Процессы изготовления тонкостенных деталей пластическим деформированием

Глава 3. Процессы изготовления деталей средствами заготовительно-штамповочного производства 195 При резке металлов непрерывным излучением лазера различают ста- ционарный, нестационарный и автогенный характер разрушения матери- ала, определяемый режимами резки и видом обрабатываемого материала. Нестационарные условия резки возникают в том случае, если она производится при малой плотности излучения или плохой его фокусировке и малом давлении газовой струи, удаляющей материал. При нестационар- ных условиях разрушение протекает периодически как удаление из канала реза очередной массы жидкого расплава. Рез при этом получается неров- ным со значительным количеством грата. Стационарный механизм разру- шения материала устанавливается при оптимальных условиях резки с по- стоянным удалением из реза испаренного и расплавленного металла Раз- рушение материала происходит в непрерывном режиме, а температурное поле вокруг движущегося лазерного источника постоянно. Сильный нагрев материала в условиях, когда в качестве рабочего газа используется кислород или воздух, может привести к условиям неуправляемой автоген- ной резки, когда металл начинает гореть по всей поверхности контакта с газовой струей за счет экзотермической реакции окисления. Рез в этом слу- чае получается с сильно увеличенным по ширине размером, а боковые стенки становятся неровными и сильно окисленными. Энергетический баланс при лазерной резке качественно описывается следующим выражением: ℎ vܾ(ܿ ρ ܶ пл + ܪ пл ) = η ܲ, (3.18) где Р – суммарная мощность поглощенного лазерного излучения и экзотер- мической реакции окисления; h и b – ширина и глубина реза; v – скорость перемещения материала; η = α эф η ୘ – эффективность процесса лазерной резки (η ୘ – термический КПД, показывающий отношение энергии, затрачен- ной на проплавление образца, к полной энергии, поглощенной расплавом); α эф – коэффициент, учитывающий потери энергии на протекание различных процессов, сопровождающих резку; H пл – скрытая теплота плавления. Для инженерных расчетов скорости лазерной резки рекомендуется использовать эмпирическое соотношение: v = ܭ ܲ/( ܧ ܵ ф ℎ ), (3.19) где Р – мощность лазерного излучения, падающего на поверхность, Вт; S ф – площадь фокального пятна, мм 2 ; Е – энергия разрушения материала,