SU1296344A1 - Способ лазерной обработки материалов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к технологии лазерной обработки. Целью ... . изобретени   вл етс  повышение качества и точности обработки. Лазер- ный луч с круговым поперечным сечением при помощи специальных зеркал с рельефной отражающей поверхностью преобразуют в п дискретных равномерно расположенных по окружности локальных зонах. Затем переотражающей системой из плоских отражающих зеркал Локалыше зоны вращают относительно оптической оси и получают луч кольцевой формы. Перемещение дискретных зон по окружности позвол ет повысить качество и точность обработки за счет перераспределени  тепловложени . 4 ил. ю со ЭГ) со 4 4

Description

Изобретение относитс  к технологии лазерной обработки.

Цель изобретени  - повышение качества и точности обработки.

На фиг,Г изображена схема распределени  интенсивности излучени  на материале при неподвижном фокуса- торе; на фиг,2 - след воздействи  излучени  на материал при вращении фокусатора; на фиг.3 - то же, без его вращени ; на фиг,4 схема осуществлени  способа.

При обработке лазерный луч 1 с круговым поперечным сечением нагфав л ют на фокусирующий элемент 2 с рельефной отражающей поверхностью и облучают материал 3 по заданному контуру. Луч Г концентрируют в п дискретных равномерно расположенных по окружности локальных зонах 4, дл  чего рельефную отраж:ающую поверхность фокусирующего элемента 2 выполн ют способной преобразовывать падающий на нее луч 1 в луч с апер- турной функцией

и HcosCnCp.), где р и q) - безразмерный радиус

и пол рный угол; 1 - безразмерный коэффициент ;

ч ,

и - амплитуда; 0 - функци  Бессел  I рода п-го пор дка ,

который переотражают системой 5 пло ких отражающих по крайней мере три раза зеркал 6, совмеща  оптическую- ось отраженного луча 1 с оптической осью выходного луча 7 и враща  его по круговой трактории (фиг, 1-4),

При обработке материала луч кругвой апертуры направл ют на фокусирущий элемент эллиптической формы с рельефной отражающей поверхностью, а после отражени  его - на обраба- тываемьй материал.

Фокусирующий элемент 2, синтезированный оптический элемент, воздействующий на амплитуду и фазу падающего на него луча 1 подбирают таким образом, что в дальней зоне (фокальном п т не) получают заданную линию воздействи  с равномерным распределением интенсивности вдоль нее Однако при равномерном распределени интенсивности вдоль линии - окружности - не всегда достаточно мощности данного лазера дл  получени 

5

0

5

0

5

0

5

0

5

необходимого уровн  интенсивности, поэтому с помощью фокусирующего элемента 2 концентрируют луч 1 в п дискретных равномерно расположенных по окружности локализованных зон и с максимумами интенсивности излучени  в каждой из них необходимого уровн , например достаточного дл  плавлени  материала, что обеспечивает повьшение качества и точность обработки за счет локализации излучени . Дл  обработки материала 3 по круговому контуру отраженный от элемента 2 луч переотражают системой плоских зеркал 6 и совмещают оптическую ось выход щего в направлении материала 3 луча 7 с оптической осью луча 1, и вращением элемента 2 и системы зеркал 6 как целого относительно оптической оси падающего на элемент 2 луча 1 производ т перемещение на материале 3 дискретных зон 4 по окружности.

Пример. Способ реализован на серийной установке Квант 9, Из лазера луч направл ют в оптическую систему, содержащую два двугранных отражател . После отражени  от отражателей луч попадает на обрабатываемый материал. На первой обращенной к лазеру поверхности отражател  выполн ют маску в виде рельефной отражающей поверхности с апертурной функцией и. Оптическую систему выполн ют так, чтобы оптические оси падающего на нее и выход щего из нее лучей совпадали, а систему вращают относительно оси. Поскольку при этом вращении происходит вращение фокусирующего элемента с маской на нем, то ее изображение на материале также вращаетс , что и требуетс .

Осуществл ют резку металлов. При этом используют оборудование, содержащее СОл-л зер мощностью 250 Вт, с поддувом в зону обработки воздуха или кислорода.

Режим работы лазера непрерывный, По данному способу лазерное излучение формируют в кольцо (путем применени  рельефного отражател ) диаметром 25 мм и производ т резку нержавеющей стали марки 12Х18Н9Т и титана.

Ширина реза составл ет 0,25 мм, зона термического вли ни  0,15 мм.

Затраты энергии 0,8 кДж (сталь, кислород ), 2,5 кДж (титан, воздух). Врем  резки составл ет i7 и 20 с соответственно. При использовании этого же оборудовани , режима и материалов при перемещающемс  фокаль- ном п тне диаметром 0,5 мм (при F -150 мм.) зона термического вли ни  составл ет 0,25 мм, а затраты энергии 1,7 и 5 кДж дл  стали и титана соответственно (при скорост х реза 1 и 0,3 см), .При использовании данного способа ширина реза, зона термического вли ни  и затраты энергии при том же времени обработки

вдвое бах.

меньше, чем в известных спосо-

Claims (1)

1. Формулаизобретени

   Способ лазерной обработки материалов , при котрром лазерный луч с круговым поперечным сечением направл ют на фокусирующий элемент с

   W

   is

   0

   }

   рельефной отражающей поверхностью и облучают материал .по заданному контуру,отличающийс  тем, что, с целью повьппени  качества и точности обработки, луч концентрируют в п дискретных равномерно расположенных по окружности зонах, преобразуют его при помощи рельефной поверхности в луч с заданной апер- турной функцией, переотражают его по меньшей мере три раза, совмеща  оптическую ось отраженного луча с оптической осью выходного луча и враща  луч по круговой траектории, при этом апертурна  функци  луча

   и Hcos(,(lp), где р и П) безразмерный радиус и пол рный угол рельефной поверхности;. 1 - безразмерный коэффициент ; Н,- амплитуда в импульсе;

   п функци  Бессел  I рода п-го пор дка.

   ф{/г.f

   фиг.2 f

   фиг.5

   .

   фигА

   I

   В1ШИПИ Заказ 704/17 Тираж 976

   Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4

   Подписное