RU2307726C2 - Способ газолазерной резки титана и его сплавов - Google Patents
Способ газолазерной резки титана и его сплавов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2307726C2 RU2307726C2 RU2005118576/02A RU2005118576A RU2307726C2 RU 2307726 C2 RU2307726 C2 RU 2307726C2 RU 2005118576/02 A RU2005118576/02 A RU 2005118576/02A RU 2005118576 A RU2005118576 A RU 2005118576A RU 2307726 C2 RU2307726 C2 RU 2307726C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- oxygen
- cutting
- titanium
- quality
- Prior art date
Links
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу газолазерной резки титана и его сплавов и может найти применение в различных отраслях энерго- и машиностроения. Способ включает использование технологического газа, представляющего смесь кислорода и аргона. Технологический газ содержит кислорода 15-25%. Для резки заданной толщины металла содержание кислорода в указанных пределах определяют в зависимости от скорости реза и качества его поверхности, исходя из предъявляемых технологических требований к качеству реза при максимально достижимой скорости реза. Технический результат заключается в повышении качества реза, поскольку при содержании кислорода в смеси в указанных пределах гарт либо исчезает совсем, либо становится мелким и редким. 1 ил.
Description
Изобретение относится к способу газолазерной резки (ГЛР), в частности титана и его сплавов, использующего в качестве технологического газа газовую смесь, содержащую аргон и кислород.
Технологическими газами при ГЛР, в основном, являются кислород, аргон, азот, гелий и иногда водород.
Известно, что газ в процессе ГЛР металлов играет существенную роль. Он уносит из зоны резки расплавленный металл, обеспечивая качественный рез. В случае использования кислорода, кроме того, происходит экзотермическая реакция взаимодействия газа и разрезаемого материала, приводящая к увеличению скорости резки и (или) толщины разрезаемого материала. Таким образом, с точки зрения производительности, кислород кажется предпочтительнее нейтральных газов.
Реакция взаимодействия титана с кислородом приводит к образованию окисла с сильным выделением тепла:
Ti+O2→TiO2+220 ккал/моль
В случае использования кислорода в качестве технологического газа при ГЛР титана выделяющаяся теплота приводит к переходу процесса резки в автогенный (неуправляемый) режим.
Азот и водород также являются химически активными по отношению к титану. Титан обладает способностью поглощать атмосферные газы и водород, образуя хрупкие сплавы, непригодные для практического использования. Поглощение водорода происходит уже при комнатной температуре с небольшой скоростью, которая значительно возрастает при 400°С и выше. С азотом титан реагирует при температуре выше 700°С, при этом получаются нитриды типа TiN. Получаемый в результате взаимодействия с этими газами слой отличается повышенными твердостью и хрупкостью и должен удаляться с поверхности титановых изделий путем травления или механической обработки.
Гелий редко используют в качестве технологического газа для ГЛР по причине его высокой стоимости.
В основном в качестве технологического газа для ГЛР титана используют аргон [1]. Однако при этом качество реза может оказаться неудовлетворительным, особенно при толщинах материала >3 мм, из-за образования по краю среза грата.
В то же время известны способы (Прототипы) ГЛР углеродистых и алюминиевых сплавов, когда в качестве технологического газа используют смеси кислорода с по крайней мере одним из инертных газов и (или) азотом с целью получения высокой скорости реза и хорошего качества его поверхности [2, 3].
Техническая задача предлагаемого изобретения состоит в том, чтобы предложить способ газолазерной резки титана и его сплавов с целью нахождения оптимального соотношения скорости реза и качества его поверхности, особенно при толщине материала >3 мм.
Указанная задача достигается тем, что в качестве технологического газа при ГЛР титана (или его сплава) используют смесь кислорода с аргоном, подбирая их соотношение для определенной толщины разрезаемого материала таким образом, чтобы качество поверхности реза удовлетворяло заданным технологическим требованиям при максимально достижимой скорости резки.
Предлагаемый способ реализуется следующим образом.
В зону реза коаксиально с лазерным излучением подают через газовый смеситель кислород и аргон. Варьируя процентное содержание кислорода в смеси, находят такое его объемное количество, когда соотношение скорости процесса ГЛР и качества поверхности реза удовлетворяют предъявляемым технологическим требованиям.
Пример.
Способ апробирован при газолазерной резке сплава титана ВТ6 толщиной 4 мм. Для ГЛР использовали CO2-лазер мощностью 1500 Вт, работающий в непрерывном режиме. Лазерная головка состояла из фокусирующей линзы с фокусным расстоянием 127 мм, фокус которой был заглублен в металл на 2,2 мм, и сопла с диаметром выходного отверстия 1,4 мм. Кислород и аргон подавали из баллонов в газовый смеситель, который позволял плавно регулировать процентное содержание газов в смеси больше 0% и меньше 100% (выбирая x% одного газа необходимо установить для другого 100%-х%). Полученная в ресивере смесителя смесь под давлением подавалась через сопло лазерной головки коаксиально с лазерным излучением в зону реза.
Изменяя содержание кислорода в смеси с аргоном от 5% до 80%, определили, что при давлении смеси 10 бар наилучшее соотношение скорости реза и качества его поверхности получилось при содержании кислорода около 20%. При этом скорость резки возросла по сравнению с использованием чистого аргона на 30% (от 2,5 м/мин до 3,25 м/мин).
На чертеже показаны графики зависимостей скорости резки и относительного качества поверхности реза от концентрации кислорода в его смеси с аргоном. По представленным графикам, исходя из предъявляемых к качеству реза технологических требований, можно определить необходимую концентрацию кислорода в смеси.
При содержании кислорода в смеси до 15% по краю реза наблюдался грат, уменьшающийся с ростом процентного содержания кислорода. От 15% до 20% грат стал мелким и редким. При 20% грат исчез, и край реза стал чистым. Свыше 25% по краю реза появился поджиг - результат горения титана, увеличивающийся с ростом процентного содержания кислорода в смеси. При 70-80% содержания кислорода процесс перешел в автогенный.
Источники информации
1. Исследование газолазерной резки металлов с целью получения деталей с высокими характеристиками точности воспроизведения контура/ А.Г.Валиулин, С.Г.Горный, А.М.Григорьев и др. - СПб.: Изд-во СПбГТУ, 1999. 36 с.
2. Выкладное описание изобретения к неакцептованной заявке (Германия) DE 4403726 A1/ Verfahren zum Laserschneiden, insbesondere von hochlegierten Stählen, mit einem Schneidgas // Mootz, Andreas, Dr. - дата подачи 7.02.94; дата выкладки описания 10.08.95
3. Заявка на патент изобретения (Франция) 2779078/ Precede de decouple laser de l'aluminium et de ses alliages// Bertez Christophe, Lombard Sophie et Lefevre Philippe - дата подачи 29.05.98, опубл. 03.12.99
Claims (1)
- Способ газолазерной резки титана и его сплавов, включающий использование технологического газа, представляющего смесь кислорода и аргона, отличающийся тем, что используют технологический газ с содержанием кислорода 15-25%, при этом для резки заданной толщины металла содержание кислорода в указанных пределах определяют в зависимости от скорости реза и качества его поверхности, исходя из предъявляемых технологических требований к качеству реза при максимально достижимой скорости реза.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005118576/02A RU2307726C2 (ru) | 2005-06-15 | 2005-06-15 | Способ газолазерной резки титана и его сплавов |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2005118576/02A RU2307726C2 (ru) | 2005-06-15 | 2005-06-15 | Способ газолазерной резки титана и его сплавов |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2005118576A RU2005118576A (ru) | 2006-12-27 |
| RU2307726C2 true RU2307726C2 (ru) | 2007-10-10 |
Family
ID=37759303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2005118576/02A RU2307726C2 (ru) | 2005-06-15 | 2005-06-15 | Способ газолазерной резки титана и его сплавов |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2307726C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2797857C1 (ru) * | 2019-12-19 | 2023-06-08 | Арселормиттал | Лазерная резка для получения стальной заготовки с предварительным покрытием и соответствующая заготовка |
-
2005
- 2005-06-15 RU RU2005118576/02A patent/RU2307726C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Григорьянц А.Г. Лазерная резка металлов. М.: Высшая школа, 1988, с.94, 95-97. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2797857C1 (ru) * | 2019-12-19 | 2023-06-08 | Арселормиттал | Лазерная резка для получения стальной заготовки с предварительным покрытием и соответствующая заготовка |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2005118576A (ru) | 2006-12-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU675286B2 (en) | Process for high quality plasma arc and laser cutting of stainless steel and aluminum | |
| US6891126B2 (en) | High-speed laser cutting method with adapted gas | |
| AU773653B2 (en) | Method and apparatus for the laser cutting of stainless steel, coated steel, aluminum or aluminum alloys with bifocal optical component | |
| AU2007201139A1 (en) | Braze-welding of steel workpieces with copper wire and oxidizing gas mixture | |
| JP2007222942A (ja) | Ａｒ／Ｈｅガス混合物を用いたチタンレーザー切断 | |
| Chen et al. | Effect of kerf characteristics on weld porosity of laser cutting-welding of AA2219 aluminum alloy | |
| CN105710508A (zh) | 气体混合物和用于电弧连接或者污染物排放降低的材料加工的方法 | |
| AU771021B2 (en) | Method and apparatus for the laser cutting of mild steel or structural steel with a multifocus optical component | |
| US5414236A (en) | Process for high quality plasma arc cutting of stainless steel and aluminum | |
| FR2821776A1 (fr) | Procede et installation de coupage laser avec optique a brifocales et gaz d'assistance a base d'hydrogene | |
| RU2307726C2 (ru) | Способ газолазерной резки титана и его сплавов | |
| US6963046B2 (en) | Process gas and method for laser welding | |
| EP1022086B1 (de) | Laserschweissen mit Prozessgas | |
| JP3566131B2 (ja) | セルフシールド溶接用フラックスコアードワイヤ | |
| US20040060911A1 (en) | Process gas and laser machining method | |
| EP1149659A1 (fr) | Coupage laser de tôle galvanisée avec un mélange azote/oxygène en tant que gaz d'assistance | |
| US6831248B2 (en) | Use of helium/nitrogen gas mixtures for the laser welding of stainless steel pipes | |
| US20080264912A1 (en) | Gas Mixture For Laser Beam Fusion Cutting | |
| EP0871559A1 (en) | A method of cutting by laser and gas composition for use in such cutting | |
| JP2004114157A (ja) | 鉄系接合用合金 | |
| JPS6174797A (ja) | サブマ−ジア−ク溶接用焼成型フラックス | |
| SU1731872A1 (ru) | Состав дл диффузионного цинковани металлических изделий | |
| JP2002212708A (ja) | Ｔｉ−Ｓｉ合金系ターゲット材およびその製造方法ならびに皮膜コーティング方法 | |
| JPWO2023140387A5 (ru) | ||
| JPS61232086A (ja) | レ−ザ溶接方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150616 |