RU2781187C1 - Способ автоматизированного раскроя кварцевых и кремнеземных тканей методом газолазерной резки - Google Patents
Способ автоматизированного раскроя кварцевых и кремнеземных тканей методом газолазерной резки Download PDFInfo
- Publication number
- RU2781187C1 RU2781187C1 RU2022103310A RU2022103310A RU2781187C1 RU 2781187 C1 RU2781187 C1 RU 2781187C1 RU 2022103310 A RU2022103310 A RU 2022103310A RU 2022103310 A RU2022103310 A RU 2022103310A RU 2781187 C1 RU2781187 C1 RU 2781187C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cutting
- quartz
- fabric
- silica
- fabrics
- Prior art date
Links
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 60
- 239000004744 fabric Substances 0.000 title claims abstract description 41
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 title claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000010453 quartz Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 238000003698 laser cutting Methods 0.000 title claims description 7
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 11
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 11
- 241000446313 Lamella Species 0.000 claims abstract description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 7
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 4
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 4
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к способу автоматизированного раскроя кварцевых и кремнеземных тканей и может быть использовано в авиационной и ракетной технике для раскроя заготовок из кварцевых и кремнеземных тканей, предназначенных для изготовления абляционного теплозащитного покрытия (ТЗП) и аэродинамических элементов управления высокоскоростных изделий ракетной техники. Способ включает укладку ткани на подложку и резку газолазерным пучком по заданной траектории. В качестве заготовки берут кварцевые и кремнеземные ткани с поверхностной плотностью не более 10 кг×м-2. Подачу ткани осуществляют автоматически, а в качестве подложки используют ламелевый стол, оборудованный устройством фиксации и натяжения ткани. Резку заготовок осуществляют лазерным пучком с параметрами: мощность не более 90 Вт и скорость перемещения не более 25 мм/с, позволяющими производить раскрой ткани за один проход с минимальным оплавлением краев заготовки. Технический результат состоит в повышении точности раскроя и качества полученных раскроем кварцевых и кремнеземных тканей. 1 ил.
Description
Изобретение относится к авиационной и ракетной технике и может быть использовано для раскроя заготовок из кварцевых и кремнеземных тканей, предназначенных для изготовления абляционного теплозащитного покрытия (ТЗП) и аэродинамических элементов управления высокоскоростных изделий ракетной техники.
Особенностями предлагаемого способа является: возможность раскроя кварцевых и кремнеземных тканей с поверхностной плотностью до 10 кг×м-2; автоматизация подачи ткани с одновременным раскроем, значительно снижающая длительность изготовления деталей, а также исключающая человеческий фактор; возможность получения заготовок с высокой точностью (до 0,01 мм) с контролируемым оплавлением краев кремнеземной ткани, исключающего деформирование геометрических размеров (кромки) и позволяющего изготавливать детали из кремнеземных тканей путем послойной укладки заготовок.
Известны аналогичные способы раскроя неметаллических тканых материалов.
В статье авторов Н.В. Выморокова, И.Р. Полонской «Автоматизация процессов изготовления изделий и конструкций из ПКМ с использованием программного модуля «FIBERSIM» (см. Тезисы докладов XX Международной научно-технической конференции «Конструкции и технологии получения изделий из неметаллических материалов», ГНЦ РФ ОАО «ОНПП «Технология», Обнинск, 2013, стр. 103) сообщается об автоматизированном раскрое неметаллических материалов на промышленном плоттере. Программа раскроя ткани представляет собой раскладку всех выкраиваемых элементов по длине и ширине рулона ткани. Трехкоординатный станок с механическим резцом производит раскрой ткани по заданной программе.
Недостатком известного способа является деформация кромки заготовки во время раскроя малогабаритных заготовок и заготовок со сложной геометрией. Деформация кромки может привести к дальнейшему «разлохмачиванию» заготовки во время логистики или при производстве конечной детали. Кроме того, данный способ не позволяет производить раскрой заготовок сложной геометрии из кварцевых и кремнеземных тканей с поверхностной плотностью от 4 до 10 кг×м-2.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Способ лазерной резки тонколистового углепластика», описанный в патенте № RU 2 689 346 (МПК B23K 26/382; B23K 26/14, опубл. 27.05.2019 Бюл. №15), принимаем его за прототип. В данном случае описывается способ газолазерной резки тонколистового углепластика, включающий укладку заготовки углепластика на подложку-трафарет с вырезанным контуром детали, подачу соосно с лазерным пучком технологического газа и перемещение луча по заданной траектории, отличающийся тем, что лазерный луч подают импульсами с частотой 100-5000 Гц и скважностью импульсов 3,0-1,25, при этом контур детали выполняют с перемычками. Технический результат известного изобретения заключается в обеспечении заданной точности обработки при минимальном дефекте кромки реза (минимальной зоне термического влияния).
Однако, раскрой кварцевых и кремнеземных тканей данным способом будет неизбежно приводить к значительному оплавлению краев, ввиду более низких температур плавления (по сравнению с углеволокном). Оплавление краев ткани не позволит изготовить детали (аэродинамические элементы управления) послойным набором заготовок с требуемой точностью по толщине.
Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение заключается в повышении точности и качества раскроя за счет контролируемого оплавления краев кремнеземной ткани, исключающего деформирование геометрических размеров (кромки).
Предлагаемый способ позволяет кроить малогабаритные заготовки и заготовки со сложной геометрией из кварцевых и кремнеземных тканей с поверхностной плотностью до 10 кг×м-2 с контролируемым оплавлением краев, допускающий, в том числе, изготовить детали (аэродинамические элементы управления) послойным набором заготовок с требуемой точностью по толщине.
Способ автоматизированного раскроя кварцевых и кремнеземных тканей методом газолазерной резки поясняется чертежом на фиг. 1, где 1 - устройство размотки ткани с двигателем, 2 - ламелевый стол, 3 - устройство фиксации (по типу рамка с прижимными валиками), 4 - газовый лазер СО2 - N2 - Не (с трехфазными шаговыми двигателями, ременным редуктором и индуктивными датчиками).
Заявляемый способ автоматизированного раскроя кварцевых и кремнеземных тканей методом газолазерной резки осуществляется следующим образом (см. фиг. 1):
Кварцевая или кремнеземная ткань из рулона автоматизированным способом через устройство размотки ткани с двигателем 1 подается в рабочую зону лазерного пучка на поверхность ламелевого стола 2, который снижает возможность возникновения дефектов на материале при резке за счет уменьшения площади соприкосновения с тканью, а также отражения лазерного пучка. Ткань в рабочей зоне лазера фиксикуется прижимными валиками 3. Производится выкройка заготовок с помощью лазерного пучка 4 мощностью до 90 Вт и скоростью перемещения до 25 мм/с, позволяющими вырезать заготовку из ткани за один проход луча с оплавлением краев, не приводящим к утолщению готовой детали.
Мощность лазерного пучка свыше 90 Вт приведет к значительному неконтролируемому анизотропному оплавлению краев вырезанных заготовок, а скорость перемещения лазерного пучка свыше 25 мм/с потребует более одного прохода лазерного пучка для разреза всей толщины ткани с поверхностной плотностью до 10 кг×м-2, что увеличит длительность раскроя.
Особенностями предлагаемого способа являются:
1. Автоматизированная система подачи ткани в рабочую зону лазерного пучка, что позволяет кроить ткани в объемах промышленного производства.
2. Ламелевый стол снижает вероятность появления дефектов в зоне реза заготовок.
3. Система фиксации (натяжения) позволяет удерживать ткань в рабочей зоне лазерного пучка, а также исключить сдвиг ткани и, как следствие, деформацию кромки заготовки.
4. Лазерный пучок мощностью до 90 Вт и скоростью перемещения до 25 мм/с позволяет кроить заготовки из кварцевых и кремнеземных тканей с поверхностной плотностью до 10 кг×м-2 с контролируемым оплавлением краев.
Таким образом, заявляемый способ автоматизированного раскроя кварцевых и кремнеземных тканей методом газолазерной резки позволяет увеличить скорость выполнения операции выкройки заготовок из кварцевых и кремнеземных тканей, повысить качество выкраиваемых заготовок, значительно сократить трудоемкость процесса, обладает новизной и промышленной применимостью.
Claims (1)
- Способ автоматизированного раскроя кварцевых и кремнеземных тканей методом газолазерной резки, включающий укладку ткани на подложку и резку газолазерным пучком по заданной траектории, отличающийся тем, что в качестве заготовки ткани берут кварцевые и кремнеземные ткани с поверхностной плотностью не более 10 кг×м-2, при этом в качестве подложки используют ламелевый стол с устройством фиксации ткани, причем подачу ткани осуществляют автоматически, а резку осуществляют лазерным пучком мощностью не более 90 Вт и скоростью перемещения не более 25 мм/с, при этом раскрой ткани выполняют за один проход с контролируемым оплавлением краев заготовки.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2781187C1 true RU2781187C1 (ru) | 2022-10-07 |
Family
ID=
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4468534A (en) * | 1982-09-30 | 1984-08-28 | Boddicker Franc W | Method and device for cutting glass |
| RU2432325C1 (ru) * | 2007-09-13 | 2011-10-27 | Гренцебах Машиненбау Гмбх | Способ и устройство для разделения непрерывной стеклянной ленты |
| RU2497643C2 (ru) * | 2011-03-25 | 2013-11-10 | Учреждение образования "Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины" | Способ разделения кристаллического кремния под действием термоупругих напряжений |
| WO2015010706A1 (de) * | 2013-07-23 | 2015-01-29 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren und vorrichtung zur trennung eines flachen werkstücks in mehrere teilstücke |
| RU2677519C1 (ru) * | 2017-12-18 | 2019-01-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева (РХТУ им. Д.И. Менделеева) | Способ резки стекла |
| RU2688656C1 (ru) * | 2018-07-06 | 2019-05-21 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательское предприятие Лазерные технологии" | Способ резки хрупких неметаллических материалов |
| RU2689346C1 (ru) * | 2018-10-01 | 2019-05-27 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" | Способ лазерной резки тонколистового углепластика |
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4468534A (en) * | 1982-09-30 | 1984-08-28 | Boddicker Franc W | Method and device for cutting glass |
| RU2432325C1 (ru) * | 2007-09-13 | 2011-10-27 | Гренцебах Машиненбау Гмбх | Способ и устройство для разделения непрерывной стеклянной ленты |
| RU2497643C2 (ru) * | 2011-03-25 | 2013-11-10 | Учреждение образования "Гомельский государственный университет имени Франциска Скорины" | Способ разделения кристаллического кремния под действием термоупругих напряжений |
| WO2015010706A1 (de) * | 2013-07-23 | 2015-01-29 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Verfahren und vorrichtung zur trennung eines flachen werkstücks in mehrere teilstücke |
| RU2677519C1 (ru) * | 2017-12-18 | 2019-01-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева (РХТУ им. Д.И. Менделеева) | Способ резки стекла |
| RU2688656C1 (ru) * | 2018-07-06 | 2019-05-21 | Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательское предприятие Лазерные технологии" | Способ резки хрупких неметаллических материалов |
| RU2689346C1 (ru) * | 2018-10-01 | 2019-05-27 | Акционерное общество "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" им. А.Г. Ромашина" | Способ лазерной резки тонколистового углепластика |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP1736272B9 (en) | A method and device for laser cutting articles, in particular sanitary products and components thereof, with a laser spot diameter between 0.1 and 0.3 mm | |
| KR102184105B1 (ko) | 워크피스들을 함께 용접하는 방법 및 그 방법의 적용 | |
| US8471175B2 (en) | Laser blanking from coil strip profile conveyor system | |
| KR101982692B1 (ko) | 판금의 연속 운반 및 맞대기 용접 방법 및 상기 방법의 사용방법 | |
| EP2285521B1 (en) | Progressive laser blanking device for high speed cutting | |
| JP2012528772A (ja) | 弾性的に変形可能なガラス板を製造する方法及び装置 | |
| EP3848333B1 (en) | Substrate processing station for laser-based machining of sheet-like glass substrates | |
| CN111050982B (zh) | 接合体的制造方法及接合体的制造装置 | |
| EP3135425B1 (en) | Method and apparatus for rapidly manufacturing three-dimensional objects from a plurality of layers | |
| Ji et al. | Crack-free cutting of thick and dense ceramics with CO2 laser by single-pass process | |
| RU2781187C1 (ru) | Способ автоматизированного раскроя кварцевых и кремнеземных тканей методом газолазерной резки | |
| KR102764114B1 (ko) | 레이저 디버링 및 모따기 방법 및 시스템 | |
| CN109940341A (zh) | 一种低频振动辅助飞切加工结构色图案的方法 | |
| JPH0352723A (ja) | スピニング加工方法 | |
| JP4605690B2 (ja) | ワーク切断方法 | |
| Tsoukantas et al. | Overview of 3D laser materials processing concepts | |
| EP0708697B1 (de) | Verfahren zum schweissen | |
| JP2012035306A (ja) | レーザ加工方法とその装置 | |
| Jackson et al. | High speed cutting of patterned shapes from fabrics | |
| CN116900334A (zh) | 一种低应力三激光锻打增减材制造装置及制造方法 | |
| JP2004322116A (ja) | レーザピアシング加工方法、レーザ切断加工物の生産方法及びレーザ加工機 | |
| RU2695092C1 (ru) | Способ обрезки облоя штампованных поковок из титановых сплавов | |
| JP4786400B2 (ja) | 突合せ溶接金属板の製造方法 | |
| Amiaga et al. | Development of a fast method for forming Braille on the surface of steels with IR nanosecond pulsed 50 W fiber laser | |
| RU2098244C1 (ru) | Установка для термической резки |