МЕЖДУНАРОДНЫЙ ИНЖЕНЕР-СВАРЩИК

Электронно-лучевая и лазерная резка

Лучевые методы используют для резки. Если 8 пятне нагрева концентрируется удель­ная мощность порядка 1х103 - 1х107 Вт/кв. см. При этом в пятне нагрева происходит интен­сивный разогрев металл выше температуры плавления металла. Электронно-лучевая и ла­зерная резка металлов основана на процессах нагрева, плавления, испарения, химических процессах горения и удаления расплава из зоны газа.

При воздействии концентрированного потока энергии на поверхность тел часть потока энергии частично отражается от поверхности, а остальная часть энергии поглощается в тон­ком поверхностном слое, вызывая его нагрев, последующие плавление и испарение в зави­симости от условий обработки.

В результате резки электронным лучом (ЭЛ) материалов происходит следующие явле­ния: его сублимация; разложение твердого материала на летучие компоненты и унос мате­риала; разложение материала с обращением по крайней мере одного твердого компонента и удаление материала; испарение.

Резка материалов ЭЛ в основном зависит от его теплофизических свойств и удельной мощности пучка электронов. Чтобы избежать избытка жидкой фазы, добиться максимальной производительности за счет реализации резонансных режимов нагрева, резку ведут в им­пульсных режимах. При этом возможны следующие технические варианты обработки: моно- импульсная, многоимпульсная, с быстрым отклонением луча.

Резка материалов ЭЛ осуществляется выбросом жидкого расплавленного материала, при объемном его вскипании на определенную глубину. При этом имеет место расфокуси­ровка луча, удельная его мощность падает и процесс идет с замедлением. Необходимо производить сканирование факельного пятна по глубине образующегося канала. Углубление канала с помощью ЭЛ происходит в автоколебательном режиме: периодически испаряется некоторый слой материала определенной толщины, а в промежутках ЭЛ рассеивается на стенки канала и образует жидкую фазу. Следовательно, процесс непрерывного воздействия ЭЛ на материал аналогичен импульсному воздействию, где во время паузы не происходит углубление канала, а только образуется жидкая фаза. Количество жидкой фазы, образую­щейся в процессе воздействия луча, определяет процесс резки. Материал из зоны реза удаляется взрывообразно в виде атомов пара, ионов и жидких капель.

ЭЛ использует в основном для прошивки отверстий и обработки твердосплавных и уникальных материалов.

При резке лазерным излучением (ЛИ) обычно используют схему, согласно которой в зону реза подается струя газа, способствующая удалению продуктов разрушения для легко­воспламеняющихся материалов и инициирующая химическую реакцию в зоне воздействия луча лазера на металлические материалы. В первом случае используют такие нейтральные газы как азот, во втором - в зону реза подается кислород (газолазерная рука). Схема метода резки материалов лучом лазера с подачей в зону реза кислородной струи заключается в следующем. Излучение лазера с помощью соответствующей оптической системы фокусиру­ется на поверхность материала. Коаксиально падающему излучению в зону реза подается струя кислорода, которая выполняет две функции: способствует увеличению поглощенной доли излучения вследствие образования на поверхности окисла, а также удаляет образо­вавшуюся пленку и расплав из зоны реза, пока материал не будет полностью разрезан. Луч лазера является источником теплоты с высокой концентрацией энергии, что приводит к уменьшению ширины реза. снижению зоны термического влияния и даст высокую скорость разрезания по сравнению с любым из других методов термической резки, ширина реза близка к диаметру пятна излучения в фокальной плоскости или несколько меньше, а размер зоны термического влияния составляет 0,05 - 2 мм. Скорости газолазерной резки материа­лов лучом лазера на С02 приведены в таблице