujňovaného kovového obrobku.

Vynález se zejména týká přístroje pro vytváření mžikových, popřípadě tzv. „letmých“ loupačích startů. Dosavadní přístroje používaly elektrických oblouků, takže vyžadovaly složitého příslušenství, jako kovový prášek nebo horké dráty. Byl také již navržen přístroj pro vytváření mžikových startů, který obsahoval laser a zařízení pro vytváření kyslíkového paprsku o vysoké intenzitě.

Přístroj podle vynálezu je upraven tak, že nemá zařízení pro vytváření kyslíkového paprsku o vysoké intenzitě.

Tohoto účelu se dosáhne podle vynálezu v podstatě tím, že na loupacím strojí je uložena laserová jednotka, se kterou je sdružena optická soustava pro zaostřování laserového svazku generovaného laserovou jednotkou na povrch obrobku u průsečíku průmětu střední osy trysky pro odo2 kujňovací kyslík s uvedeným povrchem, jakož i prostředky pro směrování laserového svazku po žádané délce napříč povrchu, vztaženo na směr pohybu obrobku.

Podle jednoho provedení vynálezu sestávají prostředky pro směrování laserového svazku po žádané délce napříč povrchu obrobku z otáčejícího mechanismu laserové jednotky a optické soustavy.

Podle druhého provedení vynálezu sestávají prostředky pro směrování laserového svazku po žádané délce napříč povrchu obrobku z pohyblivého uložení čočky a odrazného zrcadla.

Podle výhodného provedení vynálezu je laserovou jednotkou laser s kontinuální vlnou.

Podle dalšího provedení sestává laserová jednotka z impulsového laseru.

Podle jiného provedení sestává laserová jednotka z krystalu Nd—YAG.

Dále užívaným výrazem „proud odokujňovacího kyslíku“ se míní proud plynného kyslíku namířený šikmo na povrch obrobku a mající dostatečnou intenzitu, aby termochemicky odstranil povrchovou vrstvu kovu, obvykle do hloubky 1 až 8 mm, a provedl loupači zářez o šířce alespoň 25 mm. Proudy odokujňovacího kyslíku mají obvykle podobu clony, čili jsou plošné, avšak mohou být také okrouhlé nebo mít jakýkoliv jiný tvar.

Přístrojem podle vynálezu se dosáhne toho vyššího technického účinku, že zahajuje mžikový loupači zářez na povrchu kovového obrobku, který je v relativním pohybu vůči tomuto loupacímu přístroji. To znamená, že relativní pohyb mezi odokujňovacím přístrojem a obrobkem nemusí být pro zahájení odokujňovací reakce přerušen.

Přístroj podle vynálezu dosahuje tohoto mžikového, čili „letmého” zahájení, aniž je nutno· užít kovových drátů nebo tyčí, elektrod pod proudem, kovového prášku něho rozšířovacích trysek s kyslíkem ΰ vysoké intenzitě.

Přístroj podle vynálezu je schematicky znázorněn na přiložených výkresech.

Obr. 1 je pohled ze strany na výhodné provedení přístroje podle vynálezu pro vytváření mžikových loupačích zářezů.

Obr. 2 je za vynechání loupači jednotky pohled zpředu na obr. 1 a znázorňuje výhodné uspořádání pro použití laseru k postupnému zahřívání řady bodů na povrchu obrobku na jejich kyslíkovou zápalnou teplotu.

Obr. 3 je jiné provedení přístroje podle vynálezu.

Obr. 4 znázorňuje tvar loupacího zářezu, když se pro mžikový start užije uspořádání podle obr. 3.

Na obr. 1 je laserová jednotka 1, obsahující zaostřovací čočku 4, uložena na neznázorněném rámu loupacího stroje a umístěna tak, že laserový svazek R dopadá na povrch obrobku W v bodě A, což je bod, kde má začít loupači zářez. Loupači jednotka 3 sestává z obvyklého horního, popřípadě spodního předehřívacího bloku 12 a 13, které mohou být opatřeny řadami předehřívacích otvorů 14 a 15 s předběžným nebo dodatečným míšením a vhodnými průchody pro plyn. Štěrbina trysky 16 pro odokujňovací kyslík je tvořena spodním povrchem 17 horního předehřívacího bloku 12 a horním povrchem 16 dolního předehřívacího bloku 13. Štěrbinovitá kyslíková tryska 16 je zakončena vypouštěcím otvorem 19.

Pro zahájení termochemícké reakce může být bod A poněkud před oblastí ohraničenou přímými průměty povrchů 17 a 16 na povrch obrobku nebo může s touto oblastí splývat. Kyslík a topný plyn se přivádějí do loupači jednotky 3 přívodními potrubími 20 a 21 nebo jinými známými pomůckami.

Přístroj znázorněný na obr. 1 pracuje následovně: Nejdříve se zapálí předehřívači plameny, vycházející z loupači jednotky 3 tím, že se vyvolá proudění topného plynu z řady předehřívacích otvorů 14 a 15 a slabý proud plynného kyslíku otvorem 19. Předehřívací plameny jsou vyznačeny čarami 22. Mezi loupacím přístrojem a obrobkem je relativní pohyb. Těsně před tím, než vadná oblast, která má být odokujněna, na povrchu obrobku W dosáhne bodu A, nastaví se proud kyslíku z otvoru 19 na odokujňovací množství. Současně s tím nebo těsně po tom se spustí laserový svazek R, čímž bod A okamžitě nabude kyslíkové zápalné teploty a vyvolá mžikový začátek loupacího zářezu v bodu A. Laserový svazek se pak směřuje napříč povrchu obrobku, vztaženo na směr jeho postupu, a způsobí, že se odokujňovací reakce roztáhne do žádané šířky tím, že sleduje dráhu zahřátou laserem. Proud odokujňovacího kyslíku se udržuje tak dlouho, dokud je zapotřebí provádět loupači zářez. Laserový svazek může být odpojen, jakmile loupači zářez dosáhne své žádané šířky.

Po zahájení loupači reakce v žádané šířce může být vyvolán relativní pohyb v těch případech, kdy se nepožaduje letmý start. Letmý start je takový start, který nastává u obrobku pohybujícího se vůči loupacímu přístroji normální loupači rychlostí.

Obr. 2 a 3 znázorňují dvě provedení pro užití laseru k zahřátí dráhy žádané délky na povrchu obrobku na její kyslíkovou zápalnou teplotu. Laser 1 a jeho optická soustava je v chodu a natáčí se v úhlu fi, čímž laserový svazek R zahřívá spojitou řadu bodů a vytvořuje na povrchu kovového obrobku dráhu mezi body A a B, která se zahřeje na její kyslíkovou zápalnou teplotu. Místo natáčení laseru může být svazek R opticky směrován tak, aby probíhal drahou mezi body A a B.

Na obr. 3 jsou znázorněny pomůcky pro směrování laserového svazku v provedení odrazného zrcadla M a čočky 4, které jsou posuvné do poloh M‘ a 4‘.

Laser použitý v obr. 2 a 3 je s výhodou typu s kontinuální vlnou. Lze však také užít impulsového laseru, v kterémžto případě se řada těsně sousedících míst mezi body A a B uvede na kyslíkovou zápalnou teplotu. Jednotlivá místa splynou dohromady, když se počne vypouštět kyslík. Je zřejmé, že stejného výsledku lze dosáhnout i jinými úpravami, a že lze také užít většího počtu laserů.

Obr. 4 znázorňuje tvar loupacího zářezu vytvořeného přístrojem podle vynálezu, když se provede letmý start za použití jediného laseru a uspořádání znázorněného na obr. 2 nebo 3. Začátek zářezu je v bodě A a postupuje do bodu B v důsledku relativního pohybu mezi loupacím přístrojem a obrobkem W. Ploška 101 znázorňuje loupači zářez.

Přístroje podle vynálezu lze užít pro vytváření běžných loupačích zářezů s plošným proudem kyslíku, tj. lze odokujnit celý povrch; lze také provádět jednotlivé bezotřepové loupači zářezy o šířce rovné šířce loupači trysky nebo větší a lze také provádět široké místní loupači zářezy, jestliže se několik loupačích jednotek uloží společně vedle sebe,

Claims (6)

1. PREDMET

   1. Přístroj pro zahajování mžikové termochemické reakce na povrchu kovového obrobku v relativním pohybu s tímto přístrojem, který obsahuje loupači stroj s loupači jednotkou, opatřenou nejméně jednou tryskou pro odokujňovací kyslík, jež má nejméně jeden vypouštěcí otvor a jejíž střední osa je namířena na povrch odokujňovacího kovového obrobku, vyznačující se tím, že na loupacím stroji je uložena laserová jednotka (1), se kterou je sdružena optická soustava (4, 4‘, M, M‘) pro zaostřování laserového svazku (R, R‘j generovaného laserovou jednotkou (lj na povrch (A, B) obrobku (W) u průsečíku průmětu střední osy trysky (16) pro odokujňovací kyslík s uvedeným povrchem, jakož i prostředky pro směrování laserového svazku (R, R‘J po žádané délce napříč povrchu (A, B), vztaženo ňa směr pohybu óbrobku (W).
2. 2. Přístrůj podle bodu 1, vyznačující se

   VYNÁLEZU tím, že prostředky pro směrování laserového svazku (R, R‘j po žádané délce napříč povrchu (A, BJ obrobku (Wj sestávají z otáčejícího mechanismu laserové jednotky (1) a optické soustavy (4).
3. 3. Přístroj podle bodu 1, vyznačující se tím, že prostředky pro směrování laserového svazku (R, R‘j po žádané délce napříč povrchu (A, Bj obrobku (W) sestávají z pohyblivého uložení čočky (4, 4‘J a odrazného zrcadla (M, M‘j.
4. 4. Přístroj podle bodů 1, 2 nebo 3, vyznačující se tím, že laserová jednotka (1) je laser s kontinuální vlnou.
5. 5. Přístroj podle bodů 1, 2 nebo 3, vyznačující se tím, že laserová jednotka (1) sestává z impulsového laseru.
6. 6. Přístroj podle bodů 1, 2 nebo 3, vyznačující se· tím, že laserová jednotka (1) sestává z krystalu Nd—YAG.