RU180185U1 - Laser optical head - Google Patents

Laser optical head Download PDF

Info

Publication number
RU180185U1
RU180185U1 RU2017120147U RU2017120147U RU180185U1 RU 180185 U1 RU180185 U1 RU 180185U1 RU 2017120147 U RU2017120147 U RU 2017120147U RU 2017120147 U RU2017120147 U RU 2017120147U RU 180185 U1 RU180185 U1 RU 180185U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nozzle
laser
cutting
movable housing
optical head
Prior art date
Application number
RU2017120147U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Люция Раисовна Хайруллина
Федор Кузьмич Смородин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ)
Priority to RU2017120147U priority Critical patent/RU180185U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU180185U1 publication Critical patent/RU180185U1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/14Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

Полезная модель относится к области обработки материалов лазерным лучом, а именно к процессам лазерной сварки, резки, сверления отверстий. При выполнении технологического режима - лазерной резки или сверления отверстий в верхний штуцер (22) подается технологический активный газ, например кислород, и при перемещении с помощью рукоятки (6) внутренний подвижный корпус (4) с внутренним соплом (5) перемещается вниз (фиг. 1), уменьшая размер пятна лазерного пучка до оптимальных параметров, необходимых для выполнения резки металлов или сверления отверстий. При выполнении технологического режима - лазерной сварки в нижний штуцер (13) подается технологический защитный газ, например азот, аргон или гелий, и при перемещении с помощью рукоятки (6) внутренний подвижный корпус (4) с внутренним соплом (5) перемещается вверх (фиг. 2), увеличивая размер пятна лазерного пучка до оптимальных параметров, необходимых для выполнения сварки металлов. 2 з.п. ф-лы; 6 ил.The utility model relates to the field of processing materials by a laser beam, namely to the processes of laser welding, cutting, drilling holes. When the technological regime is fulfilled - laser cutting or drilling holes, the technological active gas, for example oxygen, is supplied to the upper fitting (22), and when moving using the handle (6), the internal movable housing (4) with the internal nozzle (5) moves down (Fig. 1) by reducing the spot size of the laser beam to the optimal parameters necessary for performing metal cutting or drilling holes. When the technological mode is performed - laser welding, the technological shielding gas, for example nitrogen, argon or helium, is supplied to the lower nozzle (13), and when moving using the handle (6), the internal movable housing (4) with the internal nozzle (5) moves up (Fig. . 2), increasing the spot size of the laser beam to the optimal parameters necessary for the welding of metals. 2 s.p. f-ly; 6 ill.

Description

Полезная модель относится к области обработки материалов лазерным лучом, а именно к процессам лазерной сварки, резки, сверления отверстий.The utility model relates to the field of processing materials by a laser beam, namely to the processes of laser welding, cutting, drilling holes.

Известна оптическая головка для лазерной резки листового металла (патент RU №151792, МПК B23K 26/38, опубликованный 20.04.2015), в которой узел для перемещения фокусирующей системы вдоль оптической оси относительно телескопической системы выполнен в виде двух связанных между собой резьбовым соединением цилиндров разного диаметра с возможностью перемещения друг относительно друга вдоль оптической оси, при этом фокусирующая система установлена со стороны свободного торца цилиндра меньшего диаметра, а телескопическая система установлена со стороны свободного торца второго цилиндра большего диаметра, причем узел для одновременного перемещения вдоль оптической оси фокусирующей и телескопической системы выполнен в виде цилиндра с резьбой на внешней поверхности, при этом на внутренней поверхности корпуса оптической головки выполнена резьба, ответная резьбе указанного цилиндра, а сам цилиндр жестко закреплен на внешней стороне цилиндра с фокусирующей системой узла для перемещения фокусирующей системы вдоль оптической оси относительно телескопической системы.Known optical head for laser cutting of sheet metal (patent RU No. 151792, IPC B23K 26/38, published on 04/20/2015), in which the node for moving the focusing system along the optical axis relative to the telescopic system is made in the form of two differently connected cylindrical threaded connections diameter with the possibility of moving relative to each other along the optical axis, while the focusing system is installed on the side of the free end of the cylinder of a smaller diameter, and the telescopic system is installed on the side the free end of the second cylinder of a larger diameter, and the node for simultaneous movement along the optical axis of the focusing and telescopic system is made in the form of a cylinder with a thread on the outer surface, while on the inner surface of the optical head housing there is a thread corresponding to the thread of the specified cylinder, and the cylinder is rigidly fixed on the outside of the cylinder with the focusing system of the node for moving the focusing system along the optical axis relative to the telescopic system.

Известна оптическая головка для лазерной обработки (патент RU №34427, МПК B23K 26/00, B23K 26/02, B23K 26/03, опубликованный 10.12.2003). Оптическая головка для лазерной обработки содержит устройства вывода лазерного излучения из оптического волокна, поворотное интерференционное зеркало, телескопическую систему, состоящую из отрицательного компонента и положительного компонента, фокусирующую систему, систему визуального наблюдения, включающую видеокамеру, оптически сопряженную поворотным интерференционным зеркалом с фокусирующей системой, и монитор. Для управления излучением между устройством вывода лазерного излучения и фокусирующей системой, причем один из оптических элементов телескопической системы (например, оптический элемент) установлен с возможностью перемещения вдоль ее оптической оси. Устройство вывода излучения, поворотное интерференционное зеркало, телескопическая система, фокусирующая система, система визуального наблюдения расположены в едином корпусе.Known optical head for laser processing (patent RU No. 34427, IPC B23K 26/00, B23K 26/02, B23K 26/03, published 10.12.2003). An optical head for laser processing comprises devices for outputting laser radiation from an optical fiber, a rotary interference mirror, a telescopic system consisting of a negative component and a positive component, a focusing system, a visual observation system including a video camera optically coupled by a rotary interference mirror with a focusing system, and a monitor . To control the radiation between the output device of the laser radiation and the focusing system, moreover, one of the optical elements of the telescopic system (for example, an optical element) is mounted with the possibility of movement along its optical axis. A radiation output device, a rotary interference mirror, a telescopic system, a focusing system, a visual observation system are located in a single housing.

Известна оптическая лазерная головка (патент RU №2578885, МПК B23K 26/14, опубликованный 27.03.2016), ближайшая по технической сущности и принятая за прототип, содержащая наружное и внутреннее газовые сопла с каналами для подвода активного и защитного газов, установленные концентрично и с зазором, фокусирующую линзу, размещенную во внутреннем сопле, и сквозные отверстия, выполненные на боковой поверхности внутреннего сопла. Внутреннее сопло выполнено по типу сопла Лаваля, а фокусирующая линза размещена во внутреннем сопле с обеспечением базирования своей цилиндрической поверхностью по цилиндрической поверхности внутреннего сопла с возможностью перемещения вдоль оси, при этом канал для подвода активного газа к внутреннему соплу расположен между фокусирующей линзой и соплом Лаваля, а сквозные отверстия во внутреннем сопле расположены над линзой. Оптическая лазерная головка снабжена фиксаторами с возможностью ограничения движения фокусирующей линзы вдоль оси, расположенными ниже сквозных отверстий и выше нижнего канала подвода технологического газа.Known optical laser head (patent RU No. 2578885, IPC B23K 26/14, published 03/27/2016), the closest in technical essence and adopted as a prototype, containing external and internal gas nozzles with channels for supplying active and protective gases, installed concentrically and with a gap, a focusing lens placed in the inner nozzle, and through holes made on the side surface of the inner nozzle. The inner nozzle is made like a Laval nozzle, and the focusing lens is placed in the inner nozzle so that it can be guided by its cylindrical surface along the cylindrical surface of the inner nozzle and can be moved along the axis, while the channel for supplying active gas to the inner nozzle is located between the focusing lens and the Laval nozzle, and through holes in the inner nozzle are located above the lens. The optical laser head is equipped with latches with the possibility of restricting the movement of the focusing lens along the axis located below the through holes and above the lower channel for supplying the process gas.

Однако известное устройство не обеспечивает достаточную точность обработки материалов за счет поршневого перемещения сопла, смены специализированных оптических головок для выполнения различных технологических операций (резки, сварки, сверления отверстий). Это приводит к потере времени, малой точности и простою оборудования на время его настройки.However, the known device does not provide sufficient accuracy of the processing of materials due to the piston movement of the nozzle, the change of specialized optical heads to perform various technological operations (cutting, welding, drilling holes). This leads to loss of time, low accuracy and downtime of the equipment during its setup.

Технической проблемой, на решение которой направлено заявляемая полезная модель, является создание лазерной головки, для использования ее для сварки, резки, а также для сверления отверстий, простой в управлении режимами работы.The technical problem to be solved by the claimed utility model is the creation of a laser head for use in welding, cutting, and also for drilling holes, which is easy to control operating modes.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемая полезная модель, заключается в упрощении механизма регулирования режимами работы, уменьшение энергозатрат.The technical result, the achievement of which is proposed by the proposed utility model, is to simplify the mechanism of regulation of operating modes, reducing energy consumption.

Технический результат достигается тем, что в лазерной оптической головке, содержащей наружный неподвижный корпус с наружным неподвижным соплом, внутренний подвижный корпус с внутренним соплом и фокусирующую линзу, закрепленную во внутреннем сопле, новым является то, что она снабжена разделительными кольцами, установленными на наружном неподвижном корпусе с его внутренней стороны с образованием зазора между внутренним подвижным и наружным неподвижными корпусами, мембраной, разделяющей полость наружного неподвижного сопла на верхнюю полость, сообщенную с источником активного газа, и нижнюю полость, сообщенную с источником защитного газа, ограничительным кронштейном, установленным на внутреннем подвижном корпусе, и съемной цилиндрической насадкой, установленной на выходе внутреннего сопла, при этом внутренний подвижный корпус с внутренним соплом выполнен с возможностью перемещения вверх и вниз посредством рукоятки, установленной в отверстие внутреннего подвижного корпуса через вертикальный паз, выполненный в наружном неподвижном корпусе и соответствующий ходу внутреннего подвижного корпуса.The technical result is achieved in that in a laser optical head comprising an outer fixed housing with an outer fixed nozzle, an inner movable housing with an inner nozzle and a focusing lens fixed in the inner nozzle, it is new that it is provided with spacer rings mounted on the outer fixed housing on its inner side with the formation of a gap between the inner movable and outer stationary bodies, a membrane that separates the cavity of the outer stationary nozzle on the upper the cavity in communication with the source of active gas and the lower cavity in communication with the source of protective gas, a restrictive bracket mounted on the inner movable housing, and a removable cylindrical nozzle mounted on the outlet of the inner nozzle, while the inner movable housing with the inner nozzle is made with the possibility of movement up and down by means of a handle mounted in the hole of the inner movable housing through a vertical groove made in the outer stationary housing and corresponding to the stroke in internal movable housing.

Съемная цилиндрическая насадка выполнена с сужающимся начальным участком.The removable cylindrical nozzle is made with a tapering initial section.

Съемная цилиндрическая насадка выполнена с сужающе-расширяющимся каналом.The removable cylindrical nozzle is made with a narrowing-expanding channel.

На фигуре 1 представлено продольное сечение лазерной оптической головки в режиме резки и сверления отверстий.The figure 1 shows a longitudinal section of a laser optical head in the cutting and drilling mode.

На фиг. 2 показано продольное сечение лазерной оптической головки в режиме сварки.In FIG. 2 shows a longitudinal section of a laser optical head in welding mode.

На фиг. 3 представлен вид снизу Б фиг. 1.In FIG. 3 is a bottom view B of FIG. one.

На фиг. 4 представлено увеличение в 4 раза крепление насадки В фиг. 3In FIG. 4 shows a 4-fold increase in attachment of the nozzle. FIG. 3

На фиг. 5 представлен вид А фиг. 2.In FIG. 5 is a view A of FIG. 2.

На фиг. 6 представлен разрез Г-Г фиг. 1.In FIG. 6 shows a section GG of FIG. one.

Лазерная оптическая головка содержит наружный неподвижный корпус 1, который снабжен крышкой 2 (фиг. 1 и фиг. 2) и защитным стеклом 3. Внутри наружного неподвижного корпуса 1 расположен внутренний подвижный корпус 4 с прикрепленным внутренним соплом 5, который перемещается: в режиме сварки (фиг. 2) вверх, в режиме резки и сверления отверстий вниз при помощи рукоятки 6 прикрепленной к внутреннему подвижному корпусу 3 (фиг. 3). Зазор между внутренним подвижным 3 и наружным неподвижным 1 корпусами разделен жестко закрепленным разделительным кольцом 7, закрепленным к наружному неподвижному корпусу 1 болтами. Наружное неподвижное сопло 8 разделено мембраной 9 на верхнюю полость 10 (фиг. 1), сообщенную с источником активного газа - кислорода, и нижнюю полость 11 (фиг. 2), сообщенную с источником защитного газа - азота, аргона или гелия. На мембране 9 имеются манжетные уплотнители 12 для герметизации. В режиме сварки (фиг. 2) через нижний штуцер 13 подается защитный газ в нижнюю полость 11. Вместе с лазерным излучением 14 защитный газ подается в сварочную ванну, где образуется сварочный шов 15 (фиг. 2). В режиме сварки внутренний подвижный корпус 4 с внутренним соплом 5 при перемещении вверх, мембрана 9 выпрямляется, при этом ограничительный кронштейн 16 внутреннего подвижного корпуса 4 касается ограничительного кольца 17 с приклеенной прокладкой 18 (фиг. 1). К наружному неподвижному соплу 8 крепится емкостной датчик 19, который вставляется в кронштейн 20 для контроля зазора. Во внутреннее сопло 5 крепится съемная цилиндрическая насадка 21 (фиг. 1, 2), которая для режимов резки, сварки, сверления отверстий металлов толщиной до 20 мм имеет диаметр в узком сечении 0,5±0,02 мм сужающимся каналом с углом сужения 60°. Для режима резки металлов толщиной до 40 мм используется съемная цилиндрическая насадка 21 (фиг. 1), которая имеет диаметр в узком сечении 0,2±0,02 мм сужающе-расширяющимся каналом с углом сужения и расширения 60° и 30° соответственно, служащая для увеличения скорости струи. Эта особенность при резке дозвуковой скоростью позволит одновременно очищать место обработки металлов от шлаков и улучшать качество обработки. В режимах резки и сверления отверстий (фиг. 1) перемещение внутреннего подвижного корпуса 4 с внутренним соплом 5 осуществляется вниз до момента касания ограничительного кронштейна 16 с разделительным кольцом 7, который одновременно служит опорой. При резке и сверлении отверстий активный газ - кислород подается через верхний штуцер 22 в верхнюю полость 10, где встроенные манжеты 23 создают герметизацию. Кислород проходит через сквозные отверстия на внутреннем сопле 5 и вместе с лазерным излучением 14 через оптическую линзу 24 подается в зону лазерного реза 25 (фиг. 1), при этом мембрана 9 сгибается вниз. На фигуре 3 представлен вид снизу Б (фиг 1), где показано крепление рукоятки 6 в отверстии внутреннего подвижного корпуса 4 посредством кронштейна. На фигуре 4 представлено увеличение в 4 раза крепление съемной цилиндрической насадки В (фиг. 3), где показано отверстие под ключ 26 для вставки съемной цилиндрической насадки 21. На фигуре 5 представлен вид А (фиг. 2), где показан паз 27 рукоятки 6, где паз равен ходу внутреннего подвижного корпуса. На фигуре 6 представлен разрез Г-Г (фиг. 1), где представлен разрез Б-Б (фиг. 1), где показано жестко закрепленное разделительное кольцо 7, которое разделяет зазор между наружным неподвижным корпусом 1 и внутренним подвижным корпусом 4.The laser optical head contains an external fixed body 1, which is equipped with a cover 2 (Fig. 1 and Fig. 2) and a protective glass 3. Inside the external fixed body 1 there is an internal movable body 4 with an attached internal nozzle 5, which moves: in welding mode ( Fig. 2) up, in the cutting and drilling mode of the holes down using the handle 6 attached to the inner movable housing 3 (Fig. 3). The gap between the inner movable 3 and the outer fixed 1 bodies is divided by a rigidly fixed dividing ring 7, bolted to the outer stationary body 1. The outer fixed nozzle 8 is divided by a membrane 9 into an upper cavity 10 (Fig. 1), connected to a source of active gas - oxygen, and a lower cavity 11 (Fig. 2), connected to a source of protective gas - nitrogen, argon or helium. On the membrane 9 there are lip seals 12 for sealing. In the welding mode (Fig. 2), shielding gas is supplied through the lower nozzle 13 to the lower cavity 11. Together with the laser radiation 14, the shielding gas is supplied to the weld pool, where a weld seam 15 is formed (Fig. 2). In welding mode, the inner movable housing 4 with the inner nozzle 5 when moving upward, the membrane 9 is straightened, while the restriction bracket 16 of the inner movable housing 4 touches the restriction ring 17 with a glued gasket 18 (Fig. 1). A capacitive sensor 19 is attached to the outer fixed nozzle 8, which is inserted into the bracket 20 to control the gap. In the inner nozzle 5, a removable cylindrical nozzle 21 is attached (Fig. 1, 2), which for cutting, welding, drilling of metal holes up to 20 mm thick has a narrow diameter of 0.5 ± 0.02 mm narrowing channel with a narrowing angle of 60 °. For the regime of cutting metals up to 40 mm thick, a removable cylindrical nozzle 21 is used (Fig. 1), which has a diameter in a narrow section of 0.2 ± 0.02 mm by a narrowing-expanding channel with a narrowing and expanding angle of 60 ° and 30 °, respectively, serving to increase the speed of the jet. This feature when cutting at subsonic speed will simultaneously clear the place of metal processing from slag and improve the quality of processing. In modes of cutting and drilling holes (Fig. 1), the movement of the inner movable housing 4 with the inner nozzle 5 is carried out down to the moment of touching the limit bracket 16 with the dividing ring 7, which simultaneously serves as a support. When cutting and drilling holes, the active gas - oxygen is fed through the upper fitting 22 into the upper cavity 10, where the built-in cuffs 23 create a seal. Oxygen passes through the through holes on the inner nozzle 5 and together with the laser radiation 14 through the optical lens 24 is supplied to the zone of the laser cut 25 (Fig. 1), while the membrane 9 is bent down. The figure 3 presents a bottom view B (Fig 1), which shows the mounting of the handle 6 in the hole of the inner movable housing 4 through the bracket. The figure 4 presents a 4-fold increase in the attachment of the removable cylindrical nozzle B (Fig. 3), which shows the key hole 26 for inserting the removable cylindrical nozzle 21. Figure 5 presents a view A (Fig. 2), where the groove 27 of the handle 6 is shown where the groove is equal to the stroke of the inner movable housing. The figure 6 presents a section GG (Fig. 1), which shows a section BB (Fig. 1), which shows a rigidly fixed dividing ring 7, which divides the gap between the outer fixed body 1 and the inner movable body 4.

Лазерная оптическая головка работает следующим образом.Laser optical head operates as follows.

Устанавливается съемная цилиндрическая насадка 21 при резке, сварке и сверлении отверстий металлов до 20 мм, которую необходимо заменять на другую съемную насадку для резки металлов до 40 мм для увеличения скорости струи при резке с дозвуковой скоростью, что позволит одновременно очищать место обработки материалов от шлаков и улучшать качество обработки. Отведя головку на свободное место от обрабатываемого металла, оператор производит специальным инструментом смену съемной насадки. Съемная цилиндрическая насадка 21 фиксируется с боку внутреннего сопла 5.A removable cylindrical nozzle 21 is installed when cutting, welding and drilling metal holes up to 20 mm, which must be replaced with another removable nozzle for cutting metals up to 40 mm in order to increase the jet speed when cutting at a subsonic speed, which will simultaneously clear the place of processing materials from slag and to improve the quality of processing. Having diverted the head to a free place from the metal being processed, the operator makes a change of the removable nozzle with a special tool. The removable cylindrical nozzle 21 is fixed on the side of the inner nozzle 5.

В комплекте с лазерными технологическими комплексами, обеспечивая основные технологические показатели на уровне: шероховатость поверхности реза на титановых сплавах не выше 12…16 мкм, на нержавеющих и высоколегированных сталях не выше 10…15 мкм при ширине реза 0,1…0,25 мм, глубину зоны термического влияния не более 0,2 мм.Complete with laser technological complexes, providing the basic technological indicators at the level: surface roughness of the cut on titanium alloys not higher than 12 ... 16 microns, on stainless and high alloy steels not higher than 10 ... 15 microns with a cut width of 0.1 ... 0.25 mm, the depth of the heat affected zone is not more than 0.2 mm.

В режиме сварки металлов до 20 мм в верхний штуцер 22 наружного неподвижного сопла 8 подают защитный газ - азот, аргон или гелий в нижнюю полость 11 наружного неподвижного сопла 8, откуда газ поступает в зону сварки. Одновременно через верхний штуцер 22 наружного неподвижного сопла 8 защитный газ поступает на сварочный шов 15.In the mode of welding metals up to 20 mm, the protective gas — nitrogen, argon or helium — is supplied to the upper fitting 22 of the outer fixed nozzle 8 into the lower cavity 11 of the outer fixed nozzle 8, from where the gas enters the welding zone. At the same time, through the upper fitting 22 of the outer fixed nozzle 8, the protective gas enters the welding seam 15.

В режиме лазерной резки металлов до 20 мм, затем при резке через верхний штуцер 22 подают активный газ (кислород) в наружное неподвижное сопло 8. Кислород поступает коаксиально лазерному лучу 14 в зону резки металла 25. Одновременно под действием избыточного давления в верхней полости 10 наружного неподвижного сопла 8, мембрана 9, прикрепленная уплотнителями 12 (фиг. 1, 2) к внутренней поверхности неподвижного наружного сопла 8 и внешней поверхности внутреннего сопла 5, начинает изгибаться вниз, побуждая к перемещению вниз (заглублению) внутреннее сопло 5 с закрепленной в нем фокусирующей линзой 24 за счет растяжения мембраны 9. Перемещение внутреннего подвижного корпуса 4 с соплом 5 вниз происходит до тех пор, пока ограничительный кронштейн 16 не коснется разделительного кольца 7, выполняющего роль упора.In the mode of laser cutting of metals up to 20 mm, then when cutting through the upper nozzle 22, active gas (oxygen) is supplied to the external stationary nozzle 8. Oxygen coaxially passes to the laser beam 14 into the metal cutting zone 25. At the same time, under the influence of excess pressure in the upper cavity 10 of the external the fixed nozzle 8, the membrane 9, attached by the seals 12 (Fig. 1, 2) to the inner surface of the fixed outer nozzle 8 and the outer surface of the inner nozzle 5, begins to bend downward, causing the inner to move down (deep) 5 with fixed focusing lens 24 due to the stretching of the membrane 9. The movement of the inner movable housing 4 with the nozzle 5 down occurs until the restrictive bracket 16 touches the dividing ring 7, which acts as a stop.

В режиме лазерной резки металлов толщиной до 40 мм производится переустановка съемной цилиндрической насадки 21, имеющей диаметр в узком сечении 0,5±0,02 мм сужающимся каналом с углом сужения 60°, на съемную насадку, конструктивно выполненную сужающе-расширяющимся к низу профилем канала реза, но которая имеет диаметр в узком сечении 0,2±0,02 мм с углом сужения и расширения 60° и 30° соответственно, служащая для увеличения скорости, что позволит получить сверхзвуковые скорости на выходе. Вдув сверхзвуковых струй в зону реза позволит производить с высокой эффективностью удаление образующегося расплава металла из узкого лазерного реза (b=0,3-0,6 мм), что позволит осуществлять режим резки металлов больших толщин до 40 мм с высокой скоростью резки, что приведет в целом к повышению производительности режима лазерной резки.In the mode of laser cutting of metals with a thickness of up to 40 mm, the removable cylindrical nozzle 21, having a narrow diameter of 0.5 ± 0.02 mm in the narrowing channel with a narrowing angle of 60 °, is reinstalled onto the removable nozzle, which is structurally made narrowed to the bottom by the channel profile cut, but which has a diameter in a narrow section of 0.2 ± 0.02 mm with an angle of narrowing and expansion of 60 ° and 30 °, respectively, which serves to increase the speed, which will allow to obtain supersonic speeds at the exit. Blowing supersonic jets into the cutting zone will allow high-efficiency removal of the formed metal melt from the narrow laser cut (b = 0.3-0.6 mm), which will allow cutting large metals up to 40 mm with a high cutting speed, which will lead to overall to improve the performance of the laser cutting mode.

В режиме сверлении отверстий металлов до 20 мм процесс происходит аналогично режиму резки металлов до 20 мм, но при этом дополнительно необходима большая мощность лазерного излучения.In the mode of drilling metal holes up to 20 mm, the process occurs similarly to the mode of cutting metals up to 20 mm, but additionally, a large laser radiation power is required.

Лазерная оптическая головка в комплекте с лазерными технологическими комплексами позволит обеспечить основные технологические показатели для резки и сверления отверстий на оптимальном уровне: шероховатость поверхности реза на титановых сплавах не выше 12…15 мкм, на нержавеющих и высоколегированных сталях не выше 10…13 мкм при ширине реза 0,1…0,2 мм, глубину зоны термического влияния не более 0,15 мм.A laser optical head complete with laser technological complexes will ensure the basic technological parameters for cutting and drilling holes at the optimum level: the surface roughness of the cut on titanium alloys is not higher than 12 ... 15 microns, on stainless and high alloy steels not higher than 10 ... 13 microns with a cut width 0.1 ... 0.2 mm, the depth of the heat affected zone is not more than 0.15 mm.

Для сварки универсальная лазерная оптическая головка позволит обеспечить основные технологические показатели на оптимальном уровне: ширину сварочного шва получат от 0,3 мм до 5 мм на металлах толщиной от 1 мм до 20 мм, зону термического влияния - от 0,015 мм до 0,3 мм.For welding, a universal laser optical head will ensure the basic technological parameters at the optimum level: the width of the weld will be from 0.3 mm to 5 mm on metals with a thickness of 1 mm to 20 mm, the heat-affected zone is from 0.015 mm to 0.3 mm.

Лазерная оптическая головка позволит вести прецизионную сварку, резку и сверление отверстий до 20 мм и до 40 мм с высокой производительностью, обеспечиваемой за счет изменения режимов в процессе обработки. Технологические газы (активный или защитные) в зону реза, сварки, сверления отверстий подают поочередно, в зависимости от требуемой операции. Данная установка позволит вести следующие режимы: резку, сварку и сверление отверстий.The laser optical head will allow for precision welding, cutting and drilling of holes up to 20 mm and up to 40 mm with high productivity provided by changing modes during processing. Process gases (active or protective) are supplied to the cutting, welding, hole drilling zone alternately, depending on the required operation. This installation will allow you to conduct the following modes: cutting, welding and drilling holes.

Таким образом, предлагаемая лазерная оптическая головка обеспечивает простое и надежное управление режимами сварки и резки за счет использования ручного управления для перемещения внутреннего подвижного корпуса 4 с внутренним соплом 5, что позволяет осуществить выполнение трех режимов на одной лазерной головке.Thus, the proposed laser optical head provides simple and reliable control of the welding and cutting modes through the use of manual control to move the inner movable housing 4 with the inner nozzle 5, which allows three modes to be performed on one laser head.

Claims (3)

1. Лазерная оптическая головка, содержащая наружный неподвижный корпус с наружным неподвижным соплом, внутренний подвижный корпус с внутренним соплом и фокусирующую линзу, закрепленную во внутреннем сопле, отличающаяся тем, что она снабжена разделительными кольцами, установленными на наружном неподвижном корпусе с его внутренней стороны с образованием зазора между внутренним подвижным и наружным неподвижными корпусами, мембраной, разделяющей полость наружного неподвижного сопла на верхнюю полость, сообщенную с источником активного газа, и нижнюю полость, сообщенную с источником защитного газа, ограничительным кронштейном, установленным на внутреннем подвижном корпусе, и съемной цилиндрической насадкой, установленной на выходе внутреннего сопла, при этом внутренний подвижный корпус с внутренним соплом выполнен с возможностью перемещения вверх и вниз посредством рукоятки, установленной в отверстие внутреннего подвижного корпуса через вертикальный паз, выполненный в наружном неподвижном корпусе и соответствующий ходу внутреннего подвижного корпуса.1. A laser optical head comprising an outer fixed housing with an outer fixed nozzle, an inner movable housing with an inner nozzle, and a focusing lens mounted in the inner nozzle, characterized in that it is provided with spacer rings mounted on the outer fixed housing from its inner side to form the gap between the inner movable and outer stationary bodies, a membrane dividing the cavity of the outer stationary nozzle into the upper cavity in communication with the source of active aza, and the lower cavity in communication with the shielding gas source, a restrictive bracket mounted on the inner movable housing, and a removable cylindrical nozzle mounted on the outlet of the inner nozzle, while the inner movable housing with the inner nozzle is arranged to move up and down by means of a handle, installed in the hole of the inner movable housing through a vertical groove made in the outer stationary housing and corresponding to the course of the inner movable housing. 2. Лазерная оптическая головка по п. 1, отличающаяся тем, что съемная цилиндрическая насадка выполнена с сужающимся начальным участком.2. The laser optical head according to claim 1, characterized in that the removable cylindrical nozzle is made with a tapering initial section. 3. Лазерная оптическая головка по п. 1, отличающаяся тем, что съемная цилиндрическая насадка выполнена с сужающе-расширяющимся каналом.3. The laser optical head according to claim 1, characterized in that the removable cylindrical nozzle is made with a narrowing-expanding channel.
RU2017120147U 2017-06-07 2017-06-07 Laser optical head RU180185U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017120147U RU180185U1 (en) 2017-06-07 2017-06-07 Laser optical head

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017120147U RU180185U1 (en) 2017-06-07 2017-06-07 Laser optical head

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU180185U1 true RU180185U1 (en) 2018-06-06

Family

ID=62560980

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017120147U RU180185U1 (en) 2017-06-07 2017-06-07 Laser optical head

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU180185U1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140034614A1 (en) * 2011-04-21 2014-02-06 Adige S.P.A. Methods for controlling laser cutting processes and laser cutting systems implementing same
RU151792U1 (en) * 2014-10-08 2015-04-20 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ТЕЛАР" OPTICAL HEAD FOR LASER CUTTING OF SHEET METAL THICKNESS 12 MM AND ABOVE WITH CONTINUOUS FIBER LASER WITH POWER UP TO 4 KW
RU2578885C2 (en) * 2014-08-21 2016-03-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) Optical laser head

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140034614A1 (en) * 2011-04-21 2014-02-06 Adige S.P.A. Methods for controlling laser cutting processes and laser cutting systems implementing same
RU2578885C2 (en) * 2014-08-21 2016-03-27 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технический университет им. А.Н. Туполева-КАИ" (КНИТУ-КАИ) Optical laser head
RU151792U1 (en) * 2014-10-08 2015-04-20 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ТЕЛАР" OPTICAL HEAD FOR LASER CUTTING OF SHEET METAL THICKNESS 12 MM AND ABOVE WITH CONTINUOUS FIBER LASER WITH POWER UP TO 4 KW

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2641213C2 (en) Laser optic head
CN102179630B (en) Laser micromachining device for surface of engine cylinder and machining method of laser micromachining device
US5149937A (en) Process and device for the manufacture of cavities in workpieces through laser beams
RU2646515C1 (en) Universal laser optic head
JP2001219269A (en) Device and method for submerged working
US6204473B1 (en) Laser-equipped machine tool cutting head with pressurized counterbalance
CN103737176A (en) Hybrid welding method and hybrid welding equipment for laser electromagnetic pulse
IT201600070441A1 (en) Process for laser processing of a metal material with high-dynamic control of the axes of movement of the laser beam along a predetermined processing path, as well as a machine and computer program for carrying out such a process.
CN105880833A (en) Laser wire-filling welding method for nuclear main pump shield sleeve
CN110125532B (en) Method, system and equipment for processing workpiece by water-guided laser
CN110102897B (en) Laser cleaning and laser welding integrated equipment and method for curved surface thin-wall structure
CN103212866B (en) A kind of femtosecond laser of Laser Processing intravascular stent
CN106735772A (en) The device and method of the double arc automatic MIG weldering welding of aluminum alloy two-side
RU180185U1 (en) Laser optical head
CN201511130U (en) Coaxial powder feeding nozzles for fast laser shaping
CN101909807A (en) Method for laser welding using a nozzle capable of stabilising the keyhole
RU2727392C1 (en) Optical head for laser cutting, welding
RU98963U1 (en) DEVICE FOR LASER CUTTING OF SMALL-SIZED HOLES OF AN ARBITRARY FORM IN THICK SHEETS OF HIGH-REFLECTING METALS
RU191258U1 (en) Laser optical head
EP3446825A1 (en) Laser cladding device and complex machine tool
RU2753066C1 (en) Optical head for laser cutting
CN110548995B (en) Multifunctional processing equipment for laser micro-engraving textures
RU2732256C1 (en) Method of laser welding of metals and device for implementation of method
CN214769670U (en) Laser welding machine with dust removal cooling body
RU164382U1 (en) LASER TECHNOLOGICAL INSTALLATION FOR DIMENSIONAL PROCESSING