Оптическая лазерная головка

Изобретение относится к оборудованию для лазерной обработки. Оптическая лазерная головка содержит наружное и внутреннее газовые сопла с каналами для подвода активного и защитного газов, фокусирующую линзу, размещенную во внутреннем сопле, сквозные отверстия, размещенные на боковой поверхности внутреннего сопла. Внутреннее сопло выполнено по типу сопла Лаваля. Фокусирующая линза базируется своей цилиндрической поверхностью по цилиндрической поверхности внутреннего сопла с возможностью поршневого перемещения вдоль оси. При этом канал для подвода активного газа к внутреннему соплу расположен между фокусирующей линзой и соплом Лаваля, а сквозные отверстия внутреннего сопла расположены над линзой. Изобретение направлено на повышение надежности конструкции и расширение технологических возможностей лазерной головки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к оборудованию для лазерной обработки.

Известно устройство формирования струи для лазерной резки (патент RU №2121912, ΜΠΚ B23K 26/14, опубликованный 20.11.1998 г.), выполненное в виде камеры, включающей переднюю расположенную со стороны детали и заднюю расположенную со стороны входа луча стенки с соосными друг другу отверстиями для обеспечения истекания струй газа соосно с лазерным лучом. Однако известное устройство имеет возможность выполнять только одну технологическую операцию.

Известна оптическая лазерная головка (авторское свидетельство SU №1543751, ΜΠΚ B23K 26/00, опубликованное 29.01.1988 г.), ближайшая по технической сущности и принятая за прототип, содержащая наружное и внутреннее газовые сопла с каналами для подвода активного и защитного газов, установленные концентрично и с зазором, фокусирующую линзу, размещенную во внутреннем сопле, и сквозные отверстия, выполненные на боковой поверхности внутреннего сопла вблизи фокусирующей линзы.

Однако известное устройство из-за использования мембраны и дополнительных механических элементов, усложняющих конструкцию, и отсутствия направляющих для линзы имеет низкую надежность, а применение дозвукового сопла не позволяет производить резку материалов большой толщины.

Технический результат, на достижение которого направлено предлагаемое изобретение, заключается в повышении надежности конструкции, расширении технологических возможностей оптической лазерной головки.

Технический результат достигается тем, что в оптической лазерной головке, содержащей наружное и внутреннее газовые сопла с каналами для подвода активного и защитного газов, установленные концентрично и с зазором, фокусирующую линзу, размещенную во внутреннем сопле, сквозные отверстия, выполненные на боковой поверхности внутреннего сопла вблизи фокусирующей линзы, новым является то, что внутреннее сопло выполнено по типу сопла Лаваля, фокусирующая линза базируется своей цилиндрической поверхностью по цилиндрической поверхности внутреннего сопла с возможностью перемещения вдоль оси, канал для подвода активного газа к внутреннему соплу расположен между фокусирующей линзой и соплом Лаваля, сквозные отверстия во внутреннем сопле расположены над линзой.

Ниже сквозных отверстий и выше нижнего канала для подвода технологического газа имеются фиксаторы, ограничивающие движение фокусирующей линзы вдоль оси.

Оптическая лазерная головка 1 (фиг. 1, фиг. 2) содержит наружное 2 и внутреннее 3 газовые сопла с каналами 4 и 5 для подвода активного и защитного газов, фокусирующую линзу 6, размещенную во внутреннем сопле на уплотнителях 7, сквозные отверстия 8, размещенные на боковой поверхности внутреннего сопла вблизи фокусирующей линзы 6, и пропускной кристалл или коллиматор 9. Внутреннее сопло 3 выполнено по типу сопла Лаваля. Фокусирующая линза 6 базируется своей цилиндрической поверхностью по цилиндрической поверхности внутреннего сопла 3 с возможностью поршневого перемещения вдоль оси под действием избыточного давления технологического газа, подаваемого через канал 4 или канал 5. Фокусирующая линза 6 для избегания истечения технологического газа через пространство между цилиндрической поверхности фокусирующей линзы 6 и цилиндрической поверхности внутреннего сопла 3 размещена на уплотнителях 7.

Работает оптическая лазерная головка следующим образом. При выполнении технологической операции лазерной резки или пробивки отверстий в канал 4 подается технологический защитный газ, например кислород, и под действием избыточного давления газа фокусирующая линза перемещается вверх (фиг. 1), уменьшая размер пятна лазерного пучка до оптимальных параметров, необходимых для выполнения технологической операции. При выполнении технологической операции лазерной сварки в канал 5 подается технологический инертный газ, например азот, и под действием избыточного давления фокусирующая линза перемещается вниз (фиг. 2), увеличивая размер пятна лазерного пучка до оптимальных параметров, необходимых для выполнения технологической операции.

Сущность изобретения заключается в возможности изменения технологических режимов в процессе обработки материала, например с лазерной резки на лазерную пробивку отверстий и сварку либо в любой другой последовательности. С целью повышения производительности процесса обработки исключается операция переустановки лазерных головок.

По сравнению с прототипом в заявляемой конструкции используется поршневой механизм перемещения линзы, тем самым существенно увеличивается надежность конструкции. Использование сопла типа сопла Лаваля в конструкции внутреннего сопла позволяет производить лазерную резку в сверхзвуковом режиме, что существенно повышает производительность процесса резки, позволяет разрезать материалы большой толщины и уменьшает шероховатость реза.

1. Оптическая лазерная головка, содержащая наружное и внутреннее газовые сопла с каналами для подвода активного и защитного газов, установленные концентрично и с зазором, фокусирующую линзу, размещенную во внутреннем сопле, и сквозные отверстия, выполненные на боковой поверхности внутреннего сопла, отличающаяся тем, что внутреннее сопло выполнено по типу сопла Лаваля, а фокусирующая линза размещена во внутреннем сопле с обеспечением базирования своей цилиндрической поверхностью по цилиндрической поверхности внутреннего сопла с возможностью перемещения вдоль оси, при этом канал для подвода активного газа к внутреннему соплу расположен между фокусирующей линзой и соплом Лаваля, а сквозные отверстия во внутреннем сопле расположены над линзой.

2. Оптическая лазерная головка по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена фиксаторами с возможностью ограничения движения фокусирующей линзы вдоль оси, расположенными ниже сквозных отверстий и выше нижнего канала подвода технологического газа.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу соединительной сварки встык оснащенных покрытием стальных листов (1). К сварочному расплаву (6) через, по меньшей мере, один проточный канал (10) подводят, по меньшей мере, одну порошкообразную сварочную присадку (8) в форме потока (9) газа и порошка.

Изобретение относится к лазерной сварке двух стальных деталей (1, 2) и может быть использовано в автомобилестроении. Лазерный луч (3) и металлическую присадочную проволоку (4) непрерывно перемещают вдоль соединительной линии между двумя деталями (1, 2) таким образом, что этот лазерный луч (3) непрерывно плавит металлическую присадочную проволоку (4) так, чтобы образовывать непрерывный сварочный шов (5) между двумя деталями (1, 2).

Изобретение относится к способу лазерного упрочнения плоской заготовки и может быть использовано для формирования поверхностных слоев материалов путем термообработки.
Изобретение относится к способу лазерной сварки тонкостенных труб и может найти применение в различных отраслях техники. Осуществляют воздействие лазерным лучом на подлежащие соединению кромки свариваемых труб.
Изобретение относится к способу лазерной сварки встык листов из стали с содержанием бора 1,3-3,6%, в частности листов из борсодержащей стали 04Х143Р1Ф-Ш, и может найти применение для изготовления сварных изделий и труб с повышенными требованиями к поглощению нейтронного излучения для объектов атомной энергетики.

Изобретение относится к способу и устройству для обработки подвижной подложки при помощи лазера для получения в результате обработки материала, отделенного от подложки.

Изобретение относится к металлургии и машиностроению и может быть использовано для поверхностного упрочнения и восстановления деталей машин и механизмов. На подложку газопорошковой лазерной наплавкой наносят самофлюсующиеся порошки системы NiCrBSi, после чего осуществляют отжиг при температуре 1000-1075°C в течение 1-3 часов.

Изобретение относится к способу и устройству газолазерной резки композиционных материалов. .

Изобретение относится к области обработки лучом лазера преимущественно металлических материалов больших толщин, в частности к способу и установке для газолазерной резки.
Изобретение относится к способу гибридной лазерно-дуговой сварки стальных деталей, содержащих поверхностное покрытие на основе алюминия. Осуществляют сварку с помощью электрической дуги и лазерного луча, сочетающихся друг с другом в единой сварочной ванне, в которую расплавленный металл вносят в результате плавления расходуемой проволоки, сварку ведут с защитным газом. Расходуемая проволока содержит 3-20 мас.% одного или более образующих гамма-фазу элементов. Эти элементы выбраны из C, Mn, Ni и N, а защитный газ образован из гелия и/или аргона с добавлением менее 10 об.% азота или кислорода. Изобретение особенно приспособлено для сварки составных заготовок («tailored blanks»), использующихся в области автомобилестроения, или для сварки труб. 13 з.п. ф-лы, 1 пр.
Изобретение относится к способу гибридной лазерно-дуговой сварки, осуществляемому с помощью электрической дуги и лазерного луча, сочетающихся друг с другом в единой сварочной ванне, в которую расплавленный металл подается посредством плавления расходуемой проволоки. Сварочную ванну получают на по меньшей мере одной стальной детали, содержащей поверхностное покрытие на основе алюминия. Процесс ведут с защитным газом. Защитный газ образован по меньшей мере одним основным компонентом, выбранным среди аргона и гелия, и по меньшей мере одним дополнительным компонентом, выбранным среди азота и кислорода. Защитный газ содержит от 1% до 20% по объему упомянутого одного дополнительного компонента. 10 з.п. ф-лы, 1 пр.

Изобретение может быть использовано при лазерной резке, в частности, с использованием волоконного или дискового лазера. Корпус (1) сопла выполнен с осевой полостью (5), имеющей первое выходное отверстие (11) на передней стороне (1а). Подвижный элемент (2) выполнен с возможностью поступательного перемещения в осевой полости (5) в направлении первого выходного отверстия (11) под воздействием давления газа пока передняя часть (2а), образующая внутреннюю цилиндрическую стенку подвижного элемента (2), не будет выступать за пределы осевой полости (5) через первое выходное отверстие (11). Эластичный элемент (8) расположен в осевой полости (5) между корпусом (1) сопла и подвижным элементом (2). Эластичный элемент (8) производит упругую возвратную силу на подвижный элемент (2) и стремится противодействовать поступательному перемещению в осевой полости (5) в направлении первого выходного отверстия (11). 4 н. и 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области лазерного резания с нагнетанием потока продувочного газа в зону резания для удаления шлаков и газов, образующихся в процессе резания. Нагнетание продувочного газа в зону резания осуществляют с помощью импульсов газа, при этом непрерывно измеряют интенсивность отраженного из зоны резания излучения лазера и осуществляют регулирование расхода продувочного газа путем изменения частоты, давления, либо одновременно частоты и давления импульсов газа в зависимости от измеренной интенсивности, которую поддерживают на заданном минимуме. Использование изобретения позволяет повысить качество процесса резания. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к области лазерной обработки и может быть использовано в различных отраслях машиностроения как для резки листового материала и гравировки, так и термоупрочнения, наплавки и сварки металлов. Способ включает направление на материал сфокусированного линзой лазерного излучения с одновременной подачей потока газа газораспределительными отверстиями под нижнюю поверхность линзы и от нее соплом в зону обработки. Перед фокусировкой лазерное излучение коллимируют. Поток газа подают в центральную часть линзы или размещенного под ней защитного стекла по крайней мере одним рядом наклоненных к оптической оси фокусирующей линзы и симметрично расположенных газораспределительных отверстий. Центральная часть линзы или размещенного под ней защитного стекла, на которую воздействуют струями газа, по меньшей мере, равна диаметру проходящего через них пучка лазерного излучения. Коллимацию лазерного излучения осуществляют телескопом через его отрицательную линзу и положительную линзу, перемещаемую вдоль ее оптической оси. Технический результат заключается в увеличении эффективности процесса лазерной обработки и качества обработки за счет регулировки плотности мощности лазерного излучения в зоне обработки, охлаждения линзы и эффективного предотвращения загрязнения и повреждения линзы продуктами испарения и других мелких частиц с обрабатываемого изделия. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к способу лазерно-дуговой сварки с использованием плавящегося электрода в среде защитного газа, и может быть использовано для сварки сформованных трубных заготовок. Способ включает сварку с одновременным воздействием лазерного луча и дуги плавящего электрода в среде инертного газа на сварочную ванну. Расстояние между центром сфокусированного пятна лазерного излучения и точкой дугового контакта составляет 10-15 мм. Лазерный луч наклоняют в сторону, противоположную направлению движения кромок, на угол 20-25° относительно нормали к поверхности свариваемых кромок, а дуговую горелку наклоняют в сторону направления движения кромок на угол 30-35°. В зону лазерного излучения и в зону электрода подают защитный газ. В зоне электрода защитный газ в процессе сварки подают в одном направлении с электродом дуговой горелки. Технический результат заключается в повышении качества сварного шва за счет снижения дефектов сварки, в частности, таких как дефектов типа сквозных отверстий, раковин, пор и шлаковых включений путем выпрямления парогазового канала при лазерно-дуговом процессе сварки и, как следствие, путем улучшения условий дегазации сварочной ванны. 1 ил.

Изобретение относится к способу гибридной лазерно-дуговой сварки. Формируют сварочную ванну одновременно электрической дугой и лазерным лучом путем расплавления металла присадочного материала в защитной среде, состоящей из инертного и активного компонентов. В качестве инертного компонента используют аргон. Присадочный материал используют в виде двух расходуемых проволок диаметром до 1,6 мм, которые вместе с защитной средой подают из одного сопла. Заполнение наружной части разделки кромок осуществляют путем одновременного плавления проволок заданного объема с формированием наружного валика. Изобретение позволяет повысить производительность процесса лазерно-гибридной сварки, уменьшить дефекты формируемого шва, а также повысить его механические свойства. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области обработки материалов лазерным лучом, а именно к лазерной оптической головке. Лазерная оптическая головка содержит наружный неподвижный корпус (1) и внутренний подвижный корпус (3) с соплом (4). Перемещение корпуса (3) осуществляется посредством зубчатой рейки (6), установленной на внутреннем подвижном корпусе (3), и вал-шестерни (5), установленной на кронштейне механизма (16). Упомянутый механизм (16) закреплен на наружном неподвижном корпусе (1) и связан с электрическим приводом. В нижней части наружного неподвижного корпуса (1) установлен емкостной датчик (8) для установки и контроля размера между срезом сопла и обрабатываемой деталью (9). На выходе сопла имеется съемная насадка (7) с сужающе-расширяющимся каналом на выходе. Для режимов резки, сварки, пробивки отверстий используется съемная насадка (7), которая имеет диаметр в узком сечении 0,2±0,02 мм и угол расширения 30°. Для режима резки металлов от 20 мм до 40 мм используется съемная насадка (7), которая имеет диаметр в узком сечении 0,5±0,02 мм и угол расширения 15°. В результате достигается повышение точности обработки, экономичность и универсальность головки. 2 з.п. ф-лы, 9 ил.

Способ резки материалов лазерным лучом может быть использован в машиностроении для резки магниевых сплавов. В процессе резки из области реза удаляют продукты разрушения посредством газа. В качестве технологического газа используют инертный газ высокой чистоты. Технологический газ подводят под острым углом к поверхности фронта реза, непосредственно к поверхности заготовки, под углом 2-10° к оси лазерного луча, под давлением, не меньшим 6 бар. В результате обеспечена возможность резки магния и его сплавов лазерным лучом без воспламенения металла на фронте и поверхности реза, а также его частиц, удаляемых из зоны реза. 1 ил.

Изобретение относится к области обработки материалов лазерным лучом, а именно к лазерной оптической головке, которая может быть использована для лазерной сварки, резки и сверления отверстий. Оптическая головка содержит наружный неподвижный корпус (1). Внутри корпуса (1) расположен внутренний подвижный корпус (3) с внутренним соплом (4). При выполнении технологического режима - лазерной резки или сверления отверстий нижняя замкнутая полость (8) заполняется сжатым воздухом. При пневматическом перемещении с помощью сжатого воздуха, образующего давление в нижней замкнутой полости (8), внутренний подвижный корпус (3) с внутренним соплом (4) перемещается вниз, уменьшая размер пятна лазерного пучка до оптимальных параметров. При выполнении технологического режима - лазерной сварки верхняя замкнутая полость (6) заполняется сжатым воздухом. При пневматическом перемещении с помощью сжатого воздуха, внутренний подвижный корпус (3) с внутренним соплом (4) перемещается вверх, увеличивая размер пятна лазерного пучка до оптимальных параметров, необходимых для выполнения лазерной сварки металлов. В наружное неподвижное сопло (21) подается технологический защитный газ. Технический результат заключается в обеспечении точности лазерной сварки, резки и сверления отверстий за счет использования пневматической системы для перемещения внутреннего подвижного корпуса (3) с внутренним соплом (4) посредством сжатого воздуха под давлением вверх и вниз и в расширении функциональных возможностей за счет выполнения трех режимов на одной лазерной головке: резки, сварки и сверления отверстий. 5 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к оборудованию для лазерной обработки. Оптическая лазерная головка содержит наружное и внутреннее газовые сопла с каналами для подвода активного и защитного газов, фокусирующую линзу, размещенную во внутреннем сопле, сквозные отверстия, размещенные на боковой поверхности внутреннего сопла. Внутреннее сопло выполнено по типу сопла Лаваля. Фокусирующая линза базируется своей цилиндрической поверхностью по цилиндрической поверхности внутреннего сопла с возможностью поршневого перемещения вдоль оси. При этом канал для подвода активного газа к внутреннему соплу расположен между фокусирующей линзой и соплом Лаваля, а сквозные отверстия внутреннего сопла расположены над линзой. Изобретение направлено на повышение надежности конструкции и расширение технологических возможностей лазерной головки. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Наверх