Санкт-Петербург. 02 июля 2014 года.

1. Горный С.Г. ООО «Лазерный Центр» Существенно-лазерные процессы обработки металлов. Санкт-Петербург. 02 июля 2014 года.

2. ПРОЦЕССЫ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ Теодор Майман (Maiman) – «….как только мы научимся управлять лазерным лучом, применения лазеров будут ограниченны только фантазией инженеров». Лазерная сварка, газолазерная резка, резка в испарительном режиме, сверления отверстий, наплавка, комбинированные (гибридные) технологии, газокислородная резка, термообработка, поверхностное легирование, сварка непрерывным лучом, импульсная сварка, лазерная сварка с глубоким проплавлением, модификация поверхности, маркировка, гравировка и др.

3. Классификация методов лазерной сварки А.Г. Григорьянц, И.Н. Шиганов

4. Принципиальные отличия процессов лазерной обработки металлов «КОНСТРУКТИВНЫЕ» ПРЕИМУЩЕСТВА Лазерная сварка в труднодоступных местах: а - и б - через отверстия малых диаметров; в - через прозрачное для лазерного излучения окно; г - через тыльную сторону полупроводниковой подложки; д - с помощью инструмента из сапфира; 1- свариваемые детали; 2 - луч лазера; 3 - стеклянная крышка; 4 - трубчатый корпус «ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ" ПРЕИМУЩЕСТВА а-стыковое б - замковое; в - стыковое деталей разной толщины; г - угловые; д и е - стыковые при сварке шестерен; ж- стыковые с отбортовкой кромок

5. Основные процессы и теории • Сварка • Swift Hook & Jick • Arata & Miamoto • Рыкалин и др. • Большов и др. • Резка • Steen • Коваленко • Крылов и др. • Сверление • Вейко В.П. • Анисимов С.И. • Медведев А.В, а) нагрев; в) плавление; в) формирование канала; г). формирование отверстия 1 – исходный металл, 2 – фронт отвердевания, 3 – расплав, 4 – рез, 5 –пучок лазерного излучения 1 – лазерный луч, 2 – парогазовый канал, 3 – расплавленный металл.

6. Исследование динамики формирования шва Схема проведения экспериментов по исследованию динамики процесса сварки: 1 – лазерный луч; 2 – образец из оптически прозрачного материала; 3 – проплавленный шов; 4 – паровой поток; 5 – скоростная кинокамера СКС-1М; 6 – система светофильтров для поля парового потока; 7 – система светофильтров для поля мишени. Кинограмма процесса проплавления образцов из модификаций кварцевого стекла с пониженной вязкостью. Фокусировка излучения поверхностная. Фильтры для образца СС8-1С18+нС9. Фильтр для пара НС10.

7. Временные закономерности лазерной сварки а – Схема эксперимента по проплавлению «сэндвича»: Кварц – нержавеющая сталь – кварц. 1 – луч; 2 – клиновидный образец; 3 – шов; 4 – паровой поток; 5 – кварцевые пластины: 6 – кинокамера; 7 – светофильтр на пар; 8 – светофильтр на сварочную ванну (СС4+СС5+С3С21). б – Кинограмма процесса сварки. Характер изменения температуры передней стенки канала во времени при непрерывном режиме генерации

8. Оценка временных параметров процесса лазерной сварки

9. Критерий лазерной сварки с глубоким проплавлением Изменение формы зоны проплавления при изменении скорости сварки: а – Непрерывный режим 7.5 кВт, 0.1 мм. 1 - 3 мм/с; 2 - 5 мм/с; 3 - 15 мм/с; 4 - 20 мм/с; 5 - 25 мм/с. б – Импульсно-периодический режим 2 кВт, 300 Гц, 1 - 5 мм/с, 2 - 8 мм/с.

10. Оценка параметров процесса лазерной сварки.

11. Обобщенная оценка параметров процесса лазерной сварки

12. Оценка потерь материала при лазерной сварки Зависимости потерь материала на испарение при лазерной сварке (длина образца 100 мм). а – от мощности лазерного луча, 1 – Vсв = 15.5 мм/с; 2 - Vсв = 27.5 мм/с. б – от скорости сварки. P = 2 кВт. - - расчетные значения, - экспериментальные данные

13. Относительные потери материала на испарение при лазерной сварке.

14. Термодинамическая оценка химического состава металла шва при сварке кВт

15. Оценка предельных параметров лазерной сварки.

16. Сравнение экспериментальных расчетных данных предельной глубины лазерной сварки

17. Лазерно-дуговая сварка Зависимость глубины провара от скорости сварки Осциллограмма тока и напряжения дуги.

18. Особенности лазерно-дуговой сварки 1- Лазерно-дуговая сварка, 2-Лазерная сварка

19. Металлургия и металловедение газолазерной резки Fe > 40%

20. Временные закономерности газолазерной резки 1. Лазерный луч 2. Линза 3. Сопло 4. Образец 5. Продукты выноса 6. Коллиматор 7. Фотоприемник 8. Усилитель 9. Осциллограф

21. Оценка параметров процесса газолазерной резки

22. Сравнение расчетных и экспериментальных данных по газолазерной резки сталей.

23. Предельные параметры процесса газолазерной резки

24. Предельные кривые зависимости максимальной толщины разрезаемого материала для алюминия (а)и титана (б). 1- теоретическая; 2-экспериментальная а). при реализации предельно возможной скорости резки. б). при резке со скоростью меньше предельно возможной. Внешний вид кромки реза.

25. Сверление отверстий E – энергия лазерного излучения

26. Дифференциальное уравнение сверления отверстия - из условия сохранения массы расплава - кинетическая энергия движения расплава - мощность вязких сил - мощность сил отдачи

27. Уравнения лазерного клеймения (гравировки) Для круга Для линии

28. Ограничения на параметры изображения при проекционной гравировке (клеймении) Для круга Для линии

29. ВЫВОДЫ: • Существуют процессы лазерной обработки металлов сущностью которых является релаксационные колебания нагрева, плавления и последующего вытеснения расплава из зоны воздействия. • Все процессы лазерной обработки металлов характерный размер воздействия которых в направлении распространения лазерного излучения, превышает характерный размер в перпендикулярном направлении, имеют релаксационно колебательную природу. • На основании единого подхода к рассмотрению этого круга процессов можно получить ряд технологических решений и ограничений, и, возможно, описать их на основе одних и тех же уравнений. • Предлагается назвать такие процессы лазерной обработки металлов «существенно лазерными» или «интринсиктивными».