RU2708285C1 - Автоматизированный лазерный технологический комплекс для термоупрочнения поверхности детали - Google Patents
Автоматизированный лазерный технологический комплекс для термоупрочнения поверхности детали Download PDFInfo
- Publication number
- RU2708285C1 RU2708285C1 RU2018127237A RU2018127237A RU2708285C1 RU 2708285 C1 RU2708285 C1 RU 2708285C1 RU 2018127237 A RU2018127237 A RU 2018127237A RU 2018127237 A RU2018127237 A RU 2018127237A RU 2708285 C1 RU2708285 C1 RU 2708285C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- laser
- tubes
- technological
- complex
- emitter
- Prior art date
Links
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
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/06—Surface hardening
- C21D1/09—Surface hardening by direct application of electrical or wave energy; by particle radiation
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
Изобретение относится к автоматизированному лазерному технологическому комплексу для термоупрочнения детали. Комплекс снабжен разборным кабинетным ограждением зоны обработки детали, имеющим двери раздвижные Г- образной формы для доступа в зону обработки детали и загрузки деталей, и шарнирную дверь для обеспечения доступа при обслуживании лазера. При этом технологический стол выполнен разборным и имеет тележку с опорами колесными неповоротными и опорами колесными поворотными, на которой установлено указанное основание с литым столом, в котором выполнены пазы для крепления термоупрочняемой детали, излучатель выполнен монолитным, а его газоразрядные трубки скомпонованы в виде пакета из нескольких рядов, размещенных равномерно по окружностям его корпуса один внутри другого с созданием двух внешних колец из шестнадцати трубок в каждом и одного внутреннего из восьми трубок. Технический результат заключается в расширении технологических возможностей комплекса без увеличения габаритов и расширения производственных площадей, улучшении качества лазерного излучения и качества лазерной обработки. 4 ил.
Description
Автоматизированный лазерный технологический комплекс для термоупрочнения детали
Изобретение относится к универсальному технологическому оборудованию для лазерной обработки, а именно, к автоматизированным лазерным технологическим комплексам для термоупрочнения (АЛТКУ) наружных и внутренних поверхностей деталей различных размеров и форм без их оплавления, без изменений геометрических размеров и шероховатости.
Термоупрочнение реализуется за счет технологии локального лазерного упрочнения путем перемещения пятна лазерного излучения многолучевого СО2-лазера относительно поверхности обрабатываемой детали.
Известен лазерный технологический комплекс для обработки крупногабаритных изделий [1], содержащий технологический лазер, элементы транспортировки лазерного излучения в виде поворотных плоских зеркал, оптико-фокусирующую головку с механизмом ее перемещения по трем координатам и технологический стол для обрабатываемого изделия, отличающийся тем, что технологический стол выполнен в виде двух установленных друг над другом платформ, верхняя из которых выполнена подвижной в плоскости, параллельной нижней платформе, при этом на нижней платформе установлен механизм для крепления изделия в виде тела вращения, а верхняя платформа выполнена с возможностью обеспечения поворота на 90° относительно нижней платформы и фиксации ее в этом положении.
Недостатком являются ограниченные возможности устройства.
Известен способ упрочнения поверхности детали из чугуна [2], включающий воздействие на поверхность детали многолучевым лазерным излучением, и устройство для упрочнения поверхности детали, содержащее лазерный излучатель с излучающими трубками, скомпонованными в виде пакета из нескольких рядов один внутри другого.
Многолучевой лазер обеспечивает более равномерное, по сравнению с однолучевым лазером, распределение интенсивности излучения в пятне обработки и, соответственно, более равномерное тепловое воздействие на упрочняемую зону. Однако в связи с тем, что в этом лазере трубки излучателя скомпонованы по граням концентричных шестигранников, при перемещении луча по упрочняемой поверхности получается существенная разница суммарной мощности, получаемой отдельными участками (точками) дорожки воздействия от центра к краям, и разница в продолжительности воздействия излучения на отдельные точки. Это приводит к неравномерности теплового воздействия на упрочняемый материал и, соответственно, к неравномерности структуры, твердости и глубины упрочненной зоны по сечению дорожки от центра к краям дорожки, причем степень этой неравномерности различна при движении луча в разных направлениях.
Известен способ упрочнения поверхности детали и устройство для его осуществления [3], содержащее лазерный излучатель с излучающими трубками, скомпонованными в виде пакета из нескольких рядов один внутри другого. Применяемый многолучевой лазер обеспечивает равномерное распределение плотности мощности (интенсивности) излучения в сечении пятна обработки и минимальную разницу в продолжительности воздействия излучения на различные участки поверхности от центра дорожки к краям при перемещении пятна луча по упрочняемой поверхности в любом направлении и по любой траектории. Однако в связи с тем, что на краях пятна обработки тепло проникает не только в глубину материала, но и отводится вдоль холодной поверхности, тепловое воздействие по глубине на упрочняемый материал у края пятна меньше, чем в середине, что приводит к неравномерности структуры, твердости и глубины упрочненной зоны по сечению дорожки от центра к краям дорожки.
Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является устройство для упрочнения поверхности детали из железоуглеродистого сплава [4], содержащее лазерный излучатель с излучающими трубками, скомпонованными в виде пакета, состоящего из расположенных один внутри другого рядов, отличающееся тем, что пакет состоит из четырех рядов излучающих трубок, расположенных вокруг центральной оси в виде четырех восьмигранников, причем восьмигранник второго ряда излучающих трубок повернут вокруг центральной оси относительно внешнего восьмигранника первого ряда излучающих трубок с расположением его вершин напротив центров граней внешнего восьмигранника, а восьмигранник третьего ряда излучающих трубок повернут вокруг центральной оси относительно восьмигранника второго ряда излучающих трубок с расположением его вершин напротив центров граней упомянутого второго восьмигранника
Недостатком прототипа является ограниченность возможностей.
Технический результат изобретения - расширение технологических возможностей комплекса без увеличения габаритов и расширения производственных площадей, улучшение качества лазерного излучения и качества лазерной обработки.
Заявленный результат достигается тем, что известный автоматизированный лазерный технологический комплекс для термоупрочнения детали, включающий многолучевой СО2 лазер, содержащий лазерный излучатель с газоразрядными трубками, оптико-фокусирующую головку, элементы транспортировки лазерного излучения в зону обработки детали и технологический стол для обрабатываемой детали, имеющий основание, снабжен разборным кабинетным ограждением зоны обработки детали, имеющим двери раздвижные Г- образной формы для доступа в зону обработки детали и загрузки деталей, и шарнирную дверь для обеспечения доступа при обслуживании лазера, при этом технологический стол выполнен разборным и имеет тележку с опорами колесными неповоротными и опорами колесными поворотными, на которой установлено указанное основание с литым столом, в котором выполнены пазы для крепления термоупрочняемой детали, излучатель выполнен монолитным, а его газоразрядные трубки скомпонованы в виде пакета из нескольких рядов, размещенных равномерно по окружностям его корпуса один внутри другого с созданием двух внешних колец из шестнадцати трубок в каждом и одного внутреннего из восьми трубок.
Технологический стол состоит из основания, тележки и литого рабочего стола с 9-ю Т-образными пазами для крепления обрабатываемых деталей.
Основание представляет собой сварную конструкцию в виде каркаса, выполненного из квадратных труб 80×80 мм и плит, шлифованных для базирования литого стола и всевозможных приводных механизмов.
Тележка, которая, также, как и основание, представляет собой сварную конструкцию в виде каркаса, выполненного из квадратных труб 80×80 мм и плит, шлифованных для базирования основания, литого стола и всевозможных приводных механизмов. Она имеет две опоры колесные неповоротные FCdn80 и две опоры колесные поворотные SCdn80 ф. "Транслайт" для перемещения стола и четыре опоры LV.A-80-24-M20x98 Code 304725 ф. "ФАМ" для его установки и выставки. Тележка закреплена к станине при помощи двух стяжек. Стол предварительно выставлен относительно направлений линейных перемещений при помощи опор и закреплен к станине.
В зависимости от габаритных размеров обрабатываемой детали для ее базирования данный узел может использоваться в следующих компоновках:
частей для обеспечения доступа при обслуживании лазера. Она крепится к двери в задней части ограждения, обеспечивающей доступ в зону обслуживания узлов с обратной стороны от рабочей зоны.
Выполнение излучателя монолитным обеспечивает жесткость и прочность конструкции излучателя.
Размещение газоразрядных трубок равномерно по цилиндрическим окружностям корпуса излучателя с созданием двух внешних колец по 16 трубок в каждом и одного внутреннего с 8-ью трубками обеспечивает равномерное распределение энергии по всей площади пятна.
Таким образом, конструктивные особенности комплекса АЛТКУ позволяют ему трансформироваться под любые габариты детали, благодаря разборным кабинету и рабочему столу, что расширяет технологические возможности комплекса. Комплектация комплекса многоканальным CO2 лазером, который имеет специализированную компоновку газоразрядных трубок в излучателе, выполненном монолитным способом, обеспечивает качественное лазерное излучение и качественную лазерную обработку.
Изобретение поясняется следующими чертежами.
Фиг. 1 - схема поперечного сечения компоновки излучающих трубок излучателя;
Фиг. 2 - общая схема автоматизированного лазерного технологического комплекса (вид сверху);
Фиг. 3 - трансформируемый разборный технологический стол;
Фиг. 4 - пример ограждение в разобранном виде при обработке крупногабаритной детали.
Автоматизированный лазерный технологический комплекс термоупрочнения (АЛТКУ) содержит (фиг. 2):
1 - многолучевой CO2 лазер,
2 - холодильную машину для охлаждения лазера,
3 - станину,
4 - оптико-фокусирующую головку лазерную,
5 - систему транспортировки лазерного луча,
6 - стол технологический разборный,
7 - ограждение кабинетного типа,
8 - электрошкаф,
9 - система охлаждения оптики,
10 -рампа балонная,
11 - основание технологического разборного стола,
12 - тележку,
13 - литой рабочий стол,
14 - газоразрядные трубки излучателя.
Комплекс АЛТКУ основан на многоканальном CO2 лазере, который имеет специализированную компоновку газоразрядных трубок в излучателе, выполненном монолитным.
На поперечном сечении (фиг. 1) изображена компоновка излучающих трубок 14 излучателя, а именно: количество рядов трубок, их взаимная ориентация, количество трубок в рядах, создающих одинаково неравномерный уровень мощности по ширине дорожки при движении пятна излучения по обрабатываемой поверхности в разных направлениях.
Газоразрядные трубки 14 излучателя (на черт, не обозначен), выполненного монолитным, размещены равномерно по цилиндрическим окружностям корпуса с созданием двух внешних колец по 16 трубок в каждом и одного внутреннего с 8-ью трубками.
Стол технологический разборный 6 (фиг. 3), состоит из основания 11, тележки 12 и литого рабочего стола 13, с 9-ю Т-образными пазами для. крепления обрабатываемых деталей (фиг. 3).
Основание 11 представляет собой сварную конструкцию в виде каркаса, выполненного из квадратных труб 80×80 мм и плит, шлифованных для базирования литого рабочего стола 13 и всевозможных приводных механизмов.
Тележка 12, так же, как и основание 11, представляет собой сварную конструкцию в виде каркаса, выполненного из квадратных труб 80×80 мм и плит, шлифованных для базирования основания, литого стола и всевозможных приводных механизмов. Она имеет две опоры колесные неповоротные FCdn80 и две опоры колесные поворотные SCdn80 ф. "Транслайт" для перемещения стола и четыре опоры LV.A-80-24-M20x98 Code 304725 ф. "ФАМ" для его установки и выставки. Стол предварительно выставлен относительно направлений линейных перемещений при помощи опор и закреплен к станине.
Ограждение кабинетного типа 7 (фиг. 4), предназначено для ограждения зоны обработки комплекса. Основу ограждения составляют два соединенных между собой каркаса с боковыми панелями. Доступ в рабочую зону обеспечивается через две раздвижные двери. Г-образная форма дверей позволяет производить загрузку тяжелых заготовок при помощи подъемных механизмов. С правой стороны имеется дверь для выкатывания стола из зоны обработки. С левой стороны имеется шарнирная дверь, состоящая из двух частей для обеспечения доступа при обслуживании лазера. Она крепится к двери в задней части ограждения, обеспечивающей доступ в зону обслуживания узлов с обратной стороны от рабочей зоны.
Станина 3 представляет собой сварную конструкцию, залитую бетоном с обработанными поверхностями под направляющие стойки, привод и присоединительные элементы стола;
Оптико-фокусирующая головка 4 лазерная 2-х координатная, предназначена для транспортирования лазерного потока от конечного отражателя и перемещения пятна лазерного излучения относительно обрабатываемой детали;
Система транспортировки 5 луча в зону обработки представлена в составе 3х отражателей, принципиальных отличий между ними нет.
Отражатели предназначены для изменения траектории лазерного излучения и транспортируют его от лазера до линзы головки 2-х координатной;
Рампа баллонная 10, предназначена для установки рабочего и резервного баллонов с смесью газов CO2--N2-Не.
Управление комплексом осуществляется с пульта. Все органы управления и индикации относятся к устройству числового программного управления NC-310;
Термоупрочнение поверхностей деталей реализуется за счет технологии локального лазерного упрочнения путем перемещения пятна лазерного излучения многоканального CO2-лазера относительно поверхности обрабатываемой детали. Перемещение пятна лазерного излучения относительно обрабатываемой детали осуществляется с использованием трех линейных и двух круговых координат. Обрабатываемая деталь помещается на столе, выставляется соответствующим образом и крепится.
Конструктивные особенности автоматизированного лазерного технологического комплекса позволяют ему трансформироваться под любые габариты детали, благодаря разборному кабинету и технологическому столу, а оснащение комплекса многоканальным CO2 лазером, который имеет специализированную компоновку газоразрядных трубок в излучателе, выполненном монолитным способом, обеспечивает термоупрочнение наружных и внутренних поверхностей деталей без их оплавления, без изменений геометрических размеров и шероховатости.
Таким образом, реализация изобретения решает все поставленные автором задачи.
Источники информации
1. RU, 2397055, B23K 26/08, B23K 26/03, публ. 20.08.2010
2. RU, 2276694 C1,C21D 1/09, 20.05.2006
3. RU, 2305136 C1, C21D 1/09, 27.08.2007
4. RU, 2580350 С1, C21D 1/09, опубл. 10.04.2016.
Claims (1)
- Автоматизированный лазерный технологический комплекс для термоупрочнения детали, включающий многолучевой СО2 лазер, содержащий лазерный излучатель с газоразрядными трубками, оптико-фокусирующую головку, элементы транспортировки лазерного излучения в зону обработки детали и технологический стол для обрабатываемой детали, имеющий основание, отличающийся тем, что он снабжен разборным кабинетным ограждением зоны обработки детали, имеющим двери раздвижные Г- образной формы для доступа в зону обработки детали и загрузки деталей, и шарнирную дверь для обеспечения доступа при обслуживании лазера, при этом технологический стол выполнен разборным и имеет тележку с опорами колесными неповоротными и опорами колесными поворотными, на которой установлено указанное основание с литым столом, в котором выполнены пазы для крепления термоупрочняемой детали, причем излучатель выполнен монолитным, а его газоразрядные трубки скомпонованы в виде пакета из нескольких рядов, размещенных равномерно по окружностям его корпуса один внутри другого с созданием двух внешних колец из шестнадцати трубок в каждом и одного внутреннего из восьми трубок.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018127237A RU2708285C1 (ru) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | Автоматизированный лазерный технологический комплекс для термоупрочнения поверхности детали |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018127237A RU2708285C1 (ru) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | Автоматизированный лазерный технологический комплекс для термоупрочнения поверхности детали |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2708285C1 true RU2708285C1 (ru) | 2019-12-05 |
Family
ID=68836795
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018127237A RU2708285C1 (ru) | 2017-12-29 | 2017-12-29 | Автоматизированный лазерный технологический комплекс для термоупрочнения поверхности детали |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2708285C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU94004622A (ru) * | 1994-02-11 | 1996-04-10 | Н.С. Ашенмиль | Автоматизированный лазерный технологический комплекс |
RU2305136C1 (ru) * | 2006-06-19 | 2007-08-27 | Закрытое акционерное общество "ЭНТЭК" (ЗАО "ЭНТЭК") | Способ упрочнения поверхности детали и устройство для его осуществления |
CN101134268B (zh) * | 2006-08-29 | 2010-06-02 | 山崎马扎克公司 | 激光淬火装置 |
RU2397055C1 (ru) * | 2009-07-10 | 2010-08-20 | Российская Академия Наук Учреждение Российской Академии Наук Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН (ИМАШ РАН) | Лазерный технологический комплекс для обработки крупногабаритных объектов |
RU2580350C1 (ru) * | 2014-11-05 | 2016-04-10 | Василий Иванович Югов | Устройство для упрочнения поверхности детали |
-
2017
- 2017-12-29 RU RU2018127237A patent/RU2708285C1/ru active IP Right Revival
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU94004622A (ru) * | 1994-02-11 | 1996-04-10 | Н.С. Ашенмиль | Автоматизированный лазерный технологический комплекс |
RU2305136C1 (ru) * | 2006-06-19 | 2007-08-27 | Закрытое акционерное общество "ЭНТЭК" (ЗАО "ЭНТЭК") | Способ упрочнения поверхности детали и устройство для его осуществления |
CN101134268B (zh) * | 2006-08-29 | 2010-06-02 | 山崎马扎克公司 | 激光淬火装置 |
RU2397055C1 (ru) * | 2009-07-10 | 2010-08-20 | Российская Академия Наук Учреждение Российской Академии Наук Институт машиноведения им. А.А. Благонравова РАН (ИМАШ РАН) | Лазерный технологический комплекс для обработки крупногабаритных объектов |
RU2580350C1 (ru) * | 2014-11-05 | 2016-04-10 | Василий Иванович Югов | Устройство для упрочнения поверхности детали |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
FI101946B (fi) | Alumiinilevyjen hitsausmenetelmä ja menetelmällä valmistettu LNG-pallo tankki tai vastaava | |
US3694990A (en) | Welded box-type structural member | |
JP2008036639A (ja) | レーザ加工方法およびレーザ加工装置 | |
RU2708285C1 (ru) | Автоматизированный лазерный технологический комплекс для термоупрочнения поверхности детали | |
US6279888B1 (en) | Modular tooling system with radial base platform | |
JP2008012916A (ja) | 複合シート、複合シートの加工方法、及びレーザ加工装置 | |
EP1108258A1 (en) | Collimator for radiotherapy apparatus | |
JP2003255077A (ja) | 原子炉整備用プラットホーム | |
US7154067B2 (en) | Hardening method and apparatus utilizing laser beams | |
JPH09101386A (ja) | 燃料集合体のスペーサグリッドの外部からスペーサグリッドの互いに交差したストラップを溶接する方法及び装置 | |
JP2010253518A (ja) | 大型枠組構造物の溶接ロボット装置 | |
JP7259494B2 (ja) | 積層造形装置 | |
US12030240B2 (en) | Fixture system for use in additive manufacturing | |
JPS6281272A (ja) | 蒸気タ−ビンのダイヤフラムを溶接する方法およびそのための溶接装置 | |
CN107442637A (zh) | 一种多工位激光加载成形微体积零件的自动化装置及其方法 | |
RU2580350C1 (ru) | Устройство для упрочнения поверхности детали | |
KR20200079692A (ko) | 스테인레스 선반 용접 방법 및 이를 사용하여 제조된 스테인레스 선반 | |
JPH05505213A (ja) | 光線により工作材料を表面処理するための装置 | |
RU2397055C1 (ru) | Лазерный технологический комплекс для обработки крупногабаритных объектов | |
JP5408974B2 (ja) | ボールハウジングの誘導加熱装置 | |
JP2018525838A5 (ru) | ||
CN219703875U (zh) | 一种激光打标升降底座 | |
KR102615483B1 (ko) | 비원형 플레이트의 용접 장치 및 비원형 플레이트 구조체의 제조 방법 | |
JP7124659B2 (ja) | 積層造形装置 | |
RU1811463C (ru) | Лазерна гибка производственна система |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201230 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20211008 |