Лазерная обрабатывающая головка

(12) ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ ведомство гвспувлики БЕЛАРУСЬ(71) Заявитель Гомельское производственное объединение Коралл (ВУ)(73) Патентообладатель Гомельское производственное объединение Коралл (НУ)Лазерная обрабатывающая головка, содержащая фокусирующую линзу, установленную в корпусе, выполненном в форме цилиндра пеРЗХОДЯЩВГО Б КОНУС, ВНУТРЕННЯЯ ПОВЕРХНОСТЬ которого образует внутреннее сопло для подачи газа соосно лазерному лучу и внешнее сопло, отличающаяся тем, что головка дополЮ нительио содержит наружный кожух, образующий с цилиндрической поверхностью корпуса, в которой выполнено не менее двух симметрично расположенных отверстий, расц пределительную кольцевую камеру, а с кониС) ческой поверхностью корпуса - внешнее сопло,при этом суммарная площадь отверстий в 1,6-З раза меньше площади выходного сечения Ю ВНЕШНЕГО СОПЛЭ, а ПЛОЩЭДЪ ВЫХОДНОГО СЕЧЕНИЯг выходного сечения внешнего сопла.Изобретение относится к оборудованию для лазерной обработки, в частности для лазерного термоупрочнения и сварки металлов, и может быть использовано в машиностроении и электронной промышленности.При лазерном термоупрочнении и сварке металлов необходимо обеспечить защиту зоны теплового воздействия лазерного луча от окиспения.Традиционно это осуществляется посредством подачи в зону обработки инертного газа. При использовании обычного сопла инертный газ на выходе образует завихрения и при этом перемешивается с окружающим воздухом, поэтому в зоне обработки происходит частичное окисление материала.Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату является лазерная обрабатывающая головка, содержащая фокусирующую линзу, установленную в корпусе, выполненном в форме цилиндра, переходящего в конус, внутренняя поверхность которою образует внутреннее сопло для подачи рабочего газа соосно лазерному лучу и внешнее сопло 1.Недостатком известной лазерной обрабатывающей головки является необходимость использования двух устройств подачи и регулирования давления рабочего газа во внутреннем и внешнем сопле, что вызывает сложности в подборе соотношения давлений. Кроме того, описанная лазерная головка предназначена для лазерной резки при давлении рабочего газа 525 кГс/см 2 и не обеспечивает получение безвихревого потока газа, необходимого для надежной защиты обрабатываемой поверхности сложной формы от окисления.Заявляемое изобретение направлено на решение следующей задачи обеспечение надежной защиты поверхности материала от окислетшя в зоне обработки. Техническим результатом, достигаемым заявляемой лазерной обрабатывающей головкой, является создание безвихревого параллельного потока соосно лазерному лучу, направленного в зону обработки. Указанный технический результат достигается тем, что лазерная обрабатывающая головка, содержащая фокусирующую линзу, установленную в корпусе, выполненном в форме цилиндра, переходящего в конус, внутренняя поверхность которою образует внутреннее сопло для подачи газа соосно лазерному лучу и внешнее сопло, согласно изобретению,дополнительно содержит наружный кожух, образующий с цилиндрической поверхностью корпуса, в которой выполнено не менее двух симметрично расположенных отверстий, распределительную кольцевую камеру, а с конической поверхностью корпуса - внешнее сопло,при этом суммарная площадь отверстий в 16-3 раза меньше площади выходного сечениявнешнего сопла, а площадь выходного сечения внутреннего сопла в 2-10 раз больше площади выходного сечения внешнего сопла.Изобретение поясняется чертежом, на котором представлено поперечное сечение лазерной обрабатывающей головки.Лазерная обрабатывающая головка содержит корпус 1, в котором установлена фокусирующая линза 2. Корпус 1 размещен в кожухе 3,повторяющем форму корпуса 1, при этом цилиндрические поверхности корпуса 1 и кожуха 3 образуют распределительную кольцевую камеру 4. Конические поверхности корпуса 1 и кожуха 3 образуют внешнее сопло 5. В Цилиндрической части корпуса 1 выполнено не менее 2 симметрично расположенных отверстий 6 для прохода рабочего газа во внутреннюю полость корпуса 1. Коническая часть корпуса образует внутреннее сопло 7.Лазерная обрабатывающая головка работает следующим образом. Лазерное излучение фокусируют линзой 2 на поверхность детали 8. Рабочий газ подают в распределительную камеру 4, откуда поступает непосредственно во внешнее сопло 5. Одновременно через отверстия 6 газ поступает во внутреннюю полость корпуса 1 и далее во внутреннее сопло 7. Поток газа через сопла 5, 7 попадает на обрабатываемую деталь 8.Правильно подобранное соотношение сечений отверстий 6, внутреннего 7 и внешнего 5 сопел обеспечивает получение направленного безвихревого потока газа от обрабатывающей головки к обрабатываемой летали.Изготовлена и опробована обрабатывающая головка для термоупрочнения и сварки металлов лазерным излучением с длиной волны 1,06 мкм и 10,6 мкм, При этом для лазерного излучения разной длины волны необходимо менять лишь фокусирующую линзу.В испытанием образце площадь сечения внутреннего сопла составляла 120 ммг, внешнего сопла - 21 мм 2. В корпусе было выполнено б симметрично расположенных отверстий диаметром, равным 1,5 мм. На выходе обрабатывающей головки создается безвихревой поток газа диаметром, приблизительно равным 15 мм на расстоянии от сопла до 20 мм. ДвиЖЕНИЕ рабочего ГЗЗЕ МОЖНО ХОРОШО НЗОЛЮДЗТЬ,если использовать вместо него белый дым. Испытание описанной лазерной обрабатывающей головки при термообработке и сварке стальных деталей показало, что надежная защита поВСрХНОСТИ ДЕТЗЛИ ОТ ОКИСЛЕНИЯ ООВСПСЧИВЗВТСЯ при давлении рабочего газа на входе в распределительную камеру от 0,02 до 0,1 кГс/см 2. В качестве рабочего газа использовали аргон или азот.Использование данного устройства при обработке стеклоформующего прессинструмента сосложным микрорельефом рабочей поверхности деталей элсктронноюптической системы цветпозволяет получить высокую однородность и ных кинескопов, которые легко деформируюткачество термоупрочнения. Кроме того, уст- ся и выходят из строя при защите зоны ройство с успехом использовано для обработки обработки потоком газа под давлением.Заказ 1061. Тираж 20 экз. Государственное патентное ведомство Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.