5 / 15
Поиск решений по перфорированию микроотверстий в хромистых…
Инженерный журнал: наука и инновации
# 6·2016 5
При обработке вокруг отверстия сформировался валик расплава
высотой порядка 60 мкм, поверхность образца покрылась «градом»,
образованным в результате разбрызгивания расплава обрабатываемо-
го материала. При попадании сфокусированного лазерного излучения
на поверхность обрабатываемого материала образовалась каверна,
форма которой очень близка к форме поперечного распределения ин-
тенсивности в лазерном пучке. Исследования показали, что умень-
шение энергии на краях лазерного луча повышает чистоту кромок
образуемого отверстия, а также способствует снижению конусности.
Так как процесс лазерного разрушения материала носит некоторый
пороговый характер, необходимо исключить краевые области пучка,
вносящие недостаточный для протекания абляции энергетический
вклад, но значительно повышающие температуру кромок, что, как
следствие, приводит к увеличению образования жидкой фазы [7].
Прецизионная обработка деталей, работающих на ответственных
участках различных систем, невозможна без проведения предвари-
тельного моделирования процессов обработки в специализированных
программах, вследствие чего можно избежать длительных циклов
подбора оптимальных режимов обработки. Предварительное моде-
лирование процесса обработки, анализ механизма протекания про-
цесса и выявление граничных зависимостей, в рамках которых нахо-
дится оптимальный режим обработки, позволяют значительно сокра-
тить время на разработку и повысить качество получаемого
продукта.
Исходя из заданных требований к обрабатываемой детали и па-
раметров лазерной технологической установки, были сформированы
входные данные, построена модель, проведен ее анализ, сделан вы-
вод о динамике протекающих процессов. Для подтверждения пра-
вильности выходных данных компьютерного моделирования прове-
ден натурный эксперимент, подтверждающий правильность модели.
Моделирование процесса лазерной обработки поверхности не-
ржавеющей стали проходило путем анализа распределения тепловых
полей на программном комплексе SolidWorks Simulations. В качестве
входных данных использовался диапазон рабочих параметров лазер-
ной установки: область воздействия лазерного излучения составила
30…80 мкм, средняя мощность 1…20 Вт, коэффициент поглощения
материала лазерного излучения с длиной волны λ = 1064 нм составил
0,6, длительность импульса 100 нс — параметр неизменный, частота
следования импульсов 10…1000 кГц. На основании этих данных
осуществлялось моделирование с целью добиться максимально рез-
кого градиента температур в приграничной области обработки, так
как при плавном распределении температур получение резкой кром-
ки (применительно к задачам микроперфорации) не представляется