RU109686U1 - INSTALLATION FOR GAS-LASER CUTTING - Google Patents
INSTALLATION FOR GAS-LASER CUTTING Download PDFInfo
- Publication number
- RU109686U1 RU109686U1 RU2011118942/02U RU2011118942U RU109686U1 RU 109686 U1 RU109686 U1 RU 109686U1 RU 2011118942/02 U RU2011118942/02 U RU 2011118942/02U RU 2011118942 U RU2011118942 U RU 2011118942U RU 109686 U1 RU109686 U1 RU 109686U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- mirror
- annular
- cut
- axis
- nozzle
- Prior art date
Links
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
1. Установка для газолазерной резки, содержащая коротковолновый генератор лазерного излучения со сплошным выходным пучком и длинноволновый генератор лазерного излучения с кольцевым выходным пучком, оптическую систему, газооптическую головку с сопловым устройством, состоящим из центрального конического сопла для подачи двухлучевого лазерного излучения и коаксиально ему расположенного кольцевого сопла для подачи технологического газа, при этом оптическая система длинноволнового генератора содержит кольцевое отражающее поворотное зеркало, двухзеркальный фокусирующий объектив с кольцевыми отражающими зеркалами, а оптическая система коротковолнового генератора содержит плоское поворотное зеркало, оптическая ось которого направлена на отражающее зеркало, установленное внутри и по оси кольцевого отражающего поворотного зеркала, причем оптические оси зеркал совпадают с осью конического сопла, отличающаяся тем, что кольцевое сопло для подачи технологического газа выполнено суженным-расширенным с косым срезом на выходе, обращенным к оси симметрии сопел, при этом косой срез выполнен под углом от 5° до 40° относительно плоскости его прямого среза. ! 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что фокусирующая линза коротковолнового генератора установлена внутри двухзеркального объектива длинноволнового генератора в корпусе с возможностью осевого перемещения вдоль фронта реза на толщину разрезаемого материала. 1. Installation for gas laser cutting, comprising a shortwave laser radiation generator with a continuous output beam and a longwave laser radiation generator with an annular output beam, an optical system, a gas-optical head with a nozzle device consisting of a central conical nozzle for supplying a two-beam laser radiation and an annular ring coaxial to it nozzles for supplying process gas, while the optical system of the long-wave generator contains an annular reflective rotary a mirror, a two-mirror focusing lens with annular reflective mirrors, and the optical system of the short-wavelength generator contains a flat rotary mirror, the optical axis of which is directed to the reflective mirror mounted inside and along the axis of the annular reflective rotary mirror, the optical axes of the mirrors coinciding with the axis of the conical nozzle, characterized in that the annular nozzle for supplying the process gas is made narrowed-expanded with an oblique cut at the outlet facing the axis of symmetry of the nozzles, while the soya slice is made at an angle of 5 ° to 40 ° relative to the plane of its direct cut. ! 2. Installation according to claim 1, characterized in that the focusing lens of the short-wavelength generator is mounted inside the two-mirror lens of the long-wavelength generator in the housing with the possibility of axial movement along the front of the cut to the thickness of the material being cut.
Description
Полезная модель относится к области обработки лучом лазера преимущественно металлических материалов больших толщин.The utility model relates to the field of laser beam processing of predominantly metallic materials of large thicknesses.
Известна установка для осуществления способа резки толстых металлических листов (патент РФ №2350445, МПК В23К 26/38, опубликовано: 27.03.2009), содержащая камеру, патрубок, подающий кислород в камеру, сверхзвуковое устройство, сопло, через которое истекает струя кислорода на разрезаемый лист, лазерный луч, фокусирующую линзу. В камеру через патрубок подается под давлением кислород. Истекающая из камеры через сверхзвуковое сопло струя кислорода попадает на разрезаемый лист. Лазерный луч фокусируется линзой и, проходя соосно через сверхзвуковое сопло, падает на разрезаемый лист. При этом фокус лазерного луча находится выше поверхности листа, и диаметр пятна излучения на поверхности листа превышает диаметр струи кислорода. Мощность излучения выбирают такой, чтобы лазерный луч нагревал разрезаемый материал до температуры большей, чем температура горения, но меньшей, чем температура плавления. Толщину разрезаемых листов задают условием H/Da ≤(0,8-1,2)Р/Р∞+5, где Н - толщина разрезаемого листа, мм. Da - выходной диаметр сопла, мм. Определенный выбор параметров резки, а именно величины давления в камере сопла и величины зазора между выходным сечением сопла и разрезаемым листом, позволяет повысить качество поверхности реза.A known installation for implementing the method of cutting thick metal sheets (RF patent No. 2350445, IPC V23K 26/38, published: 03/27/2009), comprising a chamber, a pipe supplying oxygen to the chamber, a supersonic device, a nozzle through which an oxygen stream flows to the cut sheet, laser beam, focusing lens. Oxygen is supplied under pressure to the chamber through the pipe. A stream of oxygen flowing out of the chamber through a supersonic nozzle enters the cut sheet. The laser beam is focused by the lens and, passing coaxially through the supersonic nozzle, falls on the cut sheet. In this case, the focus of the laser beam is located above the sheet surface, and the diameter of the radiation spot on the sheet surface exceeds the diameter of the oxygen jet. The radiation power is chosen such that the laser beam heats the material being cut to a temperature greater than the combustion temperature, but lower than the melting temperature. The thickness of the cut sheets is set by the condition H / D a ≤ (0.8-1.2) P / P ∞ +5, where N is the thickness of the cut sheet, mm. D a - output diameter of the nozzle, mm A certain selection of cutting parameters, namely, the pressure in the nozzle chamber and the gap between the exit section of the nozzle and the cut sheet, allows to improve the quality of the cut surface.
Известен способ лазерной резки (Патент Японии JP №11104879, МПК В23К 26/00, 26/06, 26/14, опубликовано 1999.), в котором сфокусированный лазерный луч падает на разрезаемый лист, соосно с лучом подается струя кислорода через коническое сопло. Для повышения эффективности удаления расплава из канала реза и повышения толщины разрезаемых листов устройство содержит дополнительное кольцевое сопло, концентричное первому, через которое также подается кислород. Данное решение путем лучшего продувания канала позволяет повысить толщину разрезаемых листов по сравнению со случаем, когда кольцевое сопло отсутствует. Известный способ не позволяет разрезать материалы больших толщин. В данном решении канал реза формируется лазерным лучом, сфокусированным на поверхность листа. При этом размер пятна излучения на поверхности листа меньше, чем диаметр газовой струи. С повышением толщины разрезаемых листов необходимо повышать расход кислорода через канал реза и давление кислорода в камере сопла. Повышение давления в камере приводит к избыточной концентрации кислорода в верхней части канала. Поскольку ширина канала реза меньше диаметра струи кислорода, в верхней части канала возникает неконтролируемое самопроизвольное горение разрезаемого материала в направлении боковых стенок канала, затем горение распространяется на всю толщину листа. При этом шероховатость стенок канала значительно возрастает и качество реза ухудшается.A known method of laser cutting (Japanese Patent JP No. 11104879, IPC B23K 26/00, 26/06, 26/14, published 1999.), in which a focused laser beam falls on a cut sheet, an oxygen stream is supplied coaxially with the beam through a conical nozzle. To increase the efficiency of removing the melt from the cut channel and increase the thickness of the cut sheets, the device contains an additional annular nozzle concentric with the first, through which oxygen is also supplied. This solution by better blowing the channel allows you to increase the thickness of the cut sheets compared with the case when the annular nozzle is missing. The known method does not allow to cut materials of large thicknesses. In this solution, the cut channel is formed by a laser beam focused on the surface of the sheet. In this case, the size of the radiation spot on the sheet surface is smaller than the diameter of the gas jet. With an increase in the thickness of the cut sheets, it is necessary to increase the oxygen consumption through the cut channel and the oxygen pressure in the nozzle chamber. An increase in pressure in the chamber leads to an excess oxygen concentration in the upper part of the channel. Since the width of the cut channel is smaller than the diameter of the oxygen stream, uncontrolled spontaneous combustion of the cut material in the direction of the side walls of the channel occurs in the upper part of the channel, then combustion extends to the entire thickness of the sheet. At the same time, the roughness of the channel walls increases significantly and the quality of the cut deteriorates.
Известна установка для реализации способа газолазерной резки (патент РФ №2025244, МПК5 В23К 26/00, опубликовано: 30.12.1994) наиболее близкая к предлагаемой полезной модели и принятая за прототип, содержащая генераторы лазерного излучения - коротковолновый со сплошным выходным пучком и длинноволновый с кольцевым выходным пучком, оптическую систему, газооптическую головку с сопловым устройством, состоящим из центрального конического сопла для подачи двухлучевого лазерного излучения и коаксиально ему расположенного кольцевого сопла для подачи технологического газа, при этом оптическая система длинноволнового лазера содержит кольцевое отражающее поворотное зеркало, двухзеркальный фокусирующий объектив с кольцевыми отражающими зеркалами, а оптическая система коротковолнового лазера содержит плоское поворотное зеркало, оптическая ось которого направлена на отражающее зеркало, установленное внутри и по оси кольцевого отражающего поворотного зеркала, оптические оси зеркал совпадают с осью конического сопла. В начальной момент в зону реза направляют коротковолновый лазерный луч, а затем коаксиально ему направляют кольцевой луч длинноволнового лазера фокусируют их на обрабатываемой поверхности, а технологический газ подают в зону воздействия лазерных лучей через наружное кольцевое коническое сопло. Плотность мощности излучения регулируют в зависимости от соотношений мощности и диаметров фокальных пятен лучей. Однако в известной установке скорость газа, истекающего из сужающегося конического сопла, ограничена и не может быть больше скорости звука, что не позволяет прорезать материалы больших толщин и, кроме того, поверхность реза получается недостаточно высокого качества.A known installation for implementing the method of gas laser cutting (RF patent No. 2025244, IPC 5 V23K 26/00, published: 12/30/1994) is closest to the proposed utility model and adopted as a prototype containing laser radiation generators - short-wave with a continuous output beam and long-wave with an annular output beam, an optical system, a gas-optic head with a nozzle device consisting of a central conical nozzle for supplying a two-beam laser radiation and an annular nozzle coaxially disposed to supply laser radiation gas, the optical system of the long-wave laser contains an annular reflective rotary mirror, a two-mirror focusing lens with annular reflective mirrors, and the optical system of the short-wave laser contains a flat rotary mirror, the optical axis of which is directed to the reflective mirror mounted inside and along the axis of the annular reflective rotary mirror , the optical axis of the mirrors coincide with the axis of the conical nozzle. At the initial moment, a short-wave laser beam is directed into the cutting zone, and then a ring beam of the long-wave laser is coaxially directed to it, they are focused on the surface to be treated, and the process gas is supplied to the zone of laser radiation through the outer ring conical nozzle. The radiation power density is regulated depending on the ratio of power and the diameter of the focal spots of the rays. However, in the known installation, the speed of the gas flowing from the tapering conical nozzle is limited and cannot be greater than the speed of sound, which does not allow cutting through materials of large thicknesses and, in addition, the cut surface is not of high enough quality.
Технический результат, на достижение которого направлена предлагаемая полезная модель, заключается в увеличение глубины реза и толщины прорезаемого материала, в повышение качества поверхности реза, а именно, уменьшение ее шероховатости и отсутствие грата.The technical result, which the proposed utility model is aimed at, is to increase the depth of cut and thickness of the material being cut, to increase the quality of the surface of the cut, namely, to reduce its roughness and lack of burr.
Технический результат достигается тем, что в установке для газолазерной резки, содержащей генераторы лазерного излучения -коротковолновый со сплошным выходным пучком и длинноволновый с кольцевым выходным пучком, оптическую систему, газооптическую головку с сопловым устройством, состоящим из центрального конического сопла для подачи двухлучевого лазерного излучения и коаксиально ему расположенного кольцевого сопла для подачи технологического газа, при этом оптическая система длинноволнового лазера содержит кольцевое отражающее поворотное зеркало, двухзеркальный фокусирующий объектив с кольцевыми отражающими зеркалами, а оптическая система коротковолнового лазера содержит плоское поворотное зеркало, оптическая ось которого направлена на отражающее зеркало, установленное внутри и по оси кольцевого отражающего поворотного зеркала, оптические оси зеркал совпадают с осью конического сопла, новым является то, что кольцевое сопло для подачи технологического газа выполнено сужающее - расширяющимся с косым срезом на выходе, обращенным к оси симметрии сопел, при этом косой срез выполнен под углом от 5 до 40 относительно плоскости его прямого среза.The technical result is achieved by the fact that in the installation for gas laser cutting, containing laser radiation generators - short-wave with a continuous output beam and long-wave with an annular output beam, an optical system, a gas-optical head with a nozzle device consisting of a central conical nozzle for supplying two-beam laser radiation and coaxially an annular nozzle for supplying process gas to it, while the optical system of the long-wave laser contains an annular reflecting a door mirror, a two-mirror focusing lens with annular reflective mirrors, and the optical system of the short-wave laser contains a flat rotary mirror, the optical axis of which is directed to the reflective mirror mounted inside and along the axis of the annular reflective rotary mirror, the optical axis of the mirrors coincide with the axis of the conical nozzle, is new the fact that the annular nozzle for supplying the process gas is made narrowing - expanding with an oblique cut at the exit facing the axis of symmetry of the nozzles, while oblique slice is made at an angle from 5 to 40 relative to the plane of its direct cut.
Фокусирующая линза коротковолнового лазера установлена внутри двухзеркального объектива длинноволнового лазера в корпусе с возможностью осевого перемещения с возможностью осевого перемещения вдоль фронта реза на толщину разрезаемого материала.The focusing lens of the short-wave laser is mounted inside the two-mirror lens of the long-wave laser in the housing with the possibility of axial movement with the possibility of axial movement along the front of the cut to the thickness of the material being cut.
На фиг.1 представлена схема установки для газолазерной резки.Figure 1 presents the installation diagram for gas laser cutting.
На фиг.2 - сопловое устройство газооптической головки.Figure 2 - nozzle device of the gas-optical head.
Установка содержит два генератора лазерного излучения -коротковолновый 1 и длинноволновый 2 с кольцевым выходным пучком, оптическую систему, газооптическую головку 3 с сопловым устройством 4, состоящим из центрального конического сопла 5 и сверхзвукового сужающе-расширяющегося кольцевого сопла 6 с косым срезом 7, и системы подачи технологического газа» 8. Оптическая система длинноволнового лазера 2 содержит кольцевое отражающее поворотное зеркало 9, двухзеркальный фокусирующий объектив 10 с кольцевыми отражающими зеркалами 11 и 12. Оптическая система коротковолнового лазера 1 содержит плоское поворотное зеркало 13, оптическая ось которого направлена на отражающее зеркало 14, установленное внутри и по оси кольцевого отражающего поворотного зеркала 9. Оптические оси зеркал 9 и 14 совпадают с осью конического сопла 5. Фокусирующая линза 15 коротковолнового лазера установлена внутри двухзеркального объектива 10 длинноволнового лазера 2 в корпусе 16 с возможностью осевого перемещения.The installation contains two laser radiation generators - short-wave 1 and long-wave 2 with an annular output beam, an optical system, a gas-optical head 3 with a nozzle device 4 consisting of a central conical nozzle 5 and a supersonic taper-expanding ring nozzle 6 with an oblique cut 7, and a feed system process gas "8. The optical system of the long-wave laser 2 contains an annular reflective rotary mirror 9, a two-mirror focusing lens 10 with annular reflective mirrors 11 and 12. Optical The shortwave laser system 1 contains a flat rotary mirror 13, the optical axis of which is directed to the reflective mirror 14 mounted inside and along the axis of the annular reflective rotary mirror 9. The optical axes of the mirrors 9 and 14 coincide with the axis of the conical nozzle 5. The focusing lens 15 of the shortwave laser is mounted inside the two-mirror lens 10 of the long-wave laser 2 in the housing 16 with the possibility of axial movement.
Установка работает следующим образом. Лазерный луч коротковолнового лазера 1 направляют на отражающее поворотное зеркало 13, отражающее зеркало 14 и от него луч направляется в объектив 10 на фокусирующую линзу 15 и через центральное коническое сопло 5 импульсно с амплитудой, равной толщине прорезаемого материала, в зону реза 17. Фокусирующая линза 15 коротковолнового лазера установлена внутри двухзеркального объектива длинноволнового лазера в корпусе с возможностью осевого перемещения с возможностью осевого перемещения вдоль фронта реза на толщину разрезаемого материала. Лазерный кольцевой пучок длинноволнового лазера 2 направляют на отражающее зеркало 13 и от него в фокусирующий объектив 10, в котором луч отражается кольцевыми зеркалами 11 и 12 и также направляется через центральное коническое сопло 5 в зону реза 17. Одновременно из системы подачи технологического газа 8 в кольцевое сопло 6 под высоким давлением подается технологический газ, который, истекая из сверхзвукового кольцевого сопла 6 с косым срезом 7 на выходе, поджимается и в виде высокоскоростной сверхзвуковой струи воздействует на зону реза 17 обрабатываемого материала 18, образуя фронт реза 19.Installation works as follows. The laser beam of the short-wave laser 1 is directed to a reflective rotary mirror 13, a reflective mirror 14, and from there the beam is directed to the lens 10 to the focusing lens 15 and through the central conical nozzle 5 is pulsed with an amplitude equal to the thickness of the cut material to the cutting zone 17. Focusing lens 15 a short-wave laser is mounted inside a two-mirror lens of a long-wave laser in the housing with the possibility of axial movement with the possibility of axial movement along the cutting front to the thickness of the material being cut. The laser ring beam of the long-wave laser 2 is directed to and from the reflecting mirror 13 and into the focusing lens 10, in which the beam is reflected by the ring mirrors 11 and 12 and is also directed through the central conical nozzle 5 to the cutting zone 17. At the same time, from the process gas supply system 8 to the ring the nozzle 6 is supplied with high pressure process gas, which, flowing out of the supersonic annular nozzle 6 with an oblique cut 7 at the outlet, is compressed and acts as a high-speed supersonic jet on the cut zone 17 raw material 18, forming the front of the cut 19.
Газолазерную резку листовых материалов осуществляют воздействием на зону реза двумя лазерными лучами с различной длиной волны, проходящими через отверстие в коническом сопле 5, фокусируют их на обрабатываемую поверхность, при этом коротковолновый луч подают импульсно с частотой (20-210) Гц и амплитудой, равной толщине прорезаемого материала, длинноволновой луч, фокусируют в виде кольца вокруг пятна коротковолнового. Технологический газ (активный кислород, воздух или смесь (О+N или пассивный - азот, аргон) подают через кольцевое сужающе-расширяющееся сверхзвуковое сопло с косым срезом, обращенным тупым углом к оси симметрии лазерных лучей. Струя газа поджимается к оси, при этом увеличивается ее скорость и интенсивность воздействия на разрезаемый материал. Высокоскоростная сверхзвуковая струя технологического газа обеспечивает необходимую глубину реза и высокое качество его поверхности.Gas-laser cutting of sheet materials is carried out by exposing the cutting zone to two laser beams with different wavelengths passing through the hole in the conical nozzle 5, focusing them on the surface to be treated, while the short-wave beam is pulsed with a frequency of (20-210) Hz and an amplitude equal to the thickness the material being cut, a long-wave beam, is focused in the form of a ring around a short-wave spot. A process gas (active oxygen, air, or a mixture (O + N or passive — nitrogen, argon) is fed through an annular tapering-expanding supersonic nozzle with an oblique cut, obtuse to the axis of symmetry of the laser beams. The gas jet is compressed to the axis, while increasing its speed and intensity of impact on the material being cut.High-speed supersonic jet of the process gas provides the necessary depth of cut and high quality of its surface.
Таким образом, за счет совместного двухлучевого воздействия коротковолновых и длинноволновых лазерных лучей и сверхзвуковой струи технологического газа, направленной в зону реза с поджатием за счет косого среза сопла, достигается интенсификация процесса газолазерной резки материалов большой толщины с высоким качеством поверхности реза.Thus, due to the combined two-beam effect of short-wave and long-wave laser beams and a supersonic jet of process gas directed into the cutting zone with compression due to the oblique nozzle exit, the gas-laser cutting of large thickness materials with high quality of the cutting surface is intensified.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011118942/02U RU109686U1 (en) | 2011-05-11 | 2011-05-11 | INSTALLATION FOR GAS-LASER CUTTING |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2011118942/02U RU109686U1 (en) | 2011-05-11 | 2011-05-11 | INSTALLATION FOR GAS-LASER CUTTING |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU109686U1 true RU109686U1 (en) | 2011-10-27 |
Family
ID=44998303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2011118942/02U RU109686U1 (en) | 2011-05-11 | 2011-05-11 | INSTALLATION FOR GAS-LASER CUTTING |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU109686U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2741035C1 (en) * | 2020-07-21 | 2021-01-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный технический университет" | Laser optical head |
-
2011
- 2011-05-11 RU RU2011118942/02U patent/RU109686U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2741035C1 (en) * | 2020-07-21 | 2021-01-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тверской государственный технический университет" | Laser optical head |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2580180C2 (en) | Laser cladding method and apparatus therefor | |
| KR101678707B1 (en) | Laser cutting method and laser cutting equipment | |
| US3679863A (en) | Thermal cutting apparatus | |
| KR100584310B1 (en) | Method and apparatus for processing material with laser beam injected into injection liquid | |
| EP2174744B1 (en) | Laser working nozzle | |
| CN101148760B (en) | Technique for manufacturing inner-light powder-supplying by laser machining forming and inner-light powder-supplying spray head | |
| WO2013039161A1 (en) | Method and device for laser cutting process | |
| US20080127891A1 (en) | Concave laser-resurfaced part, method and device for producing it | |
| US20220168841A1 (en) | Method for flame cutting by means of a laser beam | |
| WO2017043460A1 (en) | Laser processing method and laser processing device for minimizing incidence of self-burning | |
| CN113695766B (en) | Laser cutting head with variable light spot track shape and cutting process thereof | |
| CN108500468A (en) | A kind of method of curved profile laser deburring | |
| RU2466842C1 (en) | Method of laser gas bonding and plant to this end | |
| CN110125532B (en) | Method, system and equipment for processing workpiece by water-guided laser | |
| RU109686U1 (en) | INSTALLATION FOR GAS-LASER CUTTING | |
| RU165282U1 (en) | THREE-CHAMBER NOZZLE FOR GAS-POWDER LASER SURFACE | |
| RU151792U1 (en) | OPTICAL HEAD FOR LASER CUTTING OF SHEET METAL THICKNESS 12 MM AND ABOVE WITH CONTINUOUS FIBER LASER WITH POWER UP TO 4 KW | |
| RU2382693C1 (en) | Method of gas-laser cutting of composite materials | |
| RU2007122428A (en) | METHOD FOR CUTTING THICK METAL SHEETS | |
| RU2655402C2 (en) | Installation for laser treatment of product inner surface | |
| JP3905732B2 (en) | Laser processing head, laser cutting apparatus and laser cutting method using the same | |
| RU2089365C1 (en) | Method of and device for gas-laser cutting of metals | |
| EP2864077B1 (en) | Laser drilling method and system for producing shaped holes | |
| JP2003285186A (en) | Laser beam machining device | |
| RU2368479C2 (en) | Gas-laser cutter |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20130512 |