Лазерные технологии РЕГИОНАЛЬНОГО ИНЖИНИРИНГОВОГО ЦЕНТРА

В.Т. Комаров к.т.н., начальник отдела РИЦ, эксперт Реестра научно-технической сферы

2014 г.

1

Основные особенности лазерных источников энергии

Возможность создания высочайших плотностей мощности, воздействующей на обрабатываемом материале (больше чем при атомном взрыве); Возможность управления параметрами лазерного излучения в широком диапазоне с высокой частотой (высокое быстродействие) Дистанционный (не контактный) характер воздействия энергии на обрабатываемый материал

• Лазерные технологии – это совокупность способов обработки, изменения состояния, свойств и формы материалов и полуфабрикатов посредством лазерного излучения. •

В остребованность и перспективы лазерных технологий обусловлены их преимуществами:

• • • высокой производительностью; высокой экономической эффективностью; возможностью обработки различных материалов, включая особо твёрдые, композитные и др.; высокой гибкостью и управляемостью; быстротой перестройки и т.д.

3

Отраслевая структура спроса на лазерные технологий в РФ 4

Отраслевая структура промышленности Свердловской области 5

НЕДОСТАТКИ В ПРИМЕНЕНИИ И ИСПОЛЬЗОВАНИИ ЛАЗЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ

• • • •

недостаточная осведомлённость технических специалистов предприятий о технологических возможностях имеющегося лазерного оборудования и технологий; отсутствие сертифицированных технологий; отсутствие специализированного оборудования; недостаток в высоквалифицированных кадрах;

6

ПРОДУКТЫ И УСЛУГИ РЕГИОНАЛЬНОГО ИНЖИНИРИНГОВОГО ЦЕНТРА

• • • • • • •

Технологический аудит действующих производств; Исследования и разработки в области лазерных технологий и материалов; Проектные работы и изготовление лазерного оборудования и оснастки с учётом внедрения новых технологий; Трансфер лазерных технологий и оборудования; Сертификация производств и продукции, произведённой с применением лазерных технологий; Оказание сервисных услуг по обслуживанию внедрённого на производство лазерного оборудования и оснастки; Организация и проведение обучения для работы на лазерном оборудовании, переподготовка и повышение квалификации технических специалистов предприятий, оказание помощи в подготовке студентов ВУЗов и колледжей.

7

Востребованность в лазерных технологиях

№ п/п 1 2 3 4 Наименование технологии Лазерная резка, всего в т.ч. 2D- резка 3D резка Лазерная сварка металлов с h > 1мм Поверхностная лазерная термо обработка, всего в т.ч. термоупрочнение Лазерная пробивка отверстий 5 6 Лазерная перфорация Лазерное объёмное прототипирование изделий больших размеров Процент, % 54,5 30,8 23,7 26,8 13,2 9,7 2,7 1,9 0,9

8

Основные тенденции в использовании лазеров для промышленного применения

Использование малогабаритных, необслуживаемых и высоконадёжных лазеров с полупроводниковой накачкой, имеющих в 3-4 раза больший КПД и в десятки раз больший ресурс работы лазеров ( до 80% рынка технологических лазеров); Использование лазеров с более короткой длинной волны излучения, обеспечивающих высокую разрешающую способность и значительно лучшее использование излучённой энергии;

9

Лазерные технологии над которыми работают в РИЦ

Лазерная резка Маркировка и гравировка Сварка Перфорирование Поверхностная закалка Наплавка Прошивка отверстий Скрайбирование Оплавление Модификация поверхности (легирование и термообработка) Другие

10

№ 1 2

Перечень оборудования которым оснащается ОАО «РИЦ» Станок лазерной резки LaserCUT-3015 на базе волоконного лазера мощностью 6 кВт* Роботизированный комплекс лазерной резки и сварки на базе волоконного лазера мощностью 10 кВт*

3 4 5

Роботизированный комплекс лазерной сварки на базе волоконного лазера мощностью 10 кВт* Комплекс гибридной лазерной сварки на базе волоконного лазера мощностью 30 кВт Роботизированный комплекс лазерной наплавки и термообработки на базе волоконного лазера ЛС-6*

6 7 8 9

Комплекс для маркировки и гравировки на базе импульсного волоконного лазера мощностью 20 Вт* Установка лазерного упрочнения на основе волоконного лазера мощностью 2 кВт* Роботизированная установка 3D лазерной резки на базе волоконного лазера ЛС-15 Установка лазерной обработки деталей сложных форм (5D) на основе волоконного лазера ЛС-5*

10

Установка для лазерной очистки на основе импульсного волоконного лазера мощностью 50 Вт

Оборудование для 2D- и 3D лазерной резки ЛУ: LASERCUT 3015—3-SK-6 Лазер:

волоконный

ЛС-6; КПД ≥35% Зона обработки:

≤ 3000 х 1500 х 100 мм

Толщина резки: Углеродистые стали ≤ 25 мм Коррозионно-стойкие стали

≤ 18 мм -

Алюминий

≤16 мм

Ширина реза:

0,3…0,4 мм

Скорости холостого хода: ≥

120 м / мин

Максимальные ускорения: ≥ 10 м/с2 Точность обработки: ± 0,05 / 1000 мм ЛУ: LASERCUT R120-S-10 Лазер

: волоконный

ЛС -10

; КПД ≥35%

Зона обработки:

≥ 2000х1500х1000 мм

Толщина резки: Углеродистые стали ≤ 25 мм Коррозионно-стойкие стали ≤ 18 мм Алюминий ≤ 16 мм Ширина реза: 0,3…0,4 мм Скорости холостого хода

: ≥ 120 м / мин

Максимальные ускорения

: ≥ 10 м/с2

Точность обработки: ±0,1 / 1000 мм 12

Оборудование для 2D- и 3D - лазерной сварки ЛУ: LASERWELD R120- S-10 Лазер:

волоконный

Глубина сварки:: ЛС-10

; КПД ≥

35% Зона обработки: ≥ 2000 х1500 х1200 мм Скорость сварки ≤ 8000 мм / мин Максимальные ускорения: ≥ 10 м/с2 Имеет систему автоматического наведения лазерного луча ( точностью - ± 0,1 мм);

Имеет систему подачи присадочной проволоки

Имеет систему подачи 3-х защитных газов Углеродистые стали ≤ 10 мм Коррозионно-стойкие стали ≤ 8 мм Алюминий ≤ 6 мм ЛУ импульсной лазерной сварки ЛУ: LASERWELD R120- S-30 13

Оборудование для 2D- и 3D – лазерной наплавки ЛУ: LASERСLAD R120- S-10 Лазер:

волоконный

ЛС-10

; КПД ≥

35% Робот KR 60 extra HA с позиционером DKR- 400: радиус рабочей зоны ≤ 2000 мм; число управляемых осей – 6; точность позиционирования ± 0,05 мм диаметр тел вращения 10….500 мм Наплавляемые материалы: металлические порошки; расход Q=10…..150 г/мин металлическая проволока ф = 0,8… 1,2 мм; Подача порошка коаксиальная и вне осевая: сбоку и с 4 х сторон; Фокусировка излучения - линзой с фокусом 250 мм Оптическая головка имеет защиту от продуктов испарения и брызг металла.

Имеет защитную кабину и систему видеонаблюдения Преимущества лазерной наплавки: возможность локальной обработки поверхности изд-я; обеспечивается прочное и надёжное сцепление основного и присадочного материалов; подплавление и зона термического влияния минимальны, что позволяет сохранить точностные параметры исходного изделия;

-

возможность автоматизации процесса наплавки

.

14

МОДУЛЬ ЛАЗЕРНОГО УПРОЧНЕНИЯ LASERHARD Р-S-2

Состав: Лазер ЛС-2; КПД = 35 %; Оптическая головка с поворотным приводом для обработки внутр. пов-ти труб (мин. диаметр 80мм); Общая зона обработки: 1500х1500х800 мм; мин.

Модуль для фигурной лазерной резки труб фирмы IPG Лазер ЛС-1,5 ; КПД = 35 %; диаметр труб от 25 до 200 мм, длина - до 3000 мм, толщина стенки- 2-20 мм)

16

ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ЛАЗЕРНЫЕ УСТАНОВКИ ЛУ ЛАЗЕРНОЙ ОЧИСТКИ ЛУ ЛАЗЕРНОЙ МАРКИРОВКИ И ГРАВИРОВКИ

17

СПЕКТРАЛЬНАЯ ПОГЛОЩАТЕЛЬНАЯ СПОСОБНОСТЬ МЕТАЛЛОВ

18

Лазерная сварка волоконными лазерами

Лазерная приварка зубчатого колеса к валу диаметром 4,5 мм 20

Пример технологии лазерной закалки

Распределение микротвердости, 30ХГСА

60 50 40 30 20 10 0 0,0 0,5 1,0 1,5

Глубина, мм

2,0

График распределения микротвёрдости в стали 30ХГСА по глубине после лазерного облучения

2,5

21

Лазерная наплавка на поверхность металла

Порошковая наплавка размером 10 х100 мм и высотой 1,0 мм на поверхности из образца стали

45Х5МФ 22

Место будущего расположения отдела лазерных технологий РИЦ 23

Региональный инжиниринговый Центр Спасибо за внимание!

Тел/факс: (343) 375-93- 77; E-mail: [email protected]