Устройство для лазерной обработки металлов

 

Изобретение относится к лучевой технологии и может быть использовано для сварки, резки металлов. Изобретение позволяет улучшить качество обработки изделий путем учета глубины проплавления. Качество обработки объекта характеризуется глубиной и формой отверстия парогазового канала (К). При этом меняется коэффициент отражения и интенсивность отраженного излучения. По мере углубления К интенсивность отражения падает и приводит к последовательному отключению датчиков, расположенных концентрически на полусфере с центром на оптической оси излучения. Сравнивая сигналы датчиков с опорным, можно оценить глубину К и регулировать интенсивность излучения. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. со ю о со ч

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„SU„„1320037 (5ц 4 В 23 К 26/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3936090/31-27 (22) 01.08.85 (46) 30 ° 06.87. Бюл. В 24 (71) Ленинградский электротехнический институт им.В.И.Ульянова (Ленина) (72) В.M.Ганюченко, Н.В.Смирнов, Е.М.Фискин и В.А.Хвиль (53) 621.79 1.72(088.8) (5á) Патент Японии Ó 56-27352, кл. В 23 К 26/02, 1981. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ МЕТАЛЛОВ

{57) Изобретение относится к лучевой технологии и может быть использовано для сварки, резки металлов. Изобретение позволяет улучшить качество обработки изделий путем учета глубины проплавления. Качество обработки объекта характеризуется глубиной и формой отверстия парогазового канала (К). При этом меняется коэффициент отражения и интенсивность отраженного излучения. По мере углубления К интенсивность отражения падает и приводит к последовательному отключению датчиков, расположенных концентрически на полусфере с центром на оптической оси излучения. Сравнивая сигналы датчиков с опорным, можно оценить глубину К и регулировать интенсивность излучения. 1 s.ï. ф-лы, 2 ил.

1 132

Изобретение относится к лучевой технологии и может быть использовано для обработки (сварки, резки) металлов с использованием импульсного и непрерывного режимов лазерного излучения (ЛИ).

Цель изобретения — улучшение качества обработки иэделий путем повышения точности регулирования интенсивностью лазерного излучения.

Физическая сущность работы устройства заключается в следующем.

При проведении процесса с глубоким проникновением лазерного излучения в толщу объекта обработки отраженное из глубины парогазового канала (ПГК) излучение распространяется в виде конуса, при этом распределение интенсивности излучения по основанию конуса зависит от гпубины раскрытия парогазового канала, т.е. определяется технологическими результатами лазерной обработки.

В процессе взаимодействия излучения с металлом, в зависимости от глубины и формы отверстия ПГК, меняется коэффициент отражения. С изменением диаметра и глубины проплавления изменяется коэффициент отражения и интенсивность отраженного излучения.

Датчики, принимающие отраженное ЛИ, представляют собой постоянно включенные фотоэлементы, отключающиеся при уменьшении интенсивности облучения ниже порога их чувствительности. По мере углубления ПГК интенсивность обратного ЛИ падает тем значительнее, чем дальше от центра полусферы находятся датчики, Это пряводит к их последовательному отключению. При определенной зависимости чувствительности датчиков от их положения на полусфере можно судить, сравнив поступающий сигнал с них с опорным, о глубине ПГК;

Если интенсивность отраженного излучения меняется, то это приводит к выключению или включению группы датчиков, что через схему сравнения и блок управления интенсивностью ЛИ ведет к изменению интенсивности прямого ЛИ.

На фиг.i представлена структурная схема устройства; на фиг.2 — порядок расположения датчиков на сфере.

Устройство содержит лазер 1, излучение 2 которого фокусирующей системой 3 подается через отверстие 4 полусферы 5 на обрабатываемое изде0037 2 лие, отражаясь от которого, попадает на группы да.тчиков 6, расположенных по концентрическим окружностям на полусфере 5. Сигналы с датчиков 6 под5 ключены к соответствующим входам сумматора 7. Сигнал с сумматора 7 поступает на первый вход блока 8 сравнения, на второй вход блока сравнения

8 сигнал поступает с блока 9 опорно10 го сигнала. Выход блока 8 сравнения соединен с блоком управления интен-. сивностью 10 ЛИ. На детали 11 образуется ПГК 12, Блок управления интенсивностью лазерного излучения представляет собой схему управления трехфазным тиристорным регулятором, установленным на стороне питающей сети по отношению к источнику питания лазера 1.

В качестве фокусирующей системы 3 можно использовать фокусирующую линзу. В качестве датчиков б можно использовать фотодиоды типа ФД-7Г, параметры которых позволяют измерять интенсивность отраженного от поверхности излучения (при уровне мощности прямого ЛИ порядка 1 кВт). В качестве материала для полусферы можно исполь-, зовать медь.

Устройство работает следующим образом.

Прямое ЛИ 2, генерируемое лазером

i попадает в фокусирующую систему 3.

Сфокусированный луч, проходя через отверстие 4 полусферы 5, попадает на деталь 11, образуя ПГК 12, отраженные от детали лучи по мере увеличения глубины ПГК 12 изменяют интенсивность облучения датчиков б (фиг. 1), по мере уменьшения облучения групп ,цатчиков 6, расположенных на полусфере 5 по концентрическим окружностям (фиг.2), происходит их последовательное отключение с групп, причем чем больше групп, тем точнее работает устройство. Сигналы от работающих датчиков подаются н сравнительную цепь, состоящую из сумматора

7, блока 8 сравнения и блока 9 опорного сигнала ПГК 12. Блок сравнения связан с блоком 10 управления интенсивностью ЛИ, управляющим мощностью излучения лазера 1.

Устройство позволяет улучшить качество обрабатываемых изделий и снизить процент брака на 10-:30% за счет повышения точности регулирования лазерного излучения, позволяющего поддерживать постоянными основные тех3

13 нологические параметры (глубина парогазового канала и угол его раскрытия).

Формула изобретения

1. Устройство для лазерной обработки металлов, содержащее лазер, вход которого подключен к блоку управления интенсивностью лазерного излучения, а выход оптически связан с фокусирующей системой, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества обработки изделий путем учета глубины проплавления, устройство дополнительно содержит блоки сравнения и опорного сигнала и сумматор, а также полусферу из материала с высоким коэффициентом теп20037 лопроводности, основание которой лежит в плоскости, перпендикулярной оптической оси излучения, и с отверстием в наивысшей ее точке для прохождения лазерного луча, на внутренней поверхности полусферы по концентрическим окружностям расположены группы датчиков интенсивности, выходы которых через сумматор подключены

1g,ê первому входу блока сравнения, втоIpoA вход которого соединен с блоком опорного сигнала, а выход — с входом блока управления интенсивностью лазерного излучения.

2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ю щ е е с я тем, что датчики, расположенные на одной окружности, выполнены с одинаковой чувствительностью

1320037

Составитель Б. Грибова

Редактор Т.Лазоренко Техред И.Ходанич Корректор С.Шекмар

Заказ 2561/13 Тираж 975 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, E-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно"полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4