RU159411U1

RU159411U1 - INSTALLATION FOR LASER PROCESSING THE INTERNAL SURFACE OF THE PRODUCT

Info

Publication number: RU159411U1
Application number: RU2015142086/02U
Authority: RU
Inventors: Виктор Николаевич Мышковец; Александр Васильевич Максименко; Игорь Леонидович Полторан; Георгий Александрович Баевич; Петр Петрович Усов; Сергей Николаевич Юркевич; Кристина Сергеевна Юркевич; Иосиф Викторович Лапич
Original assignee: Открытое акционерное общество "558 Авиационный ремонтный завод"
Priority date: 2015-10-02
Filing date: 2015-10-02
Publication date: 2016-02-10

Abstract

1. Установка для лазерной обработки внутренней поверхности изделия, содержащая источник лазерного излучения, оптическую систему, несущий корпус, телескопическую систему, систему визуального наблюдения за процессом обработки, устройство подачи проволоки, устройство подачи технологического газа и устройство удаления продуктов испарения из зоны обработки, при этом оптическая система включает размещенные в стойке и штанге зеркала, линзу и отклоняющий оптический элемент, установленный на выходной части штанги в головке, состоящей из корпуса со светоизлучающими элементами и сопла со штуцером подачи газа и светонаправляющими отверстиями, оси которых направлены в зону обработки, и защитного стекла, размещенного в головке под отклоняющим оптическим элементом и светоизлучающими элементами, отличающаяся тем, что сопло выполнено с симметрично расположенными газораспределительными отверстиями, оси которых направлены под углом в сторону защитного стекла, в зону прохождения через него светового и лазерного излучений, и кольцевой камерой, связанной с газораспределительными отверстиям и штуцером подачи технологического газа.2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что сопло выполнено составным из корпусной части и втулки, при этом корпусная часть выполнена со светонаправляющими отверстиями и связанными с ними газораспределительными отверстиями, а втулка коаксиально размещена в корпусной части и выполнена с внутренней конусообразной поверхностью и выполненным в ней, по крайней мере, одним рядом симметрично расположенных газораспределительных отверстий, оси которых направлены под углом к оси втулки, в сторону защитного стек1. Installation for laser processing of the inner surface of the product, containing a laser source, an optical system, a housing, a telescopic system, a system for visual observation of the processing process, a wire feed device, a process gas supply device and a device for removing evaporation products from the processing zone, the optical system includes mirrors placed in the rack and the rod, a lens and a deflecting optical element mounted on the output part of the rod in the head, consisting of CA with light-emitting elements and nozzles with a gas supply fitting and light-guiding holes, the axes of which are directed to the processing zone, and a protective glass placed in the head under the deflecting optical element and light-emitting elements, characterized in that the nozzle is made with symmetrically arranged gas distribution holes, the axes of which are directed at an angle to the side of the protective glass, into the zone of passage of light and laser radiation through it, and an annular chamber associated with the gas distribution from holes and process gas inlet. 2. The installation according to claim 1, characterized in that the nozzle is made integral of the body part and the sleeve, while the body part is made with light guide holes and associated gas distribution holes, and the sleeve is coaxially placed in the body part and is made with an inner conical surface and made in at least one row of symmetrically located gas distribution holes, the axes of which are directed at an angle to the axis of the sleeve, towards the protective stack

Description

Полезная модель относится к отрасли машиностроения, в частности к установкам для лазерной обработки внутренней поверхности изделий различной конфигурации, в том числе и трубчатой формы, и может быть использована как для восстановления дефектных или поврежденных внутренних поверхностей изделий наплавкой присадочными материалами в виде проволоки, так и для упрочнения внутренних поверхностей изделий.The utility model relates to the engineering industry, in particular, to installations for laser processing of the inner surface of products of various configurations, including tubular shapes, and can be used both to repair defective or damaged internal surfaces of products by surfacing with filler materials in the form of a wire, or for hardening of the internal surfaces of products.

Известна установка для лазерной обработки внутренней поверхности изделия, содержащая источник лазерного излучения, оптическую систему, включающую размещенные в стойке и штанге зеркала, в том числе внутреннее, установленное на выходной части штанги, помещаемое внутрь обрабатываемого изделия, линзу, установленную с возможностью ее горизонтального перемещения, несущий корпус, устройство подачи технологического газа [1].A known installation for laser processing of the inner surface of the product, containing a source of laser radiation, an optical system including mirrors placed in a rack and a rod, including an internal mounted on the output part of the rod, placed inside the processed product, a lens mounted with the possibility of its horizontal movement, bearing case, process gas supply device [1].

Существенным недостатком известной установки является то, что она не обеспечивает защиту зеркала, установленного на выходной части штанги, от попадания летящих искр, испарений и других мелких частиц с зоны обработки. В результате этого зеркало загрязняется продуктами испарения из зоны обработки, что снижает срок его эксплуатации, производительность и качество обработки.A significant disadvantage of the known installation is that it does not protect the mirror mounted on the output part of the rod from flying sparks, vapors and other small particles from the treatment area. As a result of this, the mirror is contaminated by evaporation products from the treatment zone, which reduces its life, productivity and processing quality.

Кроме того, известная установка может быть использована для только для термоупрочнения внутренней поверхности изделий, в частности резьбы в изделиях, и не позволяет восстанавливать дефектные или поврежденные внутренние поверхности изделий наплавкой присадочными материалами в виде проволоки, что снижает технологические возможности лазерной обработки деталей.In addition, the known installation can only be used for thermally hardening the internal surface of products, in particular threads in products, and does not allow to repair defective or damaged internal surfaces of products by surfacing with filler materials in the form of wire, which reduces the technological capabilities of laser processing of parts.

Недостатком данной установки также является отсутствие системы удаления продуктов испарения из зоны обработки, что также способствует загрязнению зеркала продуктами испарения из зоны обработки и тем самым снижает производительность и качество обработки.The disadvantage of this installation is the lack of a system for removing evaporation products from the treatment zone, which also contributes to contamination of the mirror with evaporation products from the treatment zone and thereby reduces the productivity and quality of processing.

Наиболее близким техническим решением является установка для лазерной обработки внутренней поверхности изделия, содержащая источник лазерного излучения, оптическую систему, включающую размещенные в стойке и штанге зеркала, линзу, отклоняющий оптический элемент, установленный на выходной части штанги в головке, состоящей из корпуса со светоизлучающими элементами и сопла со штуцером подачи газа и светонаправляющими отверстиями, оси которых направлены в зону обработки, защитное стекло, размещенное в головке под отклоняющим оптическим элементом и светоизлучающими элементами, несущий корпус, телескопическую систем, систему визуального наблюдения за процессом обработки, устройство подачи проволоки, устройство подачи технологического газа, устройство удаления продуктов испарения из зоны обработки [2].The closest technical solution is the installation for laser processing of the inner surface of the product, containing a laser radiation source, an optical system including mirrors placed in a rack and a rod, a lens deflecting an optical element mounted on the output part of the rod in the head, consisting of a body with light-emitting elements and nozzles with a gas supply fitting and light-guiding holes, the axes of which are directed to the treatment zone, a protective glass placed in the head under the deflecting optical lementom and the light emitting element, a supporting body, telescopic systems, visual observation of the treatment process system, the wire feeder device feeding a process gas removal device evaporation products of the treatment zone [2].

Известная установка для лазерной обработки внутренней поверхности изделия обеспечивает защиту отклоняющего оптического элемента, выполненного в форме призмы, и светоизлучающих элементов от попадания на нее летящих искр, испарений и других мелких частиц с зоны обработки размещенным под ними защитным стеклом. Но при этом технологический газ, подаваемый штуцером в сопло, не предотвращает достижение защитного стекла в зоне прохождения через него светового и лазерного излучения, частицами и загрязняющими веществами с зоны обработки, что значительно снижает срок службы защитного стекла.The known installation for laser processing of the inner surface of the product provides protection of the deflecting optical element, made in the form of a prism, and light-emitting elements from falling flying sparks, vapors and other small particles from the processing zone with a protective glass placed under them. But at the same time, the process gas supplied by the nozzle to the nozzle does not prevent the protective glass from reaching the light and laser radiation through it, particles and contaminants from the treatment zone, which significantly reduces the service life of the protective glass.

Кроме того, поток технологического газа, подаваемого соплом в зону обработки, не обеспечивает достаточно эффективную защиту обрабатываемой внутренней поверхности детали от окисления, так как поток газа подают в зону обработки только соплом, и тем самым снижает качество наплавленного валика на внутренней поверхности изделия.In addition, the flow of the process gas supplied by the nozzle to the treatment zone does not provide sufficiently effective protection of the workpiece inner surface from oxidation, since the gas flow is supplied to the treatment zone only by the nozzle, and thereby reduces the quality of the weld bead on the inner surface of the product.

Техническая задача, решаемая заявляемой полезной моделью, -создание усовершенствованной установки для лазерной обработки внутренней поверхности изделия простой в изготовлении, которая обеспечивает надежную защиту обрабатываемой внутренней поверхности детали от окисления, предотвращение загрязнения защитного стекла продуктами испарения из зоны обработки, и тем самым позволяет увеличить эффективность, производительность и качество обработки изделия.The technical problem solved by the claimed utility model is the creation of an improved installation for laser processing of the inner surface of the product easy to manufacture, which provides reliable protection of the treated inner surface of the part from oxidation, preventing contamination of the protective glass by evaporation products from the treatment zone, and thereby increases the efficiency, productivity and quality of product processing.

Технический результат от использования предлагаемого технического решения заключается:The technical result from the use of the proposed technical solution is:

в эффективной очистке защитного стекла в зоне прохождения через него светового и лазерного излучения за счет увеличения напорного давления потока газа и направленного воздействия его на защитное стекло;in the effective cleaning of the protective glass in the zone of passage of light and laser radiation through it by increasing the pressure head of the gas stream and its directed impact on the protective glass;

в возможности получения более однородной структуры наплавленного валика на внутренней поверхности изделия за счет многоструйной подачи технологического газа в зону обработки.the possibility of obtaining a more uniform structure of the weld bead on the inner surface of the product due to the multi-jet supply of process gas to the treatment zone.

Указанный технический результат достигается тем, что в установке для лазерной обработки внутренней поверхности изделия, содержащей источник лазерного излучения, оптическую систему, включающую размещенные в стойке и штанге зеркала, линзу и отклоняющий оптический элемент, установленный на выходной части штанги в головке, состоящей из корпуса со светоизлучающими элементами, сопло со штуцером подачи газа и светонаправляющими отверстиями, оси которых направлены в зону обработки, защитное стекло, размещенное в головке под отклоняющим оптическим элементом и светоизлучающими элементами, несущий корпус, телескопическую систему, систему визуального наблюдения за процессом обработки, устройство подачи проволоки, устройство подачи технологического газа, устройство удаления продуктов испарения из зоны обработки, согласно полезной модели,The specified technical result is achieved by the fact that in the installation for laser processing of the inner surface of the product containing the laser radiation source, an optical system including mirrors located in the rack and the rod, a lens and a deflecting optical element mounted on the output part of the rod in the head, consisting of a housing with light-emitting elements, a nozzle with a gas supply fitting and light-guiding holes, the axes of which are directed to the treatment zone, a protective glass placed in the head under the deflecting optics eskim element and light emitting element, supporting frame, a telescopic system, visual observation of the treatment process system, the wire feeder device feeding a process gas removal device evaporation products of the treatment zone, according to the utility model,

сопло выполнено с симметрично расположенными газораспределительными отверстиями, оси которых направлены под углом в сторону защитного стекла в зону прохождения через него светового и лазерного излучения, и с кольцевой камерой, связанной с газораспределительными отверстиями и штуцером подачи технологического газа.the nozzle is made with symmetrically arranged gas distribution openings, the axes of which are directed at an angle towards the protective glass into the zone of light and laser radiation passing through it, and with an annular chamber connected to the gas distribution openings and the process gas supply fitting.

Кроме того, сопло выполнено составным, содержащим корпусную часть, выполненную со светонаправляющими отверстиями и связанными с ними газораспределительными отверстиями, и коаксиально размещенную в ней втулку, выполненную с внутренней конусообразной поверхностью, и выполненным в ней, по крайней мере, одним рядом симметрично расположенных газораспределительных отверстий, оси которых направлены под углом к оси втулки в сторону защитного стекла в зону прохождения через него лазерного излучения, при этом кольцевая камера образована выполненными или в полости корпусной части или на наружной поверхности втулки проточками.In addition, the nozzle is made integral, comprising a body part made with light guide holes and associated gas distribution holes, and a sleeve coaxially placed therein, made with an internal conical surface, and made in it by at least one row of symmetrically arranged gas distribution holes whose axes are directed at an angle to the axis of the sleeve towards the protective glass into the zone of laser radiation passing through it, while an annular chamber is formed neny or in the cavity of the hull or on the outer surface of the sleeve grooves.

Кроме того, отклоняющий оптический элемент выполнен в виде призмы типа АР-90° или зеркала, установленного в головке под углом 45° к оси сопла.In addition, the deflecting optical element is made in the form of a prism of the type AP-90 ° or a mirror mounted in the head at an angle of 45 ° to the axis of the nozzle.

Кроме того, светоизлучающие элементы для подсветки зоны обработки выполнены в виде двух светодиодов излучающих белый свет или с частотами излучения в диапазоне длин волн 500-565 нм.In addition, light-emitting elements for illuminating the treatment area are made in the form of two LEDs emitting white light or with radiation frequencies in the wavelength range of 500-565 nm.

Кроме того, газораспределительные отверстия выполнены диаметром 1,0-2,0 мм.In addition, the gas distribution holes are made with a diameter of 1.0-2.0 mm.

Кроме того, источник лазерного излучения выполнен в виде АИГ: Nd⁺³лазера, или волоконного или диодного лазера.In addition, the laser radiation source is made in the form of AIG: Nd ⁺³ laser, or fiber or diode laser.

Сопоставление заявляемого технического решения с прототипом показывает, что оно отличается от прототипа тем, что сопло выполнено с симметрично расположенными газораспределительными отверстиями, оси которых направлены под углом в сторону защитного стекла в зону прохождения через него светового и лазерного излучения, и кольцевой камерой, связанной с газораспределительными отверстиям и штуцером подачи технологического газа.A comparison of the claimed technical solution with the prototype shows that it differs from the prototype in that the nozzle is made with symmetrically arranged gas distribution holes, the axes of which are directed at an angle to the side of the protective glass into the zone of light and laser radiation passing through it, and an annular chamber associated with the gas distribution process gas inlets and fittings.

Выполнение сопла с симметрично расположенными газораспределительными отверстиями, оси которых направлены под углом в сторону защитного стекла в зону прохождения через него светового и лазерного излучения, и кольцевой камерой, связанной с газораспределительными отверстиям и штуцером подачи технологического газа, позволяет эффективно очищать защитное стекло и защищать зону обработки от окисления, и тем самым повышает эффективность, качество и производительность обработки.The implementation of the nozzle with symmetrically arranged gas distribution holes, the axes of which are directed at an angle to the side of the protective glass into the zone of light and laser radiation passing through it, and an annular chamber associated with the gas distribution holes and the process gas supply nozzle, allows you to effectively clean the protective glass and protect the treatment area from oxidation, and thereby increases the efficiency, quality and productivity of processing.

Выполнение сопла составным, содержащим корпусную часть, выполненную со светонаправляющими отверстиями и связанными с ними газораспределительными отверстиями, и коаксиально размещенную в ней втулку, выполненную с внутренней конусообразной поверхностью и выполненным в ней, по крайней мере, одним рядом симметрично расположенных газораспределительных отверстий, оси которых направлены под углом к ее оси в сторону защитного стекла в зону прохождения через него лазерного излучения, образование кольцевой камеры, выполненными или в полости корпусной части или на наружной поверхности втулки проточками, упрощает конструкцию и тем самым повышает ее эффективность.The nozzle is made integral, comprising a body part made with light guide holes and associated gas distribution holes, and a sleeve coaxially placed therein, made with an internal conical surface and made in it by at least one row of symmetrically arranged gas distribution holes, the axes of which are directed at an angle to its axis in the direction of the protective glass into the zone of passage of laser radiation through it, the formation of an annular chamber, made or in the cavity orpusnoy portion or on the outer surface of the bushing bores, simplifies the structure and thereby increases efficiency.

Выполнение отклоняющего оптического элемента в виде призмы типа АР-90° или зеркала, установленного в головке под углом 450° к оси сопла, позволяет использовать при ее изготовлении и эксплуатации различные зеркальные оптические элементы и тем самым упрощает ее изготовление и повышает ее эффективность.The implementation of the deflecting optical element in the form of a prism of the type AP-90 ° or a mirror mounted in the head at an angle of 450 ° to the axis of the nozzle allows the use of various mirror optical elements in its manufacture and operation and thereby simplifies its manufacture and increases its efficiency.

Выполнение светоизлучающих элементов для подсветки зоны обработки в виде двух светодиодов, излучающих белый свет или с частотами излучения в зеленой части спектра в диапазоне длин волн 500-565 нм обеспечивает эффективное визуальное наблюдение за выполнением технологического процесса.The implementation of light-emitting elements to illuminate the treatment area in the form of two LEDs that emit white light or with radiation frequencies in the green part of the spectrum in the wavelength range of 500-565 nm provides effective visual monitoring of the process.

Выполнение газораспределительных отверстий диаметром от 1,0 до 2,0 мм увеличивает напорное давление потока газа и тем самым эффективно очищает защитное стекло в зоне прохождения через него светового и лазерного излучения повышает производительность и качество.The implementation of gas distribution holes with a diameter of 1.0 to 2.0 mm increases the pressure head of the gas flow and thereby effectively cleans the protective glass in the area of light and laser radiation passing through it, increases productivity and quality.

Выполнение источника лазерного излучения в виде АИГ: Nd⁺³ лазера, волоконного или диодного лазера обеспечивает заданную обработку (наплавку и термообработку) внутренней поверхности изделия.The implementation of the laser radiation source in the form of AIG: Nd ⁺³ laser, fiber or diode laser provides the specified processing (surfacing and heat treatment) of the inner surface of the product.

Проведенный заявителем анализ уровня техники позволил установить, что аналоги, характеризующиеся совокупностями признаков, тождественными всем признакам заявляемой лазерной установки для обработки внутренней поверхности изделия отсутствуют.The analysis of the prior art by the applicant made it possible to establish that there are no analogs characterized by sets of features identical to all the features of the claimed laser system for processing the inner surface of the product.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности «новизна».Thus, the claimed technical solution meets the condition of patentability "novelty."

Установка для лазерной обработки внутренней поверхности изделия иллюстрируется чертежами, на которых представлены:Installation for laser processing of the inner surface of the product is illustrated by drawings, which show:

Фиг. 1 - общий вид установки для лазерной обработки внутренней поверхности изделия;FIG. 1 is a General view of the installation for laser processing of the inner surface of the product;

Фиг. 2 -сечение А-А на фиг. 1.FIG. 2, section AA in FIG. one.

Установка для лазерной обработки внутренней поверхности изделия (см. фиг. 1), содержит источник лазерного излучения 1, оптическую систему, включающую зеркала 2 и 3, линзу 4 и отклоняющий оптический элемент 5. Зеркала 2 и 3 установлены соответствующим образом в стойке 6 в ее верхней части и у основания. Линза 4 установлена в штанге 7, выполненной трубчатой формы. На выходной части штанги 7 смонтирована головка 8, содержащая корпус 9 с установленными в нем светоизлучающими элементами 10, сопло 11 со штуцером подачи технологического газа (не показан) в зону обработки и выполненными в нем светонаправляющими отверстиями 12, оси которых направлены в зону обработки (см. фиг. 2). В корпусе 9 головки 8 соосно оси сопла 10 установлен отклоняющий оптический элемент 5. В головке 8 под отклоняющим оптическим элементом 5 и светоизлучающими элементами 10 размещено защитное стекло 13, выполненное в виде прямоугольной пластины из кварцевого стекла. Защитное стекло 13 может быть снабжено просветляющим покрытием, нанесенным, по меньшей мере, на одной его поверхности, со спектральной полосой пропускания, как лазерного, так и светового излучения в диапазоне их длин волн.The apparatus for laser processing the inner surface of the product (see Fig. 1), contains a laser source 1, an optical system including mirrors 2 and 3, a lens 4 and a deflecting optical element 5. Mirrors 2 and 3 are mounted accordingly in the rack 6 in it top and bottom. Lens 4 is installed in the rod 7, made tubular. A head 8 is mounted on the outlet part of the rod 7, comprising a housing 9 with light emitting elements 10 installed therein, a nozzle 11 with a process gas supply fitting (not shown) into the treatment zone and light guide holes 12 made therein, the axes of which are directed to the treatment zone (see Fig. 2). A deflecting optical element 5 is installed in the housing 9 of the head 8 coaxially to the axis of the nozzle 10. In the head 8, under the deflecting optical element 5 and light-emitting elements 10, a protective glass 13 is placed, made in the form of a rectangular quartz glass plate. The protective glass 13 may be provided with an antireflective coating deposited on at least one of its surfaces with a spectral bandwidth of both laser and light radiation in the range of their wavelengths.

Установка для лазерной обработки внутренней поверхности изделия также содержит несущий корпус 14, телескопическую систему 15, систему 16 визуального наблюдения за процессом обработки, устройство 17 подачи проволоки, устройство подачи технологического газа (не показано), устройство 18 удаления продуктов испарения из зоны обработки.The apparatus for laser processing the inner surface of the product also contains a supporting body 14, a telescopic system 15, a system 16 for visual observation of the processing process, a wire feed device 17, a process gas supply device (not shown), and an evaporation product removal device 18 from the treatment zone.

Сопло 11 выполнено с симметрично расположенными газораспределительными отверстиями 19 и 20, оси которых направлены под углом в сторону защитного стекла 13 в зону прохождения через него светового и лазерного излучения, и с кольцевой камерой 21, связанной с газораспределительными отверстиями 19 и 20 (см. фиг. 2) и штуцером подачи технологического газа (не показан). В сопле 11 выполнены отверстия 12 для направления элементами 10 светового излучения в зону обработки.The nozzle 11 is made with symmetrically arranged gas distribution holes 19 and 20, the axes of which are angled toward the protective glass 13 into the zone of light and laser radiation passing through it, and with an annular chamber 21 connected to the gas distribution holes 19 and 20 (see Fig. 2) and a process gas supply fitting (not shown). In the nozzle 11, holes 12 are made for directing the elements 10 of the light radiation into the treatment zone.

Сопло 11 выполнено составным, содержащим корпусную часть 22 с газораспределительными отверстиями 19 и коаксиально размещенную в ней втулку 23 с газораспределительными отверстиями 20. Кольцевая камера 21 образована выполненными или в полости корпусной части 22 или на наружной поверхности втулки 23 проточками.The nozzle 11 is made integral, comprising a housing portion 22 with gas distribution holes 19 and a sleeve 23 coaxially placed therein with gas distribution holes 20. The annular chamber 21 is formed by grooves made either in the cavity of the housing portion 22 or on the outer surface of the sleeve 23.

Отклоняющий оптический элемент 5 выполнен в виде призмы типа АР-90° или зеркала, установленного в головке 8 под углом 45° к оси сопла 11.The deflecting optical element 5 is made in the form of a prism of the type AP-90 ° or a mirror mounted in the head 8 at an angle of 45 ° to the axis of the nozzle 11.

Светоизлучающие элементы 10 для подсветки зоны обработки выполнены в виде двух светодиодов излучающих или белый свет или с частотами излучения в диапазоне длин волн 500-565 нм. При этом освещение зоны обработки светодиодами с частотами излучения в диапазоне длин волн 500-565 нм, т.е. в зеленой части спектра, предпочтительно по сравнению со светодиодами излучающих белый свет, так как человеческий глаз имеет наибольшую чувствительность к свету в зеленой части спектра.The light emitting elements 10 for illuminating the treatment zone are made in the form of two LEDs emitting either white light or with radiation frequencies in the wavelength range 500-565 nm. In this case, the illumination of the treatment area with LEDs with radiation frequencies in the wavelength range of 500-565 nm, i.e. in the green part of the spectrum, preferably compared with LEDs emitting white light, since the human eye has the greatest sensitivity to light in the green part of the spectrum.

Газораспределительные отверстия 19 и 20 выполнены диаметром от 1,0 до 2,0 мм.Gas distribution holes 19 and 20 are made with a diameter of from 1.0 to 2.0 mm.

Источник лазерного излучения 1 выполнен в виде АИГ: Nd⁺³ лазера, волоконного или диодного лазера.The laser radiation source 1 is made in the form of AIG: Nd ⁺³ laser, fiber or diode laser.

Горизонтальное перемещение линзы 4 осуществляют при помощи винтовой пары 24.The horizontal movement of the lens 4 is carried out using a screw pair 24.

Устройство 17 подачи проволоки (см. фиг. 1), выполнено в виде трубки 25 с направляющим мундштуком 26, смонтированный на поворотном узле 27, размещенном на штанге 7. Подачу проволоки производят вручную или подающим механизмом (не показан).The wire feed device 17 (see Fig. 1) is made in the form of a tube 25 with a guiding mouthpiece 26 mounted on a rotary assembly 27 located on the rod 7. The wire is supplied manually or by a feeding mechanism (not shown).

Телескопическая система 15 (см. фиг. 1) установлена между источником лазерного излучения 1 и стойкой 6, соосно ее верхнему зеркалу 2, и содержит оптические элементы, выполненные в виде отрицательной 28 и положительной линз 29. Положительная линза 29 телескопической системы 15 установлена с возможностью перемещения вдоль ее оптической оси.A telescopic system 15 (see Fig. 1) is installed between the laser radiation source 1 and the stand 6, coaxial to its upper mirror 2, and contains optical elements made in the form of a negative 28 and a positive lens 29. A positive lens 29 of the telescopic system 15 is installed with the possibility displacement along its optical axis.

Система 16 визуального наблюдения за процессом обработки может быть выполнена в виде блока, содержащего моно или бинокулярную насадку 30, жидкокристаллический затвор 31 и защитный светофильтр 32 или в виде блока содержащего видеокамеру (не показана).The system 16 for visual observation of the processing process can be made in the form of a block containing a mono or binocular nozzle 30, a liquid crystal shutter 31 and a protective light filter 32, or in the form of a block containing a video camera (not shown).

На несущем корпусе 14 закреплен координатный стол 33 с приводами для перемещений их по двум взаимно перпендикулярным направлениям (на чертежах не указываются).A coordinate table 33 is mounted on the supporting body 14 with drives for moving them in two mutually perpendicular directions (not shown in the drawings).

На фиг 1-2 изделие обозначено позицией 34, а направление лазерного излучения в зону обработки и потоков газа к защитному стеклу 13 указано стрелками.In Fig 1-2, the product is indicated by 34, and the direction of the laser radiation into the treatment zone and gas flows to the protective glass 13 is indicated by arrows.

Для обработки внутренней поверхности изделия 34 трубчатой формы на координатный стол 33 устанавливают съемный механизм вращения обрабатываемого изделия, включающий патрон с губками и привод (на чертежах не указываются).To process the inner surface of the product 34 in a tubular shape, a removable rotation mechanism of the workpiece including a cartridge with jaws and a drive (not shown in the drawings) is installed on the coordinate table 33.

Для локальной обработки внутренней поверхности изделия 34 трубчатой формы на координатном столе 33 может быть установлен съемный монтажный стол, в частности, выполненный с шариковыми опорными и направляющими элементами (на чертежах не указывается). А для обработки внутренней поверхности изделия 34 различной конфигурации на координатный стол 33 может быть установлен съемный монтажный стол с гладкой опорной поверхностью (на чертежах не указывается).For local processing of the inner surface of the product 34 of a tubular shape on the coordinate table 33 can be installed removable mounting table, in particular, made with ball bearings and guide elements (not shown in the drawings). And for processing the inner surface of the product 34 of various configurations, a removable mounting table with a smooth supporting surface (not indicated in the drawings) can be installed on the coordinate table 33.

Установка для лазерная обработки внутренней поверхности изделия работает следующим образом.Installation for laser processing of the inner surface of the product is as follows.

Закрепляют обрабатываемое изделие 34 в патроне механизма вращения или на монтажном столе (на чертежах не указывается). Включают светоизлучающие элементы 10 и перемещая изделие 34 освещают зону обработки.Fix the workpiece 34 in the cartridge of the rotation mechanism or on the mounting table (not shown in the drawings). The light emitting elements 10 are turned on and moving the product 34 illuminates the treatment area.

Устройством 17 подачи проволоки подают проволоку в зону обработки. Для точной подачи проволоки в зону обработки трубку 25 с направляющим мундштуком 26 поворачивают узлом 27 до тех пор, пока проволока не попадет в зону обработки.The wire feed device 17 feeds the wire into the processing zone. To accurately feed the wire into the processing zone, the tube 25 with the guiding mouthpiece 26 is turned by the assembly 27 until the wire enters the processing zone.

Включают источник лазерного излучения 1. Лазерный луч направляют в телескопическую систему 15 и осуществляют коллимацию лазерного луча, т.е. его преобразование в параллельный пучок, путем перемещения положительной линзы 29 вдоль ее оптической оси. Далее лазерное излучение зеркалами 2 и 3, фокусирующей линзой 4 и отклоняющим оптическим элементом 5, выполненным в виде призмы типа АР-90° или зеркала, через защитное стекло 13 позиционируют на проволоке в зоне ее контакта с обрабатываемой поверхностью изделия 34.The laser light source 1 is turned on. The laser beam is directed into the telescopic system 15 and the laser beam is collimated, i.e. converting it into a parallel beam by moving the positive lens 29 along its optical axis. Next, the laser radiation with mirrors 2 and 3, a focusing lens 4 and a deflecting optical element 5, made in the form of a prism of the type AP-90 ° or a mirror, through a protective glass 13 is positioned on the wire in the zone of its contact with the processed surface of the product 34.

Одновременно для предотвращения загрязнение защитного стекла 13 продуктами испарения с зоны обработки и для защиты зоны обработки от окисления (фиг. 2) подают технологический газ в кольцевую камеру 21 и из нее газораспределительными отверстиями 19 и 20 в сторону защитного стекла 13 в зону прохождения через него светового и лазерного излучения. Технологический газ воздействует всей кинетической энергией на защитное стекло 13 в зоне прохождения через него светового и лазерного излучения, эффективно защищает его от загрязнения. Затем технологический газ соплом 11 и светонаправляющими отверстиями 12 от защитного стекла подают в зону наплавки. Струи технологического газа одновременно выходящие из сопла 11 и светонаправляющих отверстий 12 более эффективно защищают зону обработки изделия 34 от окисления. Продукты испарения выводят из зоны обработки устройством 18.At the same time, to prevent pollution of the protective glass 13 by evaporation products from the treatment zone and to protect the treatment zone from oxidation (Fig. 2), process gas is supplied to the annular chamber 21 and gas distribution holes 19 and 20 from it towards the protective glass 13 into the light passage through it and laser radiation. The process gas acts with all kinetic energy on the protective glass 13 in the zone of passage of light and laser radiation through it, and effectively protects it from pollution. Then the process gas with the nozzle 11 and the light guide holes 12 from the protective glass is fed into the surfacing zone. The jets of the process gas simultaneously leaving the nozzle 11 and the light guide holes 12 more effectively protect the treatment area of the product 34 from oxidation. Evaporation products are removed from the treatment zone by device 18.

Для создания многослойного покрытия на полученный слой наплавляют проволокой другой слой.To create a multilayer coating on the resulting layer another layer is fused with wire.

Для выполнения термоупрочнения внутренней поверхности детали, в частности резьбы, проволоку в зону наплавки не подают.To perform heat strengthening of the inner surface of the part, in particular the thread, the wire is not fed into the surfacing zone.

Наблюдение за выполнением технологического процесса осуществляют системой визуального наблюдения 16 или видеокамерой (на чертежах не указывается).Monitoring the implementation of the process is carried out by a visual observation system 16 or a video camera (not shown in the drawings).

Жидкокристаллический затвор 31 и защитный светофильтр 32 системы 16 визуального наблюдения обеспечивают защиту глаз оператора от излучений, отраженных от поверхности детали и плазменного факела, образующегося при воздействии лазерного излучения на поверхность детали.A liquid crystal shutter 31 and a protective light filter 32 of the visual observation system 16 provide protection for the operator’s eyes from radiation reflected from the surface of the part and a plasma torch generated when laser radiation acts on the surface of the part.

Применение предлагаемой установки позволяет повысить ее эффективность, производительность, улучшить качество обрабатываемых поверхностей деталей.The application of the proposed installation can improve its efficiency, productivity, improve the quality of the machined surfaces of parts.

Заявляемое техническое решение пригодно к осуществлению промышленным способом с использованием существующей технологии производства.The claimed technical solution is suitable for industrial implementation using existing production technology.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию «промышленная применимость».Thus, the claimed technical solution meets the criterion of "industrial applicability".

Источники информации:Information sources:

1. Патент РФ №90792, МПК C21D 1/09, C21D 9/32, публ. 20.01.20101. RF patent No. 90792, IPC C21D 1/09, C21D 9/32, publ. 01/20/2010

2. Патент РБ №9973, МПК B23K 26/00, C21D 1/09, C21D 9/00, публ. 28.02.2014 - прототип2. Patent RB No. 9973, IPC B23K 26/00, C21D 1/09, C21D 9/00, publ. 02/28/2014 - prototype

Claims

1. Installation for laser processing of the inner surface of the product, containing a laser source, an optical system, a housing, a telescopic system, a system for visual observation of the processing process, a wire feed device, a process gas supply device and a device for removing evaporation products from the treatment zone, the optical system includes mirrors placed in the rack and the rod, a lens and a deflecting optical element mounted on the output part of the rod in the head, consisting of a whisker with light-emitting elements and nozzles with a gas supply fitting and light-guiding holes, the axes of which are directed to the treatment zone, and a protective glass placed in the head under the deflecting optical element and light-emitting elements, characterized in that the nozzle is made with symmetrically arranged gas distribution holes, the axes of which directed at an angle towards the protective glass, into the zone of passage of light and laser radiation through it, and an annular chamber associated with the gas distribution tverstiyam and fitting process gas supply.

2. Installation according to claim 1, characterized in that the nozzle is made integral of the body part and the sleeve, while the body part is made with light guide holes and associated gas distribution holes, and the sleeve is coaxially placed in the body part and is made with an internal conical surface and made in it, at least one row of symmetrically located gas distribution holes, the axes of which are directed at an angle to the axis of the sleeve, in the direction of the protective glass, into the zone of passage through it azernogo radiation, wherein the annular chamber is formed by a cavity formed in the body portion or on the outer surface of the grooved sleeve.

3. Installation according to claim 1, characterized in that the deflecting optical element is made in the form of a prism of type AP-90 ° or a mirror mounted in the head at an angle of 45 ° to the axis of the nozzle.

4. Installation according to claim 1, characterized in that the light emitting elements for illuminating the treatment area are made in the form of two LEDs emitting white light, or having radiation frequencies in the wavelength range of 500-565 nm.

5. Installation according to claim 1, characterized in that the gas distribution openings are made with a diameter of 1.0 to 2.0 mm.

6. Installation according to claim 1, characterized in that the laser radiation source is made in the form of AIG: Nd ⁺³ laser, fiber or diode laser.