Установка на основе волоконного лазера для полимерных композиционных материалов

Техническое решение относится к размерной обработке полимерных и композиционных материалов, а именно, к резке как тонколистового, так и толстолистового материала, и может быть использована в машиностроении, судостроении, авиа- и ракетостроении и т.п.

Сущность заявляемой полезной модели заключается в обработке заготовки из полимерного композиционного материала сфокусированным оптической головкой лазерным излучением совместно с подачей в зону резания технологического газа. Резание осуществляется в воздушной среде. Газообразные продукты резания удаляются местным отсосом с последующей фильтрацией.

Предлагаемое техническое решение направлено на создание установки на основе волоконного лазера для полимерных композиционных материалов любой толщины.

1 ил.

Техническое решение относится к размерной обработке полимерных и композиционных материалов, а именно, к резке как тонколистового, так и толстолистового материала, и может быть использована в машиностроении, судостроении, авиа- и ракетостроении и т.п.

Создание перспективных конструкций из полимерных композиционных материалов связано с существенными трудностями их размерной обработки из-за высокой анизотропности свойств компонентов, ориентации волокон и наличия экологических проблем, возникающих при механической обработке деталей.

Внедрение лазерного технологического оборудования позволяет уменьшить деформации заготовок и допуски на их обработку, повысить точность и надежность, качество изделий, сократить сроки изготовления заказов, повысить степень автоматизации производства, улучшить экологию и условия труда.

Снижение трудоемкости и повышение производительности при комплексном подходе обеспечивается до 2-3 раз, на отдельных операциях и более.

Известен патент RU 2382693 от 17.07.2008 «СПОСОБ ГАЗОЛАЗЕРНОЙ РЕЗКИ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ» авторов Блинкова В.В., Сироткина О.С., Вайнштейна И.В., Кондратюка Д.И., взятый за прототип.

Способ работы данного изобретения включает в себя подачу лазерного луча на обрабатываемую поверхность, подачу соосно с лазерным лучом технологического газа, коллимирование лазерного луча, заглубление его в обрабатываемое изделие и перемещение по заданной программе. Резку производят в жидкостной среде. Изделие размещают в ванне с водой на конусовидных штырьках с превышением уровня воды над поверхностью изделия равным 10-15 мм. Резку производят иттербиевым лазером с заглублением лазерного луча в обрабатываемое изделие на 0,2-0,4 его толщины.

Изобретение решает проблему экологии при обработке композиционных материалов, а также обеспечивается высокое качество реза изделий, за счет чего достигается расширение технологических возможностей. Но основным недостатком указанного прототипа, является трудоемкий процесс размещения заготавливаемого изделия, который требует высококвалифицированного специалиста для точного размещения изделия в воде, что приводит к удорожанию как изделия, так и работы с таким оборудованием.

Предлагаемое техническое решение направлено на создание установки на основе волоконного лазера для полимерных композиционных материалов любой толщины.

В состав заявляемого технического решения входят:

1 лазерный излучатель на основе волоконного иттербиевого лазера;

2 оптическая головка для газолазерной резки;

3 оптическое волокно для транспортирования лазерного излучения к зоне резания;

4 трехкоординатный стол на основе линейных электромеханических приводов;

5 станина;

6 приспособление для закрепления заготовок;

7 система вентиляции и очистки.

Обработка заготовки из полимерного композиционного материала осуществляется сфокусированным оптической головкой лазерным излучением совместно с подачей в зону резания технологического газа. Лазерное излучение доставляется от излучателя 1 к оптической головке 2 по оптическому волокну 3. Резание осуществляется в воздушной среде. Газообразные продукты резания удаляются местным отсосом 7 с последующей фильтрацией. Размещение заготовки при помощи приспособления 6 и перемещение оптической головки относительно заготовки осуществляется при помощи координатного стола 4 на основе линейных приводов. Координатный стол размещен на станине 5.

Использование данной установки во время пробной работы позволяет получить:

- ровную поверхность лазерного реза;

- незначительную зону термического воздействия (отсутствие деформации материала при нагреве);

- отсутствие шлака на краях реза;

- изготовление изделий любой сложности.

1. Установка для обработки заготовки из полимерного композиционного материала, содержащая лазерный излучатель на основе волоконного иттербиевого лазера, оптическую головку для лазерной резки и оптическое волокно для транспортирования лазерного излучения к зоне резания, отличающаяся тем, что она снабжена трехкоординатным столом на основе линейных электромеханических приводов со станиной, приспособлением для закрепления заготовок и системой вентиляции и очистки газообразных продуктов резания, при этом оптическая головка выполнена с возможностью подачи в зону резания совместно с лазерным излучением технологического газа.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что система вентиляции и очистки выполнена с возможностью удаления газообразных продуктов резания посредством местного отсоса с последующей их фильтрацией.