×
08.12.2019
219.017.eafa

Автоматизированный лазерный технологический комплекс для термоупрочнения поверхности детали

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002708285
Дата охранного документа
05.12.2019
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к автоматизированному лазерному технологическому комплексу для термоупрочнения детали. Комплекс снабжен разборным кабинетным ограждением зоны обработки детали, имеющим двери раздвижные Г- образной формы для доступа в зону обработки детали и загрузки деталей, и шарнирную дверь для обеспечения доступа при обслуживании лазера. При этом технологический стол выполнен разборным и имеет тележку с опорами колесными неповоротными и опорами колесными поворотными, на которой установлено указанное основание с литым столом, в котором выполнены пазы для крепления термоупрочняемой детали, излучатель выполнен монолитным, а его газоразрядные трубки скомпонованы в виде пакета из нескольких рядов, размещенных равномерно по окружностям его корпуса один внутри другого с созданием двух внешних колец из шестнадцати трубок в каждом и одного внутреннего из восьми трубок. Технический результат заключается в расширении технологических возможностей комплекса без увеличения габаритов и расширения производственных площадей, улучшении качества лазерного излучения и качества лазерной обработки. 4 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Автоматизированный лазерный технологический комплекс для термоупрочнения детали

Изобретение относится к универсальному технологическому оборудованию для лазерной обработки, а именно, к автоматизированным лазерным технологическим комплексам для термоупрочнения (АЛТКУ) наружных и внутренних поверхностей деталей различных размеров и форм без их оплавления, без изменений геометрических размеров и шероховатости.

Термоупрочнение реализуется за счет технологии локального лазерного упрочнения путем перемещения пятна лазерного излучения многолучевого СО2-лазера относительно поверхности обрабатываемой детали.

Известен лазерный технологический комплекс для обработки крупногабаритных изделий [1], содержащий технологический лазер, элементы транспортировки лазерного излучения в виде поворотных плоских зеркал, оптико-фокусирующую головку с механизмом ее перемещения по трем координатам и технологический стол для обрабатываемого изделия, отличающийся тем, что технологический стол выполнен в виде двух установленных друг над другом платформ, верхняя из которых выполнена подвижной в плоскости, параллельной нижней платформе, при этом на нижней платформе установлен механизм для крепления изделия в виде тела вращения, а верхняя платформа выполнена с возможностью обеспечения поворота на 90° относительно нижней платформы и фиксации ее в этом положении.

Недостатком являются ограниченные возможности устройства.

Известен способ упрочнения поверхности детали из чугуна [2], включающий воздействие на поверхность детали многолучевым лазерным излучением, и устройство для упрочнения поверхности детали, содержащее лазерный излучатель с излучающими трубками, скомпонованными в виде пакета из нескольких рядов один внутри другого.

Многолучевой лазер обеспечивает более равномерное, по сравнению с однолучевым лазером, распределение интенсивности излучения в пятне обработки и, соответственно, более равномерное тепловое воздействие на упрочняемую зону. Однако в связи с тем, что в этом лазере трубки излучателя скомпонованы по граням концентричных шестигранников, при перемещении луча по упрочняемой поверхности получается существенная разница суммарной мощности, получаемой отдельными участками (точками) дорожки воздействия от центра к краям, и разница в продолжительности воздействия излучения на отдельные точки. Это приводит к неравномерности теплового воздействия на упрочняемый материал и, соответственно, к неравномерности структуры, твердости и глубины упрочненной зоны по сечению дорожки от центра к краям дорожки, причем степень этой неравномерности различна при движении луча в разных направлениях.

Известен способ упрочнения поверхности детали и устройство для его осуществления [3], содержащее лазерный излучатель с излучающими трубками, скомпонованными в виде пакета из нескольких рядов один внутри другого. Применяемый многолучевой лазер обеспечивает равномерное распределение плотности мощности (интенсивности) излучения в сечении пятна обработки и минимальную разницу в продолжительности воздействия излучения на различные участки поверхности от центра дорожки к краям при перемещении пятна луча по упрочняемой поверхности в любом направлении и по любой траектории. Однако в связи с тем, что на краях пятна обработки тепло проникает не только в глубину материала, но и отводится вдоль холодной поверхности, тепловое воздействие по глубине на упрочняемый материал у края пятна меньше, чем в середине, что приводит к неравномерности структуры, твердости и глубины упрочненной зоны по сечению дорожки от центра к краям дорожки.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, является устройство для упрочнения поверхности детали из железоуглеродистого сплава [4], содержащее лазерный излучатель с излучающими трубками, скомпонованными в виде пакета, состоящего из расположенных один внутри другого рядов, отличающееся тем, что пакет состоит из четырех рядов излучающих трубок, расположенных вокруг центральной оси в виде четырех восьмигранников, причем восьмигранник второго ряда излучающих трубок повернут вокруг центральной оси относительно внешнего восьмигранника первого ряда излучающих трубок с расположением его вершин напротив центров граней внешнего восьмигранника, а восьмигранник третьего ряда излучающих трубок повернут вокруг центральной оси относительно восьмигранника второго ряда излучающих трубок с расположением его вершин напротив центров граней упомянутого второго восьмигранника

Недостатком прототипа является ограниченность возможностей.

Технический результат изобретения - расширение технологических возможностей комплекса без увеличения габаритов и расширения производственных площадей, улучшение качества лазерного излучения и качества лазерной обработки.

Заявленный результат достигается тем, что известный автоматизированный лазерный технологический комплекс для термоупрочнения детали, включающий многолучевой СО2 лазер, содержащий лазерный излучатель с газоразрядными трубками, оптико-фокусирующую головку, элементы транспортировки лазерного излучения в зону обработки детали и технологический стол для обрабатываемой детали, имеющий основание, снабжен разборным кабинетным ограждением зоны обработки детали, имеющим двери раздвижные Г- образной формы для доступа в зону обработки детали и загрузки деталей, и шарнирную дверь для обеспечения доступа при обслуживании лазера, при этом технологический стол выполнен разборным и имеет тележку с опорами колесными неповоротными и опорами колесными поворотными, на которой установлено указанное основание с литым столом, в котором выполнены пазы для крепления термоупрочняемой детали, излучатель выполнен монолитным, а его газоразрядные трубки скомпонованы в виде пакета из нескольких рядов, размещенных равномерно по окружностям его корпуса один внутри другого с созданием двух внешних колец из шестнадцати трубок в каждом и одного внутреннего из восьми трубок.

Технологический стол состоит из основания, тележки и литого рабочего стола с 9-ю Т-образными пазами для крепления обрабатываемых деталей.

Основание представляет собой сварную конструкцию в виде каркаса, выполненного из квадратных труб 80×80 мм и плит, шлифованных для базирования литого стола и всевозможных приводных механизмов.

Тележка, которая, также, как и основание, представляет собой сварную конструкцию в виде каркаса, выполненного из квадратных труб 80×80 мм и плит, шлифованных для базирования основания, литого стола и всевозможных приводных механизмов. Она имеет две опоры колесные неповоротные FCdn80 и две опоры колесные поворотные SCdn80 ф. "Транслайт" для перемещения стола и четыре опоры LV.A-80-24-M20x98 Code 304725 ф. "ФАМ" для его установки и выставки. Тележка закреплена к станине при помощи двух стяжек. Стол предварительно выставлен относительно направлений линейных перемещений при помощи опор и закреплен к станине.

В зависимости от габаритных размеров обрабатываемой детали для ее базирования данный узел может использоваться в следующих компоновках:

частей для обеспечения доступа при обслуживании лазера. Она крепится к двери в задней части ограждения, обеспечивающей доступ в зону обслуживания узлов с обратной стороны от рабочей зоны.

Выполнение излучателя монолитным обеспечивает жесткость и прочность конструкции излучателя.

Размещение газоразрядных трубок равномерно по цилиндрическим окружностям корпуса излучателя с созданием двух внешних колец по 16 трубок в каждом и одного внутреннего с 8-ью трубками обеспечивает равномерное распределение энергии по всей площади пятна.

Таким образом, конструктивные особенности комплекса АЛТКУ позволяют ему трансформироваться под любые габариты детали, благодаря разборным кабинету и рабочему столу, что расширяет технологические возможности комплекса. Комплектация комплекса многоканальным CO2 лазером, который имеет специализированную компоновку газоразрядных трубок в излучателе, выполненном монолитным способом, обеспечивает качественное лазерное излучение и качественную лазерную обработку.

Изобретение поясняется следующими чертежами.

Фиг. 1 - схема поперечного сечения компоновки излучающих трубок излучателя;

Фиг. 2 - общая схема автоматизированного лазерного технологического комплекса (вид сверху);

Фиг. 3 - трансформируемый разборный технологический стол;

Фиг. 4 - пример ограждение в разобранном виде при обработке крупногабаритной детали.

Автоматизированный лазерный технологический комплекс термоупрочнения (АЛТКУ) содержит (фиг. 2):

1 - многолучевой CO2 лазер,

2 - холодильную машину для охлаждения лазера,

3 - станину,

4 - оптико-фокусирующую головку лазерную,

5 - систему транспортировки лазерного луча,

6 - стол технологический разборный,

7 - ограждение кабинетного типа,

8 - электрошкаф,

9 - система охлаждения оптики,

10 -рампа балонная,

11 - основание технологического разборного стола,

12 - тележку,

13 - литой рабочий стол,

14 - газоразрядные трубки излучателя.

Комплекс АЛТКУ основан на многоканальном CO2 лазере, который имеет специализированную компоновку газоразрядных трубок в излучателе, выполненном монолитным.

На поперечном сечении (фиг. 1) изображена компоновка излучающих трубок 14 излучателя, а именно: количество рядов трубок, их взаимная ориентация, количество трубок в рядах, создающих одинаково неравномерный уровень мощности по ширине дорожки при движении пятна излучения по обрабатываемой поверхности в разных направлениях.

Газоразрядные трубки 14 излучателя (на черт, не обозначен), выполненного монолитным, размещены равномерно по цилиндрическим окружностям корпуса с созданием двух внешних колец по 16 трубок в каждом и одного внутреннего с 8-ью трубками.

Стол технологический разборный 6 (фиг. 3), состоит из основания 11, тележки 12 и литого рабочего стола 13, с 9-ю Т-образными пазами для. крепления обрабатываемых деталей (фиг. 3).

Основание 11 представляет собой сварную конструкцию в виде каркаса, выполненного из квадратных труб 80×80 мм и плит, шлифованных для базирования литого рабочего стола 13 и всевозможных приводных механизмов.

Тележка 12, так же, как и основание 11, представляет собой сварную конструкцию в виде каркаса, выполненного из квадратных труб 80×80 мм и плит, шлифованных для базирования основания, литого стола и всевозможных приводных механизмов. Она имеет две опоры колесные неповоротные FCdn80 и две опоры колесные поворотные SCdn80 ф. "Транслайт" для перемещения стола и четыре опоры LV.A-80-24-M20x98 Code 304725 ф. "ФАМ" для его установки и выставки. Стол предварительно выставлен относительно направлений линейных перемещений при помощи опор и закреплен к станине.

Ограждение кабинетного типа 7 (фиг. 4), предназначено для ограждения зоны обработки комплекса. Основу ограждения составляют два соединенных между собой каркаса с боковыми панелями. Доступ в рабочую зону обеспечивается через две раздвижные двери. Г-образная форма дверей позволяет производить загрузку тяжелых заготовок при помощи подъемных механизмов. С правой стороны имеется дверь для выкатывания стола из зоны обработки. С левой стороны имеется шарнирная дверь, состоящая из двух частей для обеспечения доступа при обслуживании лазера. Она крепится к двери в задней части ограждения, обеспечивающей доступ в зону обслуживания узлов с обратной стороны от рабочей зоны.

Станина 3 представляет собой сварную конструкцию, залитую бетоном с обработанными поверхностями под направляющие стойки, привод и присоединительные элементы стола;

Оптико-фокусирующая головка 4 лазерная 2-х координатная, предназначена для транспортирования лазерного потока от конечного отражателя и перемещения пятна лазерного излучения относительно обрабатываемой детали;

Система транспортировки 5 луча в зону обработки представлена в составе 3х отражателей, принципиальных отличий между ними нет.

Отражатели предназначены для изменения траектории лазерного излучения и транспортируют его от лазера до линзы головки 2-х координатной;

Рампа баллонная 10, предназначена для установки рабочего и резервного баллонов с смесью газов CO2--N2-Не.

Управление комплексом осуществляется с пульта. Все органы управления и индикации относятся к устройству числового программного управления NC-310;

Термоупрочнение поверхностей деталей реализуется за счет технологии локального лазерного упрочнения путем перемещения пятна лазерного излучения многоканального CO2-лазера относительно поверхности обрабатываемой детали. Перемещение пятна лазерного излучения относительно обрабатываемой детали осуществляется с использованием трех линейных и двух круговых координат. Обрабатываемая деталь помещается на столе, выставляется соответствующим образом и крепится.

Конструктивные особенности автоматизированного лазерного технологического комплекса позволяют ему трансформироваться под любые габариты детали, благодаря разборному кабинету и технологическому столу, а оснащение комплекса многоканальным CO2 лазером, который имеет специализированную компоновку газоразрядных трубок в излучателе, выполненном монолитным способом, обеспечивает термоупрочнение наружных и внутренних поверхностей деталей без их оплавления, без изменений геометрических размеров и шероховатости.

Таким образом, реализация изобретения решает все поставленные автором задачи.

Источники информации

1. RU, 2397055, B23K 26/08, B23K 26/03, публ. 20.08.2010

2. RU, 2276694 C1,C21D 1/09, 20.05.2006

3. RU, 2305136 C1, C21D 1/09, 27.08.2007

4. RU, 2580350 С1, C21D 1/09, опубл. 10.04.2016.

Автоматизированный лазерный технологический комплекс для термоупрочнения детали, включающий многолучевой СО лазер, содержащий лазерный излучатель с газоразрядными трубками, оптико-фокусирующую головку, элементы транспортировки лазерного излучения в зону обработки детали и технологический стол для обрабатываемой детали, имеющий основание, отличающийся тем, что он снабжен разборным кабинетным ограждением зоны обработки детали, имеющим двери раздвижные Г- образной формы для доступа в зону обработки детали и загрузки деталей, и шарнирную дверь для обеспечения доступа при обслуживании лазера, при этом технологический стол выполнен разборным и имеет тележку с опорами колесными неповоротными и опорами колесными поворотными, на которой установлено указанное основание с литым столом, в котором выполнены пазы для крепления термоупрочняемой детали, причем излучатель выполнен монолитным, а его газоразрядные трубки скомпонованы в виде пакета из нескольких рядов, размещенных равномерно по окружностям его корпуса один внутри другого с созданием двух внешних колец из шестнадцати трубок в каждом и одного внутреннего из восьми трубок.
Автоматизированный лазерный технологический комплекс для термоупрочнения поверхности детали
Автоматизированный лазерный технологический комплекс для термоупрочнения поверхности детали
Автоматизированный лазерный технологический комплекс для термоупрочнения поверхности детали
Автоматизированный лазерный технологический комплекс для термоупрочнения поверхности детали
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-5 из 5.
26.12.2018
№218.016.ab8e

Способ лазерного термоупрочнения резьбовых соединений

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к упрочнению резьбовых соединений изделий. Для повышения производительности процесса обработки и качества резьбовых соединений осуществляют лазерное термоупрочнение резьбовых соединений с помощью источника нагрева в виде многоканального...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002675884
Дата охранного документа: 25.12.2018
19.01.2019
№219.016.b1de

Полупроводниковый многоканальный лазерный излучатель

Изобретение относится к области лазерной техники и касается полупроводникового многоканального лазерного излучателя. Полупроводниковый многоканальный лазерный излучатель включает в себя корпус, активные элементы и элементы питания. В качестве активных элементов используются лазерные диодные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002677489
Дата охранного документа: 17.01.2019
20.04.2019
№219.017.35e4

Способ обработки кромок многоканальным лазером

Изобретение относится к технологии лазерной обработки материала, преимущественно к обработке поверхностного слоя металлического изделия сложной формы. Задачей изобретения является формирование максимально равномерного упрочненного слоя без оплавления поверхности при обработке по любым...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002685297
Дата охранного документа: 17.04.2019
09.05.2019
№219.017.49b2

Способ получения многослойной модифицированной поверхности титана

Изобретение относится к способам упрочнения и модификации поверхности, а именно лазерного упрочнения, и может быть использовано для повышения стойкости деталей из титановых сплавов. Способ получения многослойной модифицированной поверхности титановой пластины включает поверхностную лазерную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002686973
Дата охранного документа: 06.05.2019
13.01.2020
№220.017.f4bd

Автоматизированный комплекс для лазерного термоупрочнения поверхностей изделий

Изобретение относится к автоматизированному комплексу для лазерного термоупрочнения поверхностей изделий. Технический результат изобретения состоит в расширении технологических возможностей и повышении качества обработки поверхности изделий. Комплекс содержит источник лазерного излучения,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002710704
Дата охранного документа: 09.01.2020
Показаны записи 1-5 из 5.
26.12.2018
№218.016.ab8e

Способ лазерного термоупрочнения резьбовых соединений

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к упрочнению резьбовых соединений изделий. Для повышения производительности процесса обработки и качества резьбовых соединений осуществляют лазерное термоупрочнение резьбовых соединений с помощью источника нагрева в виде многоканального...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002675884
Дата охранного документа: 25.12.2018
19.01.2019
№219.016.b1de

Полупроводниковый многоканальный лазерный излучатель

Изобретение относится к области лазерной техники и касается полупроводникового многоканального лазерного излучателя. Полупроводниковый многоканальный лазерный излучатель включает в себя корпус, активные элементы и элементы питания. В качестве активных элементов используются лазерные диодные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002677489
Дата охранного документа: 17.01.2019
20.04.2019
№219.017.35e4

Способ обработки кромок многоканальным лазером

Изобретение относится к технологии лазерной обработки материала, преимущественно к обработке поверхностного слоя металлического изделия сложной формы. Задачей изобретения является формирование максимально равномерного упрочненного слоя без оплавления поверхности при обработке по любым...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002685297
Дата охранного документа: 17.04.2019
09.05.2019
№219.017.49b2

Способ получения многослойной модифицированной поверхности титана

Изобретение относится к способам упрочнения и модификации поверхности, а именно лазерного упрочнения, и может быть использовано для повышения стойкости деталей из титановых сплавов. Способ получения многослойной модифицированной поверхности титановой пластины включает поверхностную лазерную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002686973
Дата охранного документа: 06.05.2019
13.01.2020
№220.017.f4bd

Автоматизированный комплекс для лазерного термоупрочнения поверхностей изделий

Изобретение относится к автоматизированному комплексу для лазерного термоупрочнения поверхностей изделий. Технический результат изобретения состоит в расширении технологических возможностей и повышении качества обработки поверхности изделий. Комплекс содержит источник лазерного излучения,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002710704
Дата охранного документа: 09.01.2020
+ добавить свой РИД