RU185517U1 - Система смешения защитных газов для лазерной обработки поверхностей - Google Patents
Система смешения защитных газов для лазерной обработки поверхностей Download PDFInfo
- Publication number
- RU185517U1 RU185517U1 RU2018101036U RU2018101036U RU185517U1 RU 185517 U1 RU185517 U1 RU 185517U1 RU 2018101036 U RU2018101036 U RU 2018101036U RU 2018101036 U RU2018101036 U RU 2018101036U RU 185517 U1 RU185517 U1 RU 185517U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gases
- gas
- mixing system
- surface treatment
- technical solution
- Prior art date
Links
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 title description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 35
- 238000005542 laser surface treatment Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 abstract description 3
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 3
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 3
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 238000004372 laser cladding Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/14—Working 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/34—Laser welding for purposes other than joining
- B23K26/342—Build-up welding
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Настоящее техническое решение относится к области технологических процессов в металлообработке с использованием лазеров.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является получение однородной смеси газов для лазерной обработки поверхностей с управляемой в любой момент времени пропорцией.
Решаемая задача в системе смешения газов для лазерной обработки поверхностей, состоящей из пяти независимых одинаковых каналов, каждый из которых состоит из редуктора, датчика наличия давления и изменяемого электроклапана, выход из которых подсоединен к смесительной камере, и микроконтроллерного комплекта для управления положением электроклапанов, выполненных как единое целое, достигается тем, что потоки газов с выровненными редукторами давления, регулируются электроклапанами в соответствии с заданной программой и, таким образом, контролируется концентрация газов в общей смеси. 2 ил.
Description
Настоящее техническое решение относится к области технологических процессов в металлообработке с использованием лазеров.
Из существующего уровня техники известны решения по подаче одного вида газа в область лазерной обработки поверхностей. Типы подаваемых газов различаются по задачам, которые они решают. Основной задачей защитных газов является создание контролируемой среды в области лазерной обработки. Однако газы для этого используются разные: инертные (аргон, гелий), активные (CO2, азот, кислород), и их смеси (Ar-O2, Ar-N2). Кислород способствует более мелкокапельному переносу электродного металла, он снижает его поверхностное натяжение. Существует рекомендация для сварки аустенитных сталей плавящимся электродом применять аргон с добавкой 1 об.% кислорода. Смесь аргона с 2 или 5 об.% кислорода целесообразно применять при сварке ферритных сталей и множество других примеров. Также азот, гелий и углекислый газ по-своему влияют на процессы в ванне расплава.
Недостатками таких технических решений являются в первую очередь неприспособленность делать более сложные одновременной смеси газов из трех и более компонент. Во-вторых, такие технические решения не оборудованы микропроцессорными комплектами для сложных процессов сварки и наплавки градиентных материалов, в которых нужны переключения от одной смеси к другой и изменение их концентраций, в зависимости от технологических требований, в короткий промежуток времени. Иначе говоря, современная лазерная обработка требует не только настройки траектории лазерного сопла, скорости подачи материала, но и сложную настройку защитных газов, как по скорости, так и по составу.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является получение однородной смеси газов для лазерной обработки поверхностей с управляемой в любой момент времени пропорцией.
Решаемая задача в системе смешения газов для лазерной обработки поверхностей, состоящей из пяти независимых одинаковых каналов, каждый из которых состоит из редуктора, датчика наличия давления и изменяемого электроклапана, выход из которых подсоединен к смесительной камере, и микроконтроллерного комплекта для управления положением электроклапанов выполненные как единое целое, достигается тем, что потоки газов с выравненными редукторами давлениями, регулируются электроклапанами в соответствии с заданной программой и, таким образом, контролируется концентрация газов в общей смеси.
Части системы смешения могут состоять из меди, алюминия, стали или других металлов с низкой химической активностью с указанными газами.
Заявленная задача решается за счет того, что заявленное решение позволяет изменять пропорциональный состав смеси из пяти газов, при этом производит смешение с выравниванием давлений.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является однородность выходной газовой смеси.
На Чертеже 1 представлена система смешения защитных газов для лазерной обработки поверхностей, состоящая из трех частей: каналы 1, смесительная камера 2 и микроконтроллерный комплект 3. На Чертеже 2 представлена система в разрезе, а на Чертеже 3 пневматическая схема системы.
Каждый канал 1 состоит из датчика наличия газа 4, редуктора 5 и электроклапана 6. Микроконтроллерный комплект 3 состоит из микропроцессора, сопутствующей электронной обвязки и портов данных.
Рассмотрим работу системы смешения газов для лазерной наплавки в работе. Газы, подключенные к каналам 1, проходят поочередно через датчик наличия газа 4, редуктор 5, электроклапан 6 и попадают в смесительную камеру 2. Микроконтроллерный комплект 3 по заранее заданной программе подает цифровой управляющий сигнал от порта в цифро-аналоговый преобразователь, который в свою очередь подает аналоговый управляющий сигнал на элктроклапан 6. Электроклапан регулирует поток газа в смесительную камеру 2, по каждому типу газа. Таким образом, происходит получение защитной газовой смеси с заданной составляющей компонент. Скорость реакции электроклапана составляет доли секунд, а стандартные скорости защитных газов сосредоточены в диапазоне [0,5;10] литров в минуту. Поэтому скорость реакции электроники много выше чем всей системы в целом, которая в свою очередь определяется требуемыми расходами газа.
Изготовленное техническое решение было изготовлено и апробировано с источниками 5 газов: аргон, гелий, углекислый газ, азот и кислород. Использовалось в связке с коаксиальным соплом для лазерной наплавки. Сравнивая шлифы наплавленных образцов, было установлено, что изменение формы наплавочного валика соответствует изменению пропорции газов в подаваемой смеси защитных газов.
Представленное техническое решение было рассчитано и изготовлено в рамках исполнения Государственного контракта №9.3236.2017/ПЧ от 31.05.2017.
Claims (1)
- Система для смешения защитных газов для лазерной обработки поверхностей, содержащая смесительную камеру, отличающаяся тем, что она включает пять независимых одинаковых каналов для прохождения газов, выходы которых соединены со смесительной камерой, при этом каждый из каналов содержит редуктор, датчик наличия газа и электроклапан для регулирования потока газа в смесительную камеру в соответствии с заданной программой.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018101036U RU185517U1 (ru) | 2018-01-11 | 2018-01-11 | Система смешения защитных газов для лазерной обработки поверхностей |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018101036U RU185517U1 (ru) | 2018-01-11 | 2018-01-11 | Система смешения защитных газов для лазерной обработки поверхностей |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU185517U1 true RU185517U1 (ru) | 2018-12-07 |
Family
ID=64577101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018101036U RU185517U1 (ru) | 2018-01-11 | 2018-01-11 | Система смешения защитных газов для лазерной обработки поверхностей |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU185517U1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040200815A1 (en) * | 2003-04-10 | 2004-10-14 | Lizotte Todd E. | System and method for generating and controlling multiple independently steerable laser beam for material processing |
| EA007043B1 (ru) * | 2003-11-25 | 2006-06-30 | Гну "Институт Молекулярной И Атомной Физики Нанб" | Устройство лазерной наплавки и легирования |
| RU2447979C2 (ru) * | 2009-11-05 | 2012-04-20 | Юрий Александрович Чивель | Устройство лазерной наплавки и легирования |
| RU165282U1 (ru) * | 2015-09-01 | 2016-10-10 | Игорь Александрович Зябрев | Трёхкамерное сопло для газопорошковой лазерной наплавки |
-
2018
- 2018-01-11 RU RU2018101036U patent/RU185517U1/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20040200815A1 (en) * | 2003-04-10 | 2004-10-14 | Lizotte Todd E. | System and method for generating and controlling multiple independently steerable laser beam for material processing |
| EA007043B1 (ru) * | 2003-11-25 | 2006-06-30 | Гну "Институт Молекулярной И Атомной Физики Нанб" | Устройство лазерной наплавки и легирования |
| RU2447979C2 (ru) * | 2009-11-05 | 2012-04-20 | Юрий Александрович Чивель | Устройство лазерной наплавки и легирования |
| RU165282U1 (ru) * | 2015-09-01 | 2016-10-10 | Игорь Александрович Зябрев | Трёхкамерное сопло для газопорошковой лазерной наплавки |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8129652B2 (en) | Welding stability system and method | |
| US20060163220A1 (en) | Automatic gas control for a plasma arc torch | |
| US7326875B2 (en) | Method for supplying a plasma torch with a gas, mixed gas, or gas mixture, comprising volumetric flow regulation in combination with pressure regulation; and arrangement for carrying out said method | |
| EP0041078B1 (de) | Mittels Gasgemischen betriebener Plasmabrenner | |
| RU185517U1 (ru) | Система смешения защитных газов для лазерной обработки поверхностей | |
| EP2237919B1 (en) | High-quality hole cutting using variable shield gas compositions | |
| KR20200022020A (ko) | 표면 경화 처리 장치 및 표면 경화 처리 방법 | |
| Jiang et al. | The nitrogen solubility in molten stainless steel | |
| CN106346171A (zh) | 高氮钢加压焊接用装置及利用该装置焊接高氮钢的方法 | |
| JPH0444696B2 (ru) | ||
| Aoki et al. | Development of novel MIG welding process with duplex current feeding | |
| CN205834426U (zh) | 回流焊炉的氧气控制系统 | |
| JP2013058066A (ja) | シールドガス流量制御装置 | |
| TR201808830T4 (tr) | Çeliklerin muamele edilmesi için yöntem. | |
| DE2620391A1 (de) | Regeln des gasdrucks bei stromstarken glimmentladungen | |
| DE3428732C2 (de) | Verfahren zur Herstellung von Stählen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt | |
| JPH0550247A (ja) | ダブルガスシールドメタルアーク溶接法 | |
| EP2150634A1 (de) | Verfahren zur steuerung der prozessgaskonzentration | |
| DE4211395B4 (de) | Verfahren zum Nitrocarburieren oder Carbonitrieren von Werkstücken und Ofen hierzu | |
| RU2593294C1 (ru) | Устройство для приготовления газовой смеси | |
| RU2643757C2 (ru) | Устройство для механизированной электродуговой сварки плавящимся электродом в среде защитных газов на открытых площадках | |
| US3137783A (en) | Methods of arc welding | |
| RU111047U1 (ru) | Газоэлектрическая горелка для сварки и наплавки чугуна | |
| US20240130030A1 (en) | Methods for mixing fluids for a plasma cutting torch | |
| JPS6482614A (en) | Chemical vapor growth equipment |