1
УДК 539.8:533.9+621.9:672.1
Исследование прецизионной резки щелевых
отверстий большого калибра в стальных листах
излучением одномодового волоконного лазера
В.П. Панченко
1
, А.М. Сорока
2
, А.А. Витшас
2
, А.Г. Зеленцов
2
,
В.П. Менахин
2
, А.В. Яксон
2
1
ФГУП ГНЦ РФ «ТРИНИТИ», Москва, 142190, Россия
2
ООО «Страж-Лазер», с. Беседы, Московская обл., 142715, Россия
Представлены результаты исследования прецизионной резки щелевых отверстий
в листах низкоуглеродистой стали толщиной до 10 мм одномодовым излучением
волоконного лазера мощностью 1 кВт. При использовании одномодового импульс-
но-периодического излучения и кислорода получено от 30 до 70 калибров щелей при
их ширине до
60 мкм. Измерены скорость резки (50…100 мм/мин), шерохова-
тость, твердость поверхности реза и определена фазовая структура стали. Вы-
числены эффективность прецизионной резки (
3 %) и эффективность транспор-
тировки излучения (25 %) в «волноводном» режиме. Предложена качественная
модель лазерно-кислородной резки при глубоком каналировании.
Ключевые слова:
лазерная резка, волоконный лазер, прецизионная резка, низкоугле-
родистая сталь, эксперимент, скорость резки, ширина щели, число калибров, по-
верхность реза, шероховатость, твердость, фазовая структура.
Введение.
В ряде областей металлообработки (таких как автомо-
бильная, авиационная, химическая, энергетическая, электротехническая
и атомная промышленность) имеется необходимость в прецизионном и
качественном (масштаб шероховатости, степень закалки поверхности,
отсутствие грата и др.) вырезании щелевых отверстий шириной не бо-
лее 150 мкм произвольной формы при числе калибров
K
30 в толстых
(до 20 мм) металлических листах. Например, для нефтегазового ком-
плекса требуются скважинные трубчатые (диаметром 150 мм) фильтры
с числом щелей до
10 000 размером 40
0,3 мм на длине до 15 м.
Эффективным и высокопроизводительным способом решения ука-
занной задачи является использование лазерных технологий [1–7]. Од-
нако стандартные технологические CO
2
-лазеры не позволяют получать
щелевые отверстия и радиусы закругления менее 250 мкм. Кроме того,
число калибров
K
=
h
/
b
обычно не превышает 20 (
b
— ширина щели,
h
— ее глубина, в данном случае равная толщине листа).
Технологические лазерные установки на основе маломодовых
иттербиевых дисковых и волоконных лазеров (ВЛ) с длиной волны
= 1,07 мкм и мощностью излучения до 5 кВт при КПД
30 %,
принципиально отличающиеся от СО
2
-лазеров, позволяют вырезать в
лазерно-газовом режиме щелевые отверстия шириной 150…200 мкм
