Development of laser cutting technology with high quality of the cut surface

• Autorzy: Sołtysiak Robert , Sołtysiak Agnieszka , Wasilewski Piotr

Warianty tytułu

PL

Opracowanie technologii cięcia laserowego o wysokiej jakości powierzchni

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper describes the development of thermal cutting technology aimed at the achievement of the best possible quality class in order to obtain smooth, aesthetic edges. The technology has been developed for two different types of materials: S235JR steel grade and AW-5754 aluminium alloy. The main objective of the developed technology is to eliminate the additional mechanical treatment of the surface following the laser cutting and to allow the classification of the obtained surfaces (without additional measurements) to the appropriate quality class defined by the ISO 9013 standard.

PL

W artykule przedstawiono technologię cięcia termicznego opracowaną pod kątem osiągnięcia możliwie najlepszej klasy dokładności w celu otrzymania gładkich, estetycznych krawędzi. Technologię cięcia opracowano dla dwóch różnych rodzajów materiałów: stali S235JR oraz stopu aluminium AW-5754. Przeprowadzono wstępne testy cięcia i dobrano wartości parametrów mocy cięcia, odległości ogniska wiązki (focus) oraz ciśnienia gazu jako stałe dla danych grubości i rodzajów materiału. Zmianie poddawano prędkość cięcia, gdyż ten parametr ma decydujący wpływ na dokładność cięcia. Po przeprowadzonych badaniach zauważono, że wraz ze wzrostem prędkości, dla danej grubości blachy, generalnie obserwuje się zmniejszenie wartości chropowatości Rz5. Jednak z drugiej strony w większości przypadków wzrost prędkości cięcia powoduje wzrost wielkości tolerancji prostopadłości powierzchni „u”. Opracowano funkcje matematyczne, które umożliwiają dobór parametrów cięcia laserowego w zależności od rodzaju ciętego materiału, jak również od jego grubości. Zintegrowanie tych funkcji matematycznych z urządzeniem do cięcia laserowego może utworzyć zautomatyzowany system zapewniający wymierne korzyści prowadzące do otrzymania powtarzalnej technologii cię- cia charakteryzującej się wysoką jakością powierzchni (odpowiadające ZAKRESOWI nr 1 zgodnie z normą ISO 9013) zarówno pod kątem prostopadłości powierzchni uzyskanej po cięciu „u”, jak i chropowatości powierzchni wyrażonej wartością „Rz5”.

Słowa kluczowe

EN

laser cutting; surface accuracy; cutting technology

PL

cięcie laserowe; dokładność powierzchni; technologia cięcia

• Wydawca: Wydawnictwo Naukowe Instytutu Technologii Eksploatacji - Państwowego Instytutu Badawczego
• Czasopismo: Journal of Machine Construction and Maintenance - Problemy Eksploatacji
• Rocznik: 2019
• Tom: no. 2
• Strony: 93--98
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Sołtysiak Robert

• UTP University of Science and Technology, Bydgoszcz, Poland

autor

Sołtysiak Agnieszka

• UTP University of Science and Technology, Bydgoszcz, Poland

autor

Wasilewski Piotr

• ZPHU TEMIROL Mirosław Łachacz, Olsztyn, Poland

Bibliografia

• 1. Houldcroft P.: Gas-jet laser cutting. British Welding Journal, 1967, p. 443.
• 2. Klimpel A.: Technologie laserowe. Spawanie, napawanie, stopowanie, obróbka cieplna i cięcie. Gliwice:WydawnictwoPolitechnikiŚwiętokrzyskiej, 2012.
• 3. Mahrle A, Lütke M., Beyer E.: Fibre laser cutting: Beam absorption characteristics and gas-free remote cutting. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, 2010, 224, pp. 1007-1018, DOI: 10.1243/09544062JMES1747.
• 4. FIBER LASERS: Fiber lasers: The state of the art. [Online]. 2012. [Accessed 27 February 2018]. Available from: https://www.laserfocusworld.com/articles/print/volume-48/issue-04/features/the-stateof-the-art.html
• 5. Sharma A. Yadava V.: Modelling and optimization of cut quality during pulsed Nd:YAG laser cutting of thin Al-alloy sheet for straight profile. Optics & Laser Technology, 2012, 44, pp. 159-168. DOI: 10.1016/j.optlastec.2011.06.012.
• 6. Riveiro A, Quintero F., del Val J., Boutinguiza M., Comesaña R., Lusquiños F., Pou J.: Laser cutting using off-axial supersonic rectangular nozzles. Precision Engineering, 2018, 51, pp. 78-87. DOI: 10.1016/j.precisioneng.2017.07.013.
• 7. Rodrigues G.C., Vanhove H., Duflou J.R.: Direct Diode Lasers for Industrial Laser Cutting: A Performance Comparison with Conventional Fiber and CO2 Technologies. Physics Procedia, 2014, 56, pp. 901-908. DOI: 10.1016/j.phpro.2014.08.109.
• 8. ISO 9013. Thermal cutting - Classification of thermal cuts - Geometrical product specification and quality tolerances.
• 9. Sołtysiak R., Wasilewski P., Sołtysiak A., et al.: The analysis of Fiber and CO2 laser cutting accuracy. In: 9th International Conference on Manufacturing Science and Education, Sibiu (Romania), 5-7 June 2019. MATEC Web of Conferences, 2019, (Prepared for printing).

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).