Формоутворення просторових металевих конструкцій локальним лазерним нагріванням
Вантажиться...
Дата
2012
Автори
Науковий керівник
Назва журналу
Номер ISSN
Назва тому
Видавець
Анотація
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.07 – «Процеси фізико-технічної обробки». – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут», Київ, 2012.
Дисертація присвячена розробленню високопродуктивного, гнучкого, з високим рівнем відтворюваності, процесу виготовлення металевих конструкцій складної просторової конфігурації, в тому числі довгомірних, підвищеної жорсткості, застосуванням лазерного локального нагрівання. Розроблено новий метод двопроменевого лазерного формоутворення виробів з листових матеріалів, який значно розширює можливості процесу та підвищує його керованість, дозволяє з високою
продуктивністю виготовляти вироби складної конфігурації з листів вдвічі-втричі більшої товщини, ніж при альтернативних способах обробки, дає можливість знизити металоємність конструкцій, уникнути використання високовартісного спеціального устаткування. Встановлено, що основними параметрами процесу лазерного формоутворення виробів з металевих листів, які визначають продуктивність, якість та вартість обробки є: потужність лазерного випромінювання, розподіл енергії в перерізі променю, розмір зони фокусування та швидкість її переміщення, кількість теплових джерел та характер їх взаємного розташування, кількість циклів нагрівання. Математичним моделюванням процесу формоутворення встановлено, що керування розподілом інтенсивності випромінювання дозволяє значно ефективніше використовувати енергію лазерного променю та являється потужним фактором управління процесом. Доведено, що для підвищення продуктивності та якості формоутворення виробів з листових матеріалів, доцільно використовувати спеціальний «підковоподібний» розподіл інтенсивності в зоні фокусування, а для дискових виробів застосовувати рівномірний розподіл теплового потоку. Напрацьовані рекомендації щодо впровадження його у виробництво.
Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.03.07 – «Процессы физико-технической обработки». – Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», Киев, 2012. Диссертация посвящена разработке высокопроизводительного, гибкого, с высоким уровнем воспроизведения, процессу изготовления металлических конструкций сложной пространственной конфигурации, в том числе длинномерных, повышенной жесткости, использованием лазерного локального нагрева. Разработано новый метод двулучевого лазерного формообразования изделий из листовых материалов, который значительно расширяет возможности процесса и повышает его управляемость, разрешает с высокой производительностью изготавливать изделия сложной конфигурации из листов вдвое -втрое большей толщины (в том числе из сложнодеформируемых материалов), чем при альтернативных способах обработки, дает возможность снизить металлоемкость конструкций при повышении жесткости, избежать использования дорогостоящего специального оборудования, что особо важно в условиях мелкосерийного и штучного производства. Установлено, что основными параметрами процесса лазерного формообразования изделий из металлических листов, которые определяют производительность, качество, а также стоимость обработки являются: мощность лазерного излучения, распределение энергии по сечению луча, размеры зоны фокусирования и скорость ее перемещения, количество тепловых источников, а также характер их взаимного размещения, количество циклов нагрева. Математическим моделированием процесса формообразования установлено, что управление распределением интенсивности излучения позволяет значительно эффективнее использовать энергию лазерного луча, и является мощным фактором управления процессом. Доказано, что для повышения производительности и качества формообразования изделий из листовых материалов, целесообразно использовать специальное «подковообразное» распределение интенсивности в зоне фокусирования. Для дисковых изделий целесообразно применять равномерное распределение теплового потока, которое обеспечивается за счет повышения скорости перемещения изделия, до уровня значительного превышения скорости теплоотвода. Это позволяет достигать равномерного распределения деформации и стабилизировать процесс формирования и увеличить производительность. Показано, что конструкции, сформированные при помощи лазера, имеют стойкость к рабочим силовым и тепловым нагрузкам выше, чем конструкции сформированные обработкой давлением. Это объясняется тем, что при обработке давлением, в зоне обработки происходит утонение стенок изделия, в свою очередь, при лазерном формировании, происходит обратный процесс – утолщение. Установлены основные закономерности процесса, наработаны рекомендации относительно внедрения его в производство. Разработаны технологические схемы реализации процесса лазерного формообразования с возможностью поточного контроля величины деформации. Результаты работы внедрены на государственном предприятии казенный завод «Радиоизмеритель», частном предприятии ТОВ ТехноСВІТ-Україна и в учебном процессе НТУУ «КПІ» при подготовке специалистов и магистров механических специальностей.
A dissertation for scientific degree of a Candidate of Sciences in the field of research. – 05.03.07. – Processes of applied-physics manufacturing. – The National Technical University of Ukraine “Kyiv Polytechnic Institute”, Kyiv, 2012. Dissertation is devoted to elaboration of highly productive, flexible method of generation spatial metal construction, including long-measuring construction, construction with high rigidity using local laser heating. New dual-beam laser forming method is developed. This method appreciably widened possibility of laser forming process, raise manageability of it, allows producing awkward shape construction with efficient production of high thickness metal sheet. This method doesn’t need expensive special equipment. Was determined that the main parameters (which are determinative for productivity, quality and cost) of laser forming process are: power of laser beam, energy distribution, focal spot size, velocity of beam movement, quantity and relative position of thermal sources, number of heating cycle. Mathematical simulation of laser forming process determines that energy distribution is effective controlling factor. To productivity improvement and quality of laser forming of sheet material, is reasonable using special horseshoe-shaped energy distribution in focal spot. And for disks – use steady heating on closed trajectory. The main regularities of laser forming process are determined. Recommendations of manufacturing application of laser forming are gained.
Диссертация на соискание научной степени кандидата технических наук по специальности 05.03.07 – «Процессы физико-технической обработки». – Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт», Киев, 2012. Диссертация посвящена разработке высокопроизводительного, гибкого, с высоким уровнем воспроизведения, процессу изготовления металлических конструкций сложной пространственной конфигурации, в том числе длинномерных, повышенной жесткости, использованием лазерного локального нагрева. Разработано новый метод двулучевого лазерного формообразования изделий из листовых материалов, который значительно расширяет возможности процесса и повышает его управляемость, разрешает с высокой производительностью изготавливать изделия сложной конфигурации из листов вдвое -втрое большей толщины (в том числе из сложнодеформируемых материалов), чем при альтернативных способах обработки, дает возможность снизить металлоемкость конструкций при повышении жесткости, избежать использования дорогостоящего специального оборудования, что особо важно в условиях мелкосерийного и штучного производства. Установлено, что основными параметрами процесса лазерного формообразования изделий из металлических листов, которые определяют производительность, качество, а также стоимость обработки являются: мощность лазерного излучения, распределение энергии по сечению луча, размеры зоны фокусирования и скорость ее перемещения, количество тепловых источников, а также характер их взаимного размещения, количество циклов нагрева. Математическим моделированием процесса формообразования установлено, что управление распределением интенсивности излучения позволяет значительно эффективнее использовать энергию лазерного луча, и является мощным фактором управления процессом. Доказано, что для повышения производительности и качества формообразования изделий из листовых материалов, целесообразно использовать специальное «подковообразное» распределение интенсивности в зоне фокусирования. Для дисковых изделий целесообразно применять равномерное распределение теплового потока, которое обеспечивается за счет повышения скорости перемещения изделия, до уровня значительного превышения скорости теплоотвода. Это позволяет достигать равномерного распределения деформации и стабилизировать процесс формирования и увеличить производительность. Показано, что конструкции, сформированные при помощи лазера, имеют стойкость к рабочим силовым и тепловым нагрузкам выше, чем конструкции сформированные обработкой давлением. Это объясняется тем, что при обработке давлением, в зоне обработки происходит утонение стенок изделия, в свою очередь, при лазерном формировании, происходит обратный процесс – утолщение. Установлены основные закономерности процесса, наработаны рекомендации относительно внедрения его в производство. Разработаны технологические схемы реализации процесса лазерного формообразования с возможностью поточного контроля величины деформации. Результаты работы внедрены на государственном предприятии казенный завод «Радиоизмеритель», частном предприятии ТОВ ТехноСВІТ-Україна и в учебном процессе НТУУ «КПІ» при подготовке специалистов и магистров механических специальностей.
A dissertation for scientific degree of a Candidate of Sciences in the field of research. – 05.03.07. – Processes of applied-physics manufacturing. – The National Technical University of Ukraine “Kyiv Polytechnic Institute”, Kyiv, 2012. Dissertation is devoted to elaboration of highly productive, flexible method of generation spatial metal construction, including long-measuring construction, construction with high rigidity using local laser heating. New dual-beam laser forming method is developed. This method appreciably widened possibility of laser forming process, raise manageability of it, allows producing awkward shape construction with efficient production of high thickness metal sheet. This method doesn’t need expensive special equipment. Was determined that the main parameters (which are determinative for productivity, quality and cost) of laser forming process are: power of laser beam, energy distribution, focal spot size, velocity of beam movement, quantity and relative position of thermal sources, number of heating cycle. Mathematical simulation of laser forming process determines that energy distribution is effective controlling factor. To productivity improvement and quality of laser forming of sheet material, is reasonable using special horseshoe-shaped energy distribution in focal spot. And for disks – use steady heating on closed trajectory. The main regularities of laser forming process are determined. Recommendations of manufacturing application of laser forming are gained.