Устройство для лазерной обработки металлов

, 1) "Г 1":. ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ВИДЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСК В 24электр отИ,УльяновН.В.СмиХвиль8,8)У 56-2731981. хничес(Ленина) 2(54) УСТРО БОТКИ МЕТ (57) Изобр технологии для сварки СТВО ДЛЯ ЛАЗЕРНАПЛОВ тение относится и может быть ис лучев льзова Изобре с Ю зки металлов ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ(56) Патент Япониикл. В 23 К 26/02,тение позволяет улучшить качество обработки изделий путем учета глубиныпроплавления. Качество обработкиобъекта характеризуется глубиной иформой отверстия парогазового канала(К). При этом меняется коэффициентотражения и интенсивность отраженного излучения. По мере углубления Кинтенсивность отражения падает и приводит к последовательному отключениюдатчиков, расположенных концентрически на полусфере с центром на оптической оси излучения. Сравнивая сигналыдатчиков с опорным, можно оценитьглубину К и регулировать интенсивность излучения. 1 з,п. ф-лы, 2 ил.35 40 45 50 55 1 132Изобретение относится к лучевой технологии и может быть использовано для обработки (сварки, резки) металлов с использованием импульсного и непрерывного режимов лазерного излучения (ЛИ).Цель изобретения - улучшение качества обработки иэделий путем повышения точности регулирования интенсивностью лазерного излучения.Физическая сущность работы устройства заключается в следующем.При проведении процесса с глубоким проникновением лазерного излучения в толщу объекта обработки отраженное из глубины парогазового канала (ПГК) излучение распространяется в виде конуса, при этом распределение интенсивности излучения по основанию конуса зависит от гпубины раскрытия парогазового канала, т,е. определяется технологическими результатами лазерной обработки.В процессе взаимодействия излучения с металлом, в зависимости от глубины и формы отверстия ПГК, меняется коэффициент отражения. С изменением диаметра и глубины проплавления изменяется коэффициент отражения и интенсивность отраженного излучения. Датчики, принимающие отраженное ЛИ, представляют собой постоянно вклю- ченные фотоэлементы, отключающиеся при уменьшении интенсивности облучения ниже порога их чувствительности. По мере углубления ПГК интенсивность обратного ЛИ падает тем значительнее, чем дальше от центра полусферы находятся датчики, Это приводит к их последовательному отключению, При определенной зависимости чувствительности датчиков от их положения на полусфере можно судить, сравнив поступающий сигнал с них с опорным, о глубине ПГК;Если интенсивность отраженного излучения меняется, то это приводит к выключению или включению группы датчиков, что через схему сравнения и блок управления интенсивностью ЛИ ведет к изменению интенсивности =рямого ЛИ.На фиг.1 представлена структурная схема устройства; на фиг.2 - порядок расположения датчиков на сфере.Устройство содержит лазер 1, излучение 2 которого фокусирующей системой 3 подается через отверстие 4 полусферы 5 на обрабатываемое изде 0037 2 лие, отражаясь от которого, попадает на группы датчиков 6, расположенных по концентрическим окружностям на полусфере 5. Сигналы с датчиков б подключены к соответствующим входам сумматора 7, Сигнал с сумматора 7 поступает на первый вход блока 8 сравнения, на второй вход блока сравнения 8 сигнал поступает с блока 9 опорно О го сигнала. Выход блока 8 сравнениясоединен с блоком управления интен-.сивностью 10 ЛИ, На детали 11 образуется ПГК 12,Блок управления интенсивностью лазерного излучения представляет собой схему управления трехфазным тиристорным регулятором, установленным на стороне питающей сети по отношению к источнику питания лазера 1.В качестве фокусирующей системы 3 можно использовать фокусирующую линзу. В качестве датчиков б можно использовать фотодиоды типа ФДГ, параметры которых позволяют измерять интенсивность отраженного от поверхности излучения (при уровне мощности прямого ЛИ порядка 1 кВт), В качестве материала для полусферы можно исполь-, зовать медь,Устройство работает следующим образом. Прямое ЛИ 2, генерируемое лазером 1, попадает в фокусирующую систему 3. Сфокусированный луч, проходя через отверстие 4 полусферы 5, попадает на деталь 11, образуя ПГК 12, отраженные от детали лучи по мере увеличения глубины ПГК 12 изменяют интенсивность облучения датчиков б (фиг, 1), по мере уменьшения облучения групп ,цатчиков 6, расположенных на полусфере 5 по концентрическим окружностям (фиг.2), происходит их последовательное отключение с групп, причем чем больше групп, тем точнее работает устройство. Сигналы от работающих датчиков подаются в сравнительную цепь, состоящую из сумматора 7, блока 8 сравнения и блока 9 опорного сигнала ПГК 12, Блок сравнения связан с блоком 10 управления интенсивностью ЛИ, управляющим мощностью излучения лазера 1.Устройство позволяет улучшить качество обрабатываемых изделий и снизить процент брака на 10-30% за счет повышения точности регулирования лазерного излучения, позволяющего поддерживать постоянными основные тех 313 нологические параметры (глубина парогазового канала и угол его раскрытия).Формула изобретения1. Устройство для лазерной обработки металлов, содержащее лазер, вход которого подключен к блоку управления интенсивностью лазерного излучения, а выход оптически связан с фокусирующей системой, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества обработки изделий путем учета глубины проплавления, устройство дополнительно содержит блоки сравнения и опорного сигнала и сумматор, а также полусферу из материала с высоким коэффициентом теп 20037лопроводности, основание которой лежит в плоскости, перпендикулярнойоптической оси излучения, и с отверстием в наивысшей ее точке для прохождения лазерного луча, на внутренней поверхности полусферы по концентрическим окружностям расположеныгруппы датчиков интенсивности, выходы которых через сумматор подключены10 ,к первому входу блока сравнения, второй вход которого соединен с блокомопорного сигнала, а выход - с входомблока управления интенсивностью лазерного излучения,15 2. Устройство по п.1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что датчики,расположенные на одной окружности,выполнены с одинаковой чувствительностью1320037 авитель Б, Грибоваед И.Ходанич Корректор С.Шекма едактор Т.Лазоренко Заказ 2561/ Н зводственно"полиграфическое предприятие, г,ужгород, ул.Проектная Тираж 975 ИИПИ Государственн по делам изобрете 13035, Москва, ИПодписноео комитета СССРй и открытийРаушская наб., д. 4/5