Экспериментальные результаты

Исследования проводились на сплаве алюминия Д16Т различной толщины.

В качестве технологического газа использовался воздух при давлении 4 атм.

Скорость резки изменялась от 0.2 м/мин до 1.5 м/мин

На рис. 3.2.1 Представлен график зависимости максимальной толщины прорезаемого листа сплава Д16Т от частоты импульсов излучения при постоянном энерговкладе в систему накачки квантрона.

Рис.3.2.1

Как видно из графика, толщина прорезаемого листа сплава Д16Т снижается с ростом частоты генерации импульсов по зависимости, близкой к линейной. Это связано с тем, что мощность каждого импульса излучения возрастает с уменьшением частоты генерации, что показано на рис. 3.2.2

Рис.3.2.2

Вышеприведенные результаты экспериментов по лазерной резке алюминиевого сплава Д16Т соответствуют длительности импульса генерируемого излучения 1 мс. Это связано с тем, что такая длительность импульса излучения является оптимальной для прорезания материала максимальной толщины. График зависимости максимальной толщины прорезаемого листа Д16Т представлен на рис.3.2.3.

Рис 3.2.3

С увеличением длительности импульса генерируемого излучения при сохранении энерговклада толщина прорезаемого листа алюминия снижается. Объясняется это также снижением мощности излучения в отдельном импульсе и большим теплоотводом поглощённой энергии луча от зоны его воздействия.

Оптимальной длительностью импульса генерации является длительность 1мс. При меньших длительностях импульса отмечается снижение максимальной толщины прорезаемого алюминия. Это связано с тем, что время развития дугового разряда в лампах определяется долями миллисекунды и при коротких импульсах дуговой разряд не успевает развиться и падает мощность генерируемого лазерного луча.

В результате исследования показали, что на представленной установке возможен раскрой алюминиевого листа толщиной до 2.0мм включительно. Оптимизированным режимом раскроя является режим с частотой генерации импульсов излучения 100Гц и длительности отдельного импульса 1 мс. Скорость резки при этом составляет 24 мм/с.

Для того, чтобы увеличить толщину разрезаемого листа алюминия,

предлагается в созданную установку ввести ещё один квантрон в качестве усилителя излучения (рис 3.2.4). Если обеспечить такой же, как и в генераторе, режим работы квантрона - усилителя возможно до двух раз повысить мощность генерируемого излучения. Тогда будет возможно кроить листовой алюминий толщиной до 3-х мм.

Рис 3.2.4

Выводы:

- проанализированы особенности лазерной резки алюминия и в качестве источника лазерного излучения выбран лазер на иттрий-алюминиевом гранате на основе двухлампового квантрона;

- обоснован выбор для экспериментальных исследований двухкратного телескопа и короткофокусной фокусирующей излучение линзы;

- доработан лазерный резак для обеспечения защиты фокусирующей линзы от воздействия на неё продуктов сгорания;

- проведены исследования по лазерной резке листового алюминия и выбран оптимальный режим резки для раскроя листового алюминия максимальной толщины;

- предложен вариант модернизации лазерной установки для повышения её мощности и увеличения толщины раскраиваемого листового алюминия.