Способ лазерной обработки цилиндрических материалов и устройство для его осуществления

/00 ЕНИ рбаков зеро енениеМашино во СССР О, 1986, ОБРАБОТКИ ЦИИАЛОВ 1 И УСТЩЕСТВЛЕНИЯя к лазерной техвам демодуляции жет быть испольГОСУДАРСТВЕННЫ И КОМИТЕТГ 10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМГ 1 РИ ГКНТ СССР ВТОРСКОУУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) СПОСОБ ЛАЗЕРНОЙЛИНДРИЧЕСКИХ МАТЕРРОЙС 1 ВО ДЛЯ ЕГО ОСУ(57) Изобретение отнаситснике, в частности к средстлазерного излучения, и мо Изобретение оносится к технологическим процессам лазерной обработки материалов, обеспечивающим равкомернос;ь воздействия путем демодуляции лазерного излучения на обьекте, и может быть использаэано при термоупрочнении цилиндрических изделий из чугуна и стали сложной конфигурации (канавки, проточки и т,п,) с большой кривизной, в частности проволоки, спекания сверхпроводниковых материалов в форме стержня,Цель изобретения - повышение эффективности лазерной обработки и повышение равномерности распределения лазерной энергии по поверхности обрабатываемого материала.На фиг.1 представлено устройство лазерной обработки с находящейся в нем цилиндрической деталью; на фиг.2 - схема ОСущЕСтВЛЕН 4 Ля СПОСОба ЛаЗЕрНай Обрабатки цилиндрических материалов. зовано в технологических процессах лазерной обработки материалов, в частности для упрочкения изделии из чугуна и стали, имеющих поьерхкасть сложной форы с большой кризизкой, например проволоки. Цель изобретения - более полная утилизация и равкомерность распределения лазерной знергии при обработке детали. Для этого лазеаное излучение вводится в зал 4 кнмту 4 О зеркальну 4 с полость, через которую протягивают сора 4 батывзел ый материал Новым является использование зал ккутж-; зеркальной полости дг 4,4 л 444 агократ 4 Оа цереатражения лазеркагс 1 зл,"4 ек я гкутри нее, равномерный и бале зффективкый процесс лазерной обраба; кк 2 с,п.4-лы, 2 ил, 14 табл,Способ л;.зерксй абр".ботки цилиндрических матеоиалсв, при котором ка ОЬОабать,ваемый материал 1 воздействуют пучком 2 лазерного излучения, отраженное от по. верхкости абраба;ь ваемага материала 1 излучение, и излучене. прашеда.ее мимо магериала 1, возвргв а,от ка его поверх- кость г, помощью павсрх,4 ссти, установленного сооско оЬрабатываемому материалу вогнутого отражателя 3, образованной вращением образующей зеркальной поверхности отражателя вокруг аси, пзраллелькой оси обаабатываемаго материала 1. Излучение лазера 4, атрзжек 4 аго О 1 4 иатериала 1 в сторону торцов 01 оажателя 3, Вазвращ )ют В зону обработк 4 с помощ. ю торцавь 4 х вагнутьх отражателеи 5 и 6, устакавлан 4 ь 4 х ка торцах отражателя" Зеркалькье поверхности отражателей 5 и 6 ааразуют замкнутую зер 4:,алькую поверхность с зеркалькай па еерхкостью отражателя 3УСТРОЙСТВО ЭООТ ЭЕТ С 18 Д.ОИИИ )ЗОРЭ- зом,)ЗДУЧЕН)Е ДааРЭ ( Н 1 ПЗЭЛЯ От На) ПО- верхность материалас помоцью фокусирующей сл.темы 9 чеоез ствеостие 10 н боковой стенке отражателг: 3, нагревает его. Отражаясь от материала 1 или проходя мимо него, излучение попадает на отражатели 3, 6 и 5, образуОщие замкнутую неркаЛьну 1 о поверхност. Гереотракаясь ос них и сглэ- жиВЭЯ сВОю модову)о структуру, Оно Оэ(сге" чивает повышени ЗФфектВнос л лазерной обработки и повышение ря-:. - мерности распределения лазерной энерпи по поверхности обрабатынгомого матерлала,Для обработки игдреской детали проволОи диаметром 6 4)и из стэли 4 эр(и 20 Х 13) использовали СО 2-лазер с выходнсй мощностью 1,2 кВт в непрерывном режиме. Замкнутая зеркальная полость была состаэлена из 3-х зеркал, 1 лзготонл(ннь 1:( из меди марки МВО фиг.1), в именнс из цилиндрической втулки с внутре.н: м диаметром 30 мм с зеркальной внутренней позеохностью и двух нставденных в;с;е кольцевых торцоВых зеркал нэ расстоНик 30 мм одно ст другого. Радиус сопояжения понерхностел зеркал был равен 0,2 мм, И(.тота обэботки зеркальных поверх ностел 0,025 мкм, коз(1,Подачу обрабать, наемотоэ Ге риала ОсущвотВЛяЮт ЧЕРЕЗ ВЫГЮЛНЕННЫЕ а Отражателях 5 и 6 центральные отверстия 7 и 8 с пОмощью м 8 ханизма прсцольно)Й п(эдал, 3 ЭМКН)ГГЭЯ 38 РК)ЭЛЬЭЯ ПОНООХНОС Ь ЕОкРУГ 30 ны ОЦраэотки повыЛает эф(е(ТиВНОГГь лазерной обработки и равномерность распределения лазерной энергии по поверхности обрабэтыааемогс мэтео.ЭГа 1,Устройство дэзерн й Обработки цилиндрических материалов состоит из лазера )1 с фокусируоцей системой с, жестко соединенного с ней Вогнутого зеркального отражателя 3 В Виде цилиндра, 3 Оок .Всь стенке которого Вьполнено ОГзерстие дГя подачи лазерного излучения н зоч; обсаботк, Е.оковая стенка страхат(ясораз(на;э вращением образующей ео,еральной поверхности вокруГ Оси Отражателя 3. В торцовые поверхности отражателп 3 установлены торцовые вогнутые отражатели -. - , и 6, зеркальные поверхности котсрых сопрякены с зеркальной пон рх ностьо от ража еля 3, причем а отражател.х 5 и 6 выполнены центральные отверстия 7 и 8, Устройстзо содермит механизм продсльной подачи материала 1 через отвегстля 7 и 8(,5 1 О 15 20 30 35 40 45 50 55 фициент отражения составил 98%, что обеспечиВэло режим ноздушнОГО охлаждения,Скорость охлакдения камеры можег быть отрегулирована скоростью подачи проволоки) а также принудительным охлаждением Оодун воздухом или использованием жидкостного радиатора).Б 1 эбллце показаы результаты исследований механичес(х свойств после обработки иЭ 1 волоки с по 140 щыо изВсГнОГО устройства и г редлагаемого,Таким образом. Нз тзблицы видно, что при дсстижении одинаковых параметров МИРОТБЕОД)СТИ ПОСЛЕ ООСЭООТКЛ ПГРИ ОДИ- накоаой скороси обОэпотки глубина обраоотки с:, помощью прелагэемо о устройства больше, а .ри Одинаконол Глуоине обаботкл скорость обработки значительно выше.сОр лула изобретения . Способ лазеоной обработки цГлиндрических мэгериалон, при котором обрабатываемый лгтериэд помеЭют внутри цллиндгицеского отрэ(ателя с зеркальной внутренней поверхностью и соосно с ним и воздействуют на него пучком лазерного излучения, при згом лзлучение, отраженное от поверхностл материала, и излучение, поошедшее мимо материала возвращают но его поперхност. посредс.Вом зеркальной цилиндической поверхности отоажателя, отлиа ющи йс я тем,что,с целью повьшения зффективности лазерной обработки и повышения равномерности распределения лазерной Энергии на поверхности обрабатываемого матеИэла, дополнительно аозарашают на поверхность обрабатываемого материала излучение лазера, отраженное н сторонторцов отражателя.2. Устройсво ддя лазерной обработки ;Илиндрлческлх матерлалон, содержащее лазер, ног утый отражатель, выполненньй в ниде цилиндра с зеркальной поверхностьо с двумя торцовыми отверстиями для подачи обрабатываеого материала и отверстием для подаи лазерного излуения на поверхность обрабатываемого материала, выполненным в боковой стенке отражателя, и механизм продольной подачи ОбрабатьВэОГО мате р э(1, о т л и ч а ю Ц е ес я тем, пс,цел.о понывения зффектинностл лазерной обработки . позышения равномерности рас 1-ределения лазерной Энергии по повеохности обрабатываемого мэтериала, Оно дОГодн ительн О снабжено двумя торцоньМи вогнутыми от:ажателями с зеркальными поаер;нося ли сопряженными с зеркальной пон",во)сь о пернОГО о Гражателд