УДК 669.1

Современное лазерное оборудование для обработки металлов в промышленной сфере

Лукоянов Максим Андреевич – аспирант Нижегородского государственного технического университета им. Р.Е. Алексеева.

Аннотация: В современной промышленности наблюдается повышенный интерес в направлении использования лазерного излучения для обработки материалов. Целью данной статьи является обобщение и систематизация современного лазерного оборудования для решения задачи по обработке материалов. Основным результатом является проведение комплексной оценки, обобщения и систематизации лазерного оборудования, предназначенного для решения данных задач. Научная ценность работы состоит в возможности использования представленных материалов как основы для выбора оборудования с целью обработки металлов в промышленной сфере.

Ключевые слова: лазерное оборудование, металлы, обработка материалов, обработка металлов, методы лазерной обработки.

Металлы представляют группу материалов, которая наиболее широко и повсеместно используется в современных сферах промышленности [1]. До последнего скачка научно-технического развития для их обработки использовались фрезы, пилы, ножовочные полотна и иные режущие инструменты. Каждый из данных методов давал значительные погрешности и приводил к быстрому выходу из строя материала. При этом сам рабочий процесс имел высокие как трудовые, так и материальные затраты [2-3]. Одной из инноваций, позволивших существенно повысить экономическую и технологическую эффективность обработки материалов стало создание и использование лазерного оборудования. На текущий момент времени именно лазеры позволяют создавать высокоточные изделия при наименьших затратах.

Лазерное оборудование для обработки металлов использует лазерный луч для высокоточной и эффективной обработки поверхности металла. Процесс работы обычно включает в себя следующие этапы:

1. Генерация лазерного луча: мощный лазер генерирует узкий луч света, который фокусируется на поверхности металла;
2. Поглощение энергии - лазерный луч поглощается поверхностью металла, что вызывает резкое повышение температуры в обрабатываемой зоне;
3. Испарение или плавление - в зависимости от настроек лазера и свойств металла, поверхность может испариться или плавиться. Это позволяет выполнить различные операции, такие как резка, сварка, отжиг, травление и т. д.;
4. Управление процессом - обработка металла происходит под контролем компьютерной системы, которая точно настраивает параметры лазера для достижения желаемого результата.

Лазерное оборудование для обработки металлов обладает высокой точностью, скоростью и эффективностью, что делает его широко используемым в различных отраслях, включая машиностроение, авиацию, и другие.

Актуальным вопросом остается выбор лазерного оборудования для решения технологических задач, связанных с обработкой металлов [4]. Важно отметить, что на момент начала 2024 особенно актуальна задача импортозамещения, что связано с геополитической обстановкой и множественными санкциями со стороны западных стран. Так, при выборе технологического оборудования для реализации исходных задач необходимо использование российского оборудования, которое получило активное развитие и существенные результаты в течение последних лет. Так, одной из отечественных фирм, выпускающих эффективные решения, является ООО «Промэнерголаб».

В основе технической составляющей оборудования данной компании находится принцип того, что, изменяя энергию лазерного излучения, перекрытие лазерных импульсов и число слоев, различные материалы можно обрабатывать с различной скоростью: от 0.3 мкм на слой до 18 мкм на слой. В таких случаях глубина обработки может контролироваться с очень высокой точностью [5]. Так, на рис. 1 представлен пример лазерной обработки в результате прорези в металле соответствующим оборудованием. При этом качество обработанной поверхности сильно зависит от энергии лазерного излучения и параметров обработки [6]. Результаты испытаний демонстрируют, что, изменяя параметры реза, можно обрабатывать как шероховатые, так и гладкие поверхности. Минимальная шероховатость поверхности, измеренная с помощью зондового профилометра, составила Ra ≈ 300 нм.

Рисунок 1. Результаты обработки металла лазерным оборудованием

В табл. 1 представлены наиболее популярные и показывающие наилучшие результаты при своем использовании установки компании ООО «Промэнерголаб». Именно за счет использования данного оборудования имеется возможность добиться наиболее качественного и безошибочного результат при обработке металлов в решении промышленных задач.

Таблица 1. Лазерное оборудование для обработки металлов

Таким образом, основной целью представленной статьи являлось выполнение анализа относительно современного лазерного оборудования и его технических особенностей при обработке материалов. В результате работы обоснована актуальность и необходимость использования лазерной технологии обработки материалов. Представлены наиболее перспективные и эффективные технологические установки, использование которых актуально при обработке металлов на текущий момент времени. В заключение необходимо отметить, что выбор каждого оборудования будет зависеть от содержания конкретной задачи и проблемы на предприятии.

Список литературы

1. Оспенникова О.Г., Козлова А.А., Козлов И.А. Лазерные технологии для удаления лакокрасочных покрытий в процессе ремонта и обслуживания авиационной техники (обзор) // Труды ВИАМ. 2021. №4 (98). С. 110-123.
2. Бабкин А.В., Ладов С.В., Федоров С.В. Технологии разрушения и разделения материалов на основе электродинамических воздействий // Инженерный журнал: наука и инновации. 2015. №2 (38). С. 7-14.
3. Кондратенко В.С., Кадомкин В.В., Лу Х.Т., Наумов А.С., Великовский И.Э., Великовский Л.Э. Современное лазерное оборудование для прецизионной обработки различных материалов // Базис. 2021. №1 (9). С. 23-29.
4. Глотов А.Н., Голубенко Ю.В., Десяцков В.А., Степанов А.В. Некоторые особенности взаимодействия лазерного излучения с металлами // Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Серия «Приборостроение». 2020. №1 (130). С. 15-32.
5. Афримович В.Б., Казакевич В.С., Яресько С.И. Тенденции развития рынка лазерных технологий для решения задач лазерной обработки материалов. Часть 2. Рынок лазерных технологий в России и Самарской области // Известия Самарского научного центра РАН. 2014. №4-1. С. 276-286.
6. Москвитин Г.В., Биргер Е.М., Поляков А.Н., Торгованов А.О. Использование методов инженерии поверхности в современном оборудовании для лазерной наплавки износо- и коррозионностойких материалов // Инновации и инвестиции. 2019. №6. С. 228-233.