Волоконный лазер Принцип работы Активное оптическое волокно Выходная

Волоконный лазер Принцип работы Активное оптическое волокно Выходная волоконная решетка «Глухая» волоконная решетка >99% 7 Ввод излучения накачки в активное волокно 3 8 2 1 4 Многомодовые 5 лазерные диоды накачки 6

Промышленные волоконные лазеры 7 600 Вт 3 8 4 5 2 1 100 Вт 6 5 к. Вт

ЛС-3. 5 Параметр Оптические характеристикики 1. Диапазон перестройки выходной мощности Длина волны Ширина спектра Время включения Время выключения Частота модуляции выходной мощности 3. 4. 5. 6. 7. 8. Нестабильность выходной мощности Значение Ед. изм. Непрерывный, модулируемый Режим работы 2. 7 Условия На выходе коннектора 50 -3520 Вт Рвых = Рмакс 1069. 68 3. 51 44 13. 6 нм нм мксек Реых = Рмакс 5. 0 к. Гц При постоянной температуре воды в течение 4 часов ± 1. 0 % Оптический выход 3 9. 10. 7 мм*мрад 10. 8 Параметр пучка, мм*мрад Расходимость излучения 0, 16 р ~380 В, 50 Гц 15 к. Вт Общие характеристики 11. Рабочее напряжение 12. 4 Потребляемая мощность Основные преимущества волоконных лазеров : 5 - Высокая надёжность (практически нулевые эксплуатационные расходы и 6 2 запчасти; ВЛ не боятся вибраций, пыли и грязи и т. п. ). затраты на - Высокий КПД (20 -30%) 1 - Возможность передачи излучения по световоду на большие расстояния (до 30 -100 м и более). - Малые габариты и вес (уменьшены на порядок).

Наплавка Традиционное применение • Ремонт пресс-форм • Ремонт протяжек • Ремонт ленточных пил • Ремонт лопаток турбин • Ремонт коленчатых валов двигателей • Напыление дополнительных износостойких 7 защитных слоев на детали • Создание объемных деталей сложной конфигурации • Медицина (суставы, протезы, сложные 3 инструменты и т. д. ) 8 4 В разработке: • Ремонт изнашиваемых частей рельсов 5 железнодорожных путей без демонтажа 2 • Ремонт газовых труб и нефтепроводов без 1 демонтажа 6

Перспективные направления Медицина изготовление костных и зубных имплантатов. Изготовления оснастки и функциональных элементов. Изготовления специфического мелкосерийного инструментария Аэрокосмическая промышленность Изготовления сложных элементов, оснастки, компонентов двигателей. Точное изготовление деталей из труднообрабатываемых и дорогостоящих материалов. Изготовление штампов. 7 Машиностроение изготовление прототипов внедряемых деталей. Отработка дизайна. 3 Изготовление специфических деталей для авто- и мото-спортивной областей. Мелкосерийное производство. Изготовление штампов. 8 4 5 2 1 Энергетический сектор Изготовление небольших 6 серий функциональных элементов. Производство уникальных элементов для атомной промышленности. Использование специфических материалов, в том числе труднообрабатываемых и реактивных металлов

Сравнение Основные параметры электродугового и лазерного типов наплавки: 1. 2. Техническая характеристика метода наплавки Эффективный радиус теплового источника нагрева Зоны термического влияния Электрическая дуга 2 -3 мм До нескольких мм + Несколько десятков мкм - + + - +, - - 7 3. 4. 5. 6. Поперечные и продольные деформации Подрезы 3 Предварительный и сопутствующий подогрев 8 4 Последующая термическая обработка Луч лазера (λ= 1, 06 мкм) 0, 3 - 0, 5 мм Преимущества лазерной наплавки: 5 6 1) Не требуется подогрев основной детали и последующая термообработка 2 2) Меньшие требование к механической обработке готового изделия 1 3) Меньшая зона термического воздействия на основную деталь 4) Твердость наплавленного слоя не уступает (иногда превосходит) основе

Методы доставки порошка в рабочую зону Лазерный луч Защитный газ Порошок + транспортный газ 7 3 8 4 Основание Коаксиальная подача порошка 5 Основание Боковая подача порошка

Huffman HC-205 Особенности: • Много-осевое лазерное наплавление 2 7 • Низкая подача тепла уменьшенная деформация и остаточное напряжение 3 • Минимальное расплавление базового металла 3 1 8 4 5 2 1. Наплавочная ячейка 2. Блок управления 1 3. Дозатор порошка 6 • Минимальное время на последующую обработку

Дополнительные параметры Тип оси Ось Ось Ось Общее перемещение, контролируемое ЧПУ скоростей X Линейная У Линейная Z Линейная В Круговая С Круговая Диапазон 356 mm ± 135° 360° 0 -15 м/мин 0 -20 об/мин 0 -40 об/мин Программируемое разрешение повторяемость 0, 0025 мм 0. 001° Круговые оси - Ось C Круговые оси - Ось В ± 20 угловых секунд 0. 001° Линейные оси Позиционная точность ± 10 угловых секунд 7 ± 0, 02 мм/мин Позиционная 0, 02 мм/мин Общий вес Габариты 380 V (± 10%), 3 фазы, 50 Hz 5443 кг 4570 мм х 3430 мм х 3020 мм 3 8 4 5 2 6 1 Оптическая голова

Программная обработка изображения 7 Фотография Выделение контрастного торца Корректировка 3 8 4 5 2 6 1 Конечный контур обхода Выделение контура

Параметры наплавки Параметры излучения Энергия Диаметр пятна Геометрия пятна Длина волны Поляризация Дозировка порошка Скорость вылета Угол сопла Расстояние до сопла Геометрия Параметры установки Скорость Защитный газ Подогрев Перекрытие 3 Направление Параметры детали Геометрия, состав, 2 физические и химические свойства Порошок Размер и форма частиц Термофизические свойства Результаты Физика процесса Поглощение тепла Проводимость тепла Распределение тепла Динамика ванны расплава Скорость застывания Геометрия Микроструктура Растрескивание Пористость Остаточное напряжение Шероховатость Повторяемость Прочие функциональные параметры

Процесс наплавки *Без фильтра *С фильтром 7 3 8 4 5 2 1 6

Наплавка слоя металла 7 Основание лопатки Цилиндрическая поверхность 3 8 4 5 2 6 1 Частичное наложение валиков Плотная упаковка валиков

Аналитическое оборудование Carl Zeiss EVO-50 Carl Zeiss Neophot-30 7 3 8 2 1 4 6 HVS-1000

Параметры наплавки мм 3. 50 3. 00 hн 2. 50 2. 00 Высота, мм 1. 50 hпр Ширина, мм 1. 00 7 0. 50 b 0. 00 0 5 Скорость сканирования, мм/сек 10 15 20 25 30 35 Многослойная 3 наплавка Наплавка одного валика 80. 00 60. 00 8 75. 00 70. 00 4 65. 00 50. 00 5 60. 00 55. 00 2 50. 00 45. 00 Твердость, HRC 40. 00 1 40. 00 Твердость, HRC 35. 00 30. 00 0 6 45. 00 2 4 6 Порядковый номер слоя 8 30. 00 0 200 400 600 Мощность, Вт 800 1000

Микроструктура 7 Общий вид 3 8 4 5 2 1 Граница раздела основа-наплавка 6 Основа ВТ 16 (Ti ~87%) Порошок Ti~47% Ni~53%

Химический анализ образцов 1 2 3 4 5 6 7 7 8 9 3 100. 00 90. 00 8 80. 00 70. 00 4 80. 00 70. 00 60. 00 50. 00 Ti, % 60. 00 40. 00 Ni, % 50. 00 5 2 30. 00 20. 00 O, % 1 10. 00 Ti, % 6 40. 00 Ni, % 30. 00 20. 00 10. 00 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Роботизированная наплавка 7 3 8 4 Наплавочная голова от Huffman НС-205 (США) + 5 робот Motoman 2 HP-50 (Япония) в ячейке Waynetrail 1 6 Податчик порошка Sulzer. Metco Twin (Швейцария)

Эксперимент Общий вид вертикальной наплавки Линейная наплавка 7 3 Наплавка с вращателем 8 4 5 2 1 Полировка наплавленного слоя 6

Объемное формообразование 7 Наплавка объемной надписи Ремонт лопатки турбины 3 8 4 5 2 6 1 Наплавка кольца по спирали Лопатка турбины после конечной обработки

Поверхностное упрочнение 7 Общий вид процесса Микроструктура упрочненной поверхности 3 Достоинства лазерного упрочнения поверхности: 8 • Не требуется отпуск образца 4 после закалки • Локальность воздействия энергии • Отсутствуют деформации образца, не нарушается геометрия 5 6 • Отсутствие внутренних напряжений после закалки 2 • Нет оплавления поверхности 1 • Автоматизация процесса • Возможность лазерной «заточки» режущего инструмента

Лазерная полировка 7 Примеры применения полировки 3 8 2 4 6 1 Схема эксперимента Структура полированной поверхности

Микроструктура образцов (титан) Цилиндрическая поверхность Торец образца Микроструктура до обработки Микроструктура после обработки 7 3 8 4 5 2 1 6

Результаты (титан) 7 3 8 4 5 2 1 6

Лазерная маркировка 7 3 8 4 5 2 1 6

Схемы развертки луча 7 3 8 4 5 2 1 6

Сканаторные системы Дио. Маркер ™ - Д 10 - универсальный лазерный маркер на базе Nd: YAG лазера с диодной накачкой 7 "Мини. Маркер ™ - М 10" - компактный прецизионный маркер на базе волоконного лазера "С-Маркер" - прецизионный лазерный маркер на базе СО 2 лазера 3 8 5 2 "Бета. Маркер-2010" - прецизионный 1 лазерный маркер на базе Nd-YAG лазера c ламповой накачкой 6

Портальные системы Лазерное оборудование для резки и гравировки серии "PROFESSIONAL 1313" на базе СО 2 лазера Лазерные граверы серии "Speedy-300" на базе СО 2 лазера 7 3 8 Лазерные граверы "SPEEDY Fine. Marker" на базе Nd-YAG лазера 2 с диодной накачкой 1 4 5 6

С-маркер 7 3 8 4 5 2 1 6

Мини-маркер М-10 (20, 50) 7 3 8 4 5 2 1 6

Техническая гравировка 7 3 8 4 5 2 1 6

Структура металла после обработки 7 3 8 4 5 2 Мини. Маркер М 10 1 Дио. Маркер Д 10 6 Бета. Маркер -2010

Пространственное распределение энергии 7 3 8 Мини. Маркер М 10 2 1 4 Дио. Маркер Д 10 5 Бета. Маркер -2010 6

Полутоновая маркировка 7 3 8 4 5 2 1 6

Глубокая 3 D-гравировка

Цветная маркировка 7 3 8 4 5 2 1 6

Перспективные направления • Сверхзвуковая лазерная наплавка • Наплавка нанопорошковых материалов • Наплавка широких дорожек со сканированием луча • Поверхностное упрочнение со сканированием луча • Очистка поверхности мощным импульсным лазером • Полировка поверхности мощным импульсным лазером