Состояние технологических процессов резки листового материала

STATE OF TECHNOLOGICAL PROCESSES FOR CUTTING SHEET MATERIAL

Nikita Kotov

Student, Moscow Polytechnic University, Russia, Moscow

Аннотация. Цель: изучить состояние технологических процессов резки листового материала.

Метод: исследовательский.

Результат: была получена и обработана информация по состоянию технологических процессов резки листового материала на сегодняшний день.

Выводы: рассмотрены четыре варианта альтернативных технологий, заменяющие метод фрезерования для обеспечения резки листовых металлов, рассмотрены отличительные особенности, присущие лазерным технологиям, рассмотрены разработки технологических СО₂ и волоконно-диодных лазеров. 

Abstract. Background: to study the state of technological processes of cutting sheet material. Methods: research.

Result: information on the current state of sheet material cutting processes was obtained and processed.

Conclusion: four variants of alternative technologies that replace the milling method for cutting sheet metals are considered, the distinctive features inherent in laser technologies are considered, and the development of technological CO2 and fiber-diode lasers is considered.

Ключевые слова: лазерные технологии, лазерная резка.

Keywords: laser technologies, laser cutting.

На сегодняшний день большое количество областей жизни человека немыслимо без лазера и лазерных технологий. Слово лазер пришло к нам из английского языка от «Laser» (lightamplificationby stimulatedemissionof radiation), что можно буквально толковать как усиление света при помощи производства вынужденного излучения.

На данный момент специалистам удалось разработать четыре варианта альтернативных технологий, которые могут заменить метод фрезерования для обеспечения резки листовых металлов, такими альтернативными вариантами являются кислородная, плазменная, гидроабразивная и лазерная резка. При этом каждый отдельный альтернативный вариант характеризуется преимуществами и недостатками с точки зрения их применения в определенных областях деятельности.

При необходимости осуществления резки металла толщиной более 10 мм наиболее целесообразно использовать автоген. Обозначенный метод отличается тем, что здесь требуется понести минимальный объём затрат на оборудование, но он может применяться только тогда, когда имеют место заниженные требования к допускам детали, ко всему прочему при использовании автогена скорость резки металла будет достаточно низкая. Основная область применения автогена – это заготовительное производство.

Основной областью деятельности, где используется плазменная резка, является такая область производства, где имеют место среднее и повышенные требования к уровню точности реза. В данном случае отмечаются более высокие показатели скорости резки, но одновременно формируется устойчивая тенденция роста затрат на оборудование. В случае использования метода пламенной резки также отмечается существенное расширение области термического влияния с изменением структуры материала, которые по своим показателям сравнимы с показателями автогенной резки.

Основными отличительными особенностями, которые присущи гидроабразивной резке, является то, что здесь отмечается существенное повышение стоимости оборудования, а также требуется большое количество расходных материалов. Рассматриваемая технология резки характеризуется тем, что ей присуще одно ключевое преимущество, которое подразумевает под собой полное отсутствие ограничений, кои в других методах накладываются на перечень материалов, что могут быть подвергнуты обработке [1].

Если произвести детальную аналитическую оценку текущего состояния области обработки материалов в промышленном секторе ключевых мировых государств, демонстрирующих наиболее высокий уровень социально-экономического и промышленного развития, можно отметить, что на сегодняшний день наблюдаются наиболее интенсивные темпы развития лазерной техники и технологии газовой сварки и резки, также интенсивно развиваются иные виды лазерной обработки разнообразных конструкционных материалов, более того они активно развиваются и в авиационной промышленности.

В области резки ключевым направлением деятельности стал интенсивный процесс развития разработок технологических СО₂ лазеров и волоконно-диодных лазеров, а в дальнейшем на их основе начали активно создаваться лазерные технологические установки и комплексы, которые могут использоваться в целях обеспечения оптимального решения ряда конкретных задач, возникающих в процессе производства.

В качестве ключевых исследований, которые были проведены в области наиболее мощных лазеров, технологии лазерной резки и сварки, выступили исследовательские мероприятия, проведённые в течение 1970-1980-х гг. Учеными из Америки, Японии и Советского Союза. Также нужно отметить, что производители лазерных технологий из стран Западной Европы, в определенный период времени демонстрировали существенное отставание от уровня развития указанных технологий, который был достигнут американскими и японскими и советскими специалистами, но в дальнейшем ситуация претерпела определенные изменения, после того как были получены результаты большого количества исследований, а также когда был организован механизм государственной поддержки и частного финансирования таких исследований, в результате реализации на практике межгосударственной исследовательской программы "ЕвроЛазер" - "Эврика", в результате принятия других мер, указанная группа стран смогла достичь более высокого уровня лучевой мощности лазерных излучателей - до 6-10 кВт - лазеров с диодной накачкой, и до 30-50 кВт - С02 – лазеров [2].

В настоящий момент область использования лазера характеризуется своей широтой, используются методы лазерной резки материалов, при этом интенсивность применения таких технологий сообразна показателю интенсивности применения методов фрезерования, автогенной резки, плазменной и гидроабразивной резки. Более того, на сегодняшний день существует большое количество случаев, где для удовлетворения современных потребностей производства, представляется возможным использовать исключительно лазерные технологии[3].

В ситуации, когда в производство будет поступательным образом внедряться лазерное технологическое оборудование, тогда же будут созданы условия для снижения количества деформации заготовок и допусков на их обработку. Кроме того, таким образом создаются условия для повышения уровня точности и надежности, улучшаются качественные характеристики готовых изделий, обеспечивается минимизация совокупного объема затрат, возникающих при осуществлении рихтовки, также в существенной степени снижается срок изготовления заказов, обеспечивается автоматизация производства, оказывается меньшее негативное воздействие на экологию, условия трудовой деятельности.