Материал: Сварка и свариваемые материалы. Технология и оборудование

поглощение излучения. Ели плоскость поляризации перпендику­ лярна плоскости реза, то большая часть излучения поглощается боковыми поверхностями реза. Скорость и качество резки мо­ гут значительно различаться»в зависимости от изменения на­ правления перемещения оптического резака при вырезке фи­ гурных деталей. Влияние эффекта поляризации ослабляется при повышении температуры металла, а также при его окислении химически активным вспомогательным газом в процессе резки. Для обеспечения наибольшей эффективности резки целесооб­ разно плоскость поляризации луча с помощью специального устройства автоматически поворачивать при изменении направ­ ления резки, чтобы она совпадала с плоскостью резки. Хорошие результаты достигаются в результате превращения линейно по­ ляризованного излучения в излучение с круговой поляризацией с применением фазовращающего зеркала, которое устанавли­ вают перед входом в оптический резак. Этот способ применя­ ется ведущими фирмами в современных машинах лазерной резки.

28.3. Оборудование и технологическая оснастка

28.3.1. Конструктивные схемы машин и комплексов для резки листов [6, 9]

Для обработки листов применяют машины и комплексы с микропроцессорным управлением. Комплексы отличаются от машин наличием дополнительных механизмов, обеспечивающих механизацию и автоматизацию вспомогательных операций: за­ грузки и транспортировки листов в зону резки, разборки,транс­ портировки и сортировки вырезанных деталей. Более высокая производительность комплекса обусловлена более высоким коэффициентом загрузки машины. В промышленности использу­ ются машины трех типов [6]. У портальной машины перемеща­ ется портал с технологической оснасткой над неподвижным ли­ стом, излучатель С02-лазера мощностью более 0,5—1 кВт уста­ новлен автономно вне портала, излучатель меньшей мощности размещается на портале. У машин второго типа в двух направ­ лениях перемещается обрабатываемый лист, излучатель лазера и технологическая оснастка неподвижны. Типичным представи­ телем машин этого типа является лазер-пресс, сочетающий ме­

лист, в поперечном — оптический резак по неподвижному пор­ талу. Машины второго и третьего типов применяются, как пра­ вило, для резки листов небольших и средних размеров, пер­ вого— для резки средних и крупных листов. Типы, основные

размеры и параметры, а также общие технические требования к портальным машинам оговорены в ГОСТ 5614—74 и ГОСТ 26940—86.

28.3.2. Конструктивные схемы роботов для резки объемных заготовок

Для резки заготовок до 1 X 1 X 0 , 5 м, как правило, используют многозвенные роботы с пятью—семью степенями свободы [6, 9]. Обрабатываемая заготовка закрепляется либо на неподвиж­ ном столе, либо на столе, имеющем одну—две степени свободы. Излучение подводится к заготовке через систему подвижных зеркал или по волоконным световодам. Заготовки больших га-, баритов обрабатывают с применением роботов портального типа, у которых раскройный стол, служащий также для за­ крепления заготовок, может быть неподвижным или иметь

фективное использование роботов требует механизации и ав­ томатизации вспомогательных операций по транспортировке, загрузке и фиксации заготовок на раскройном столе, а также

Это — система передачи излучения, оптический резак с фокуси­ рующей оптикой и устройством для подачи в зону резки вспо­ могательного газа, устройство для стабилизации положения фокальной плоскости относительно поверхности заготовки, а также аппаратура для автоматического управления включе­ нием излучения и подачи вспомогательного газа {4, 6, 9]. На рис. 28.4 приведены наиболее часто применяющиеся конструк­ тивные схемы оптических резаков. Схемы а—в служат для фо­ кусировки сплошного луча, г и д — для фокусировки полого луча. Наиболее проста схема а на базе фокусирующей линзы, однако ее промышленное применение ограничивается верхним уровнем мощности излучения (1—1,5) кВт. Охлаждаемые зеркальные фокусирующие системы рекомендуется приме­ нять при более высоких уровнях мощности излучения. Как правило, зеркальные системы используются с насадками для боковой подачи вспомогательного газа из кольцевого за­ зора под углом 70—80° к оси луча. В [4] дана методика расчета фокусирующих систем для разных оптических мате­ риалов.

В устройствах для стабилизации положения фокальной пло­ скости на вертикальной оси используются бесконтактные емко-

Рис. 28.4. Конструктивные схемы оптических резаков:

стные и лазерные датчики слежения за поверхностью заго­ товки, а также электромеханические датчики, опирающиеся на заготовку при ее резке.

28.3.4. Производительность оборудования

Производительность машин, комплексов и роботов, метры реза в секунду, подсчитывается по формуле [6]:

Т А Б Л И Ц А 28.3

ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ ОБОРУДОВАНИЯ Еб]

П, см реза/с, при Р я з л , кВт

параметров уравнения (28.4): £=1; vT=l,25 см/с при Ризл=

дующие выводы: повышение мощности излучения дает сущест­ венный рост производительности лишь при условии увеличения коэффициента загрузки машины и ее динамической точности (жесткости) электромеханического привода; способы повыше­ ния коэффициента загрузки — комплексная механизация и ав­ томатизация всех операций, повышение надежности работы обо­ рудования, правильная организация работ при эксплуатации, обслуживании и ремонте оборудования.

28.4. Промышленное применение

В связи с большими эксплуатационными расходами процесс рекомендуется использовать в первую очередь для резки труд­ нообрабатываемых тонколистовых материалов — высокопроч­ ных, чувствительных к перегреву сплавов железа, алюминия, титана, никеля, а также композиционных неметаллических ма­ териалов на основе стекла, углерода, пластмасс, керамики, резины и др. [2, 6, 9). Традиционные механические способы обработки имеют ряд недостатков. Например, обработка на фрезерных станках малопроизводительна, вырубка деталей на штампах малоэффективна при партиях менее 300 500 шт. Общие для механических способов недостатки низкии коэф­ фициент использования материала (КИМ), высокая степень износа инструмента к низкий уровень механизации и автома­

тизации работ.

Известные тепловые процессы резки не обеспечивают необ­ ходимого качества кромок и требуют дополнительной термо-

механической обработки деталей. Электрохимические способы размерной обработки малопроизводительны.

вый процесс позволяет многократно повысить производитель­ ность работ и увеличить КИМ более чем на 20%. Другой пример — изготовление деталей металлоконструкций из тонко­ листовых сталей, сплавов алюминия, титана, а также неметал­ лических материалов на предприятиях автомобильной, авиаци­ онной, электротехнической, машиностроительной и других от­ раслей промышленности. Широко используется лазерная резка в судостроении для изготовления корпусных деталей из тонко­ листовой стали, а также из материалов для облицовки внут­ ренних помещений судов. Высокая точность и качество резки позволяют существенно снизить трудоемкость последующих подгоночных и сборочно-сварочных работ.

Важная область применения резки — раскрой текстильных, кожевенных материалов и дерева. Применение нового оборудо­ вания позволяет быстро изменять конфигурацию деталей рас­ кроя, экономить материал, существенно повышать уровень авто­ матизации и производительность работ.

Раздел 6

СВАРКА ПЛАСТМАСС

Г л а в а 29. ТЕХНОЛОГИЯ И ОБОРУДОВАНИЕ ' ДЛЯ СВАРКИ ПЛАСТМАСС

29.1. Классификация способов сварки пластмасс

Классификация проводится по основным физическим, техническим н технологическим признакам. По физическим признакам сварка пластмасс

делится на классы и виды [1].

Деление на классы нужно проводить по форме энергии, используемой для сварки, т. е. подводимой к сварочным материалам. Все известные в на­ стоящее время процессы сварки пластмасс осуществляются с использова­ нием тепловой, механической, электромагнитной энергии или различных комбинаций этих видов энергии. В связи с этим следует различать сле­ дующие классы сварки: термическая, механическая и электромагнитная. Кроме того, существуют методы термомеханической и электромагнитно-ме­

ханической сварки.

К термическим относятся виды сварки, при которых давление не играет