Анализ технологического процесса для лазерной резки

В современной промышленности широкое применение находят различные механические методы разделения металлов и других материалов, в первую очередь резка ножовочными полотнами, ленточными пилами, фрезами и др. В производстве используются разнообразные станки общего и специального назначения для раскроя листовых, профильных и других заготовок из различных металлов и сплавов. Однако при многих достоинствах этого процесса следует отметить недостатки, связанные с низкой производительностью, высокой стоимостью отрезного инструмента, трудностью или невозможностью раскроя материалов по сложному криволинейному контуру и т.п. [12,14].

В связи с этим возникает производственная необходимость в разработке и промышленном освоении методов резки современных конструкционных материалов, обеспечивающих высокую производительность процесса, точность и качество поверхностей реза. К числу таких перспективных процессов разделения материалов следует отнести лазерную резку металлов, основанную на использовании лазерного луча для реализации процессов нагрева, плавления, испарения, химических реакциях горения и удаления расплава из зоны реза [13].

Классифицируя методы обработки, можно указать, что та или иная операция разделения в лазерной технологии может быть отнесена к одному из трех видов обработки - резке, сверлению или термораскалыванию.

Лазерная резка может осуществляться как со сквозным прорезанием материала, так и в виде получения на его поверхности пазов и дорожек.

К лазерной резке можно отнести следующие операции:

обработка диэлектрических, кермитных и оксидных пленок для подгонки номиналов резисторов и конденсаторов в микросхемах, частоты кварцевых резонаторов;

получение рисунков на тонких пленках, нанесенных на диэлектрические подложки микросхем, которое осуществляется как с помощью прямого испарения, так и сканирования луча по специальным меткам;

гравирование и маркировка деталей;

собственно сквозная разделительная резка материалов для получения деталей готовых конфигураций.

Помимо резки можно также осуществлять операцию сверления, а также термораскалывание хрупких материалов.

К сверлению отверстий относятся следующие операции:

получение глухих отверстий с целью балансировки некоторых изделий;

перфорация или прошивка отверстий.

Сфокусированное лазерное излучение, обеспечивая, высокую концентрацию энергии, позволяет разделять практически любые металлы и сплавы независимо от их теплофизических свойств. При этом можно получать узкие резы с минимальной зоной термического влияния. При лазерной резке отсутствует механическое воздействие на обрабатываемый материал, и возникают минимальные деформации, как временные в процессе резки, так и остаточные после полного остывания. Вследствие этого лазерную резку можно осуществлять с высокой степенью точности, в том числе легкодеформируемых и нежестких заготовок или деталей. Благодаря большой плотности мощности лазерного излучения обеспечивается высокая производительность процесса в сочетании с высоким качеством поверхностей реза. Легкое и сравнительно простое управление лазерным излучением позволяет осуществить лазерную резку по сложному контуру плоских и объемных деталей и заготовок с высокой степенью автоматизации процесса.

Применение импульсно-периодического лазерного излучения при резке позволяет снизить необходимые средние мощности лазера, позволяет, устанавливая необходимые скорости нагрева и время пребывания материала при высоких температурах, выбирать оптимальные с точки зрения эффективности процесса и структурных минимальных изменений режимы работы [6, 12].

Статья в тему

Исследование критериев оптимизации для нелинейных АС с различными регуляторами
Задачи по управлению тем или иным явлением или процессом, возникающие в повседневной практической деятельности человека, обширны и многообразны. Управление можно определить как совокупность действий, обеспечивающих проведение любого процесса в целях достижения определённых результатов. Системы авто ...