В.П. Панченко, А.М. Сорока, А.А. Витшас, А.Г. Зеленцов, В.П. Менахин, А.В. Яксон
2
в листах металлов [4, 7–10]. При этом типичное число калибров не пре-
вышает 30, излучение в щели распространяется с малыми потерями по
законам геометрической оптики, а напора технологического газа доста-
точно для выноса расплавленного металла из зоны реза [7–9].
При более глубоком каналировании (
K
30) процесс резки
усложняется за счет сильного ослабления излучения в «волновод-
ном» режиме его распространения в щелевом отверстии [1–3] и недо-
статочного из-за больших гидравлических потерь давления техноло-
гического газа для удаления жидкого металла из зоны реза.
В связи с этим необходимо решить следующую задачу: экспери-
ментально проверить возможность достижения
K
30 при лазерно-
газовой резке с помощью мало- или одномодового излучения ВЛ,
определить условия, при которых она реализуется, и построить физи-
ко-математическую модель процесса.
Такое исследование имеет большое научно-техническое значе-
ние: оно позволяет выяснить, как протекают связанные и взаимозави-
симые теплофизические, газодинамические, химические и оптиче-
ские процессы, имеющие различные пространственные и временные
масштабы и определяющие взаимодействие потока энергии большой
плотности с металлом [2, 3, 5, 8]. Практическое значение заключается
в том, что благодаря полученным результатам можно определить
технологические возможности ВЛ, его экономические преимущества
с учетом энергетических и эксплуатационных затрат, оптимальные
области и перспективы применения в металлообработке [11].
Настоящая работа направлена на решение указанных задач и экс-
периментальное определение закономерностей и особенностей пре-
цизионной резки щелевых отверстий большого калибра в стальных
листах излучением одномодового ВЛ мощностью 1 кВт.
Экспериментальный стенд и условия проведения исследований.
Для экспериментальных исследований процесса взаимодействия излу-
чения одномодового ВЛ с металлами и получения малоразмерных ще-
левых отверстий в стальных заготовках или изделиях при большом чис-
ле калибров (от 30 и более) был разработан и изготовлен стенд (рис. 1).
Основу стенда составляет отечественный одномодовый иттербиевый
лазер (длина волны
= 1,07 мкм) мощностью излучения 1 кВт с пара-
метром
M
2
< 1,2, способный работать как в непрерывном, так и в им-
пульсно-периодическом режиме с регулируемой скважностью.
Генерируемое в лазере излучение подводится по волоконному кабе-
лю к неподвижной режущей головке фирмы Precitec, расположенной на
кронштейне вертикально над подвижным рабочим (координатным) сто-
лом на аэродинамических опорах с полем резки 500
500 мм. В лазер-
ной головке расположены коллиматор с фокусным расстоянием 60 мм,
создающий излучение с апертурой пучка
D
а
= 8 мм, линза с фокусным
