V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

В настоящее время широко применяются новые методы резки металла. Предпочтительным представляется способ газолазерной резки, основанный на механизме разрушения металлов плавлением с продувом зоны реза инертным газом. Одним из перспективных направлений является газолазерная резка (ГЛР) титана с использованием, в качестве вспомогательного газа, азота.  

Образцы изготавливались путём ГЛР на установке фирмы BYSTRONIC - BYSTAR 3015. В качестве вспомогательного газа использовался технический азот; мощность излучения лазера (100% ~ 1800 Вт) и скорость раскроя (варьировалась по 4-м значениям).

Образцы изготавливались из листовых титановых заготовок сплава ВТ20 толщиной 2 мм., с различной скоростью ГЛР. Кроме того из этого же материала были изготовлены образцы путём фрезерования и электро-эрозионной обработки. Каждая группа образцов была испытана с применением метода акустической эмиссии (АЭ).

Табл. 1.Влияние режимов ГЛР на свойства сплава ВТ20

Одноосное растяжение проводилось на испытательной машине ИМАШ 20-75 "АЛА-ТОО" со скоростью 77 мм/мин. Одновременно с записью диаграммы нагружения регистрировались сигналы АЭ.

Из данных табл. 1 видно, что предел прочности немного повышается (примерно на 2%) при увеличении скорости раскроя до 3500 - 4000 мм/мин. Вероятно, это связано с уменьшением глубины изменённого слоя при увеличении скорости раскроя.

Интересная информация была получена из записанных сигналов АЭ. Ниже приводятся некоторые параметры АЭ для наиболее важных реперных точек (рис. 1, 2).

Табл. 2. Влияние видов раскроя на свойства сплава ВТ20

Использование метода акустической эмиссии для исследования физико-механических свойств зоны реза позволяет сделать следующие выводы: 

а) - при раскрое с различными скоростями резания видно, что образцы малой скоростью резания дают меньшее количество событий (элементарное излучение энергии), но в то же время суммарная энергия таких событий больше чем у образцов раскроенных на больших скоростях, что свидетельствует о наличии более опасных фаз в зоне термического влияния;

б) - при сравнении различных способов раскроя (испытание на растяжение) оказалось, что фрезерованные образцы обладают низкой акустической активностью, а кол-во событий ГЛР и ЭЭР примерно одинаковое. Однако суммарная энергия (накопление энергии) у образцов после ГЛР значительно выше, чем у прочих. Что опять же говорит о наличии большего кол-ва внутренних (термических напряжений) в ГЛР образцах;

в) - методом акустической эмиссии можно контролировать качество реза с целью отработки оптимальных режимов ГЛР.