Registration Number
0825U003412, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
13-08-2025
popup.evolution
o
Title
Technological provisions for maximum productivity cutting alloyed steels with gas laser by radiation of powerful fiber optic lasers with an electrode – Qualification research work printed as a manuscript.
Author
Maksym R. Pruss,
popup.head Vasyl I. Osypenko
popup.opponent Oleksandr P. Shatrava
popup.opponent Oleksii D. Kahliak
popup.review Viacheslav A. Vashchenko
popup.review Irina V. Yatsenko
popup.rada
Cherkasy State Technological University
Description
Різання нержавіючих сталей різної товщини потужними оптоволоконними лазерами широко використовується підприємствами України. Виробники прагнуть отримати високу якість різання без повторної обробки, максимальну швидкість для підвищення продуктивності та стабільну відтворюваність процесу. Технічні й економічні критерії вибору лазерної системи мають важливе значення. Підвищення ефективності, якості та гнучкості технології зменшує витрати.
Вітчизняний виробник компанія «Араміс» налагодив випуск установок з оптоволоконними лазерами потужністю 12 кВт. Наукових публікацій про режими газолазерного різання сталей з такою потужністю небагато, а відомі рекомендації потребують адаптації для українських умов. Це стосується як продуктивності, так і якості бокової поверхні різу. Ефективна адаптація можлива на основі системних експериментів для визначення умов, що забезпечують високу продуктивність та необхідну якість.
Робота вирішує задачу підвищення ефективності розкроювання нержавіючої сталі лазером 12 кВт із забезпеченням максимальної продуктивності, заданої якості поверхні та відтворюваності процесу.
У вступі наведено характеристику роботи, обґрунтовано актуальність, сформульовано мету і завдання, визначено об’єкт, предмет, наукову новизну та практичну цінність результатів.
Перший розділ містить аналіз факторів, що впливають на процес: вихідної потужності лазера, розподілу інтенсивності випромінювання, хімічного складу сталей, фокусної відстані та положення фокусу, стану поверхні, типу асистуючого газу, конструкції сопла та зазору між ним і деталлю. Розглянуто методи оптимізації локалізації випромінювання та ширини різу.
Другий розділ описує методики та обладнання для експериментів: пристрій для вимірювання профілю поверхні різу, зонд для реєстрації поля ріжучого тиску асистуючого газу. Методики оцінки параметрів узгоджені зі стандартом ISO 9013:2017.
Третій розділ присвячено аеродинамічній взаємодії струменя газу і деталі, формуванню ріжучого тиску та його впливу на видалення розплаву. Отримано дані про вплив конструкції сопла, тиску та зазору на геометрію струменя й величину ріжучого тиску при використанні повітря та азоту. Вперше наведено числові характеристики полів тиску, що формуються соплами Thermacut, що дозволило точніше прогнозувати процес і забезпечити надійне різання. Експериментальна перевірка показала кореляцію між ріжучим тиском і максимальною швидкістю та якістю різання.
Четвертий розділ подає результати досліджень режимів максимальної продуктивності різання без втрати якості при використанні азоту та повітря. Встановлено діапазони параметрів процесу для сталі стандартних товщин лазером 12 кВт, що забезпечують відповідність вимогам ISO 9013:2017. Виявлено вплив типу газу на продуктивність і якість. Проведено статистичний аналіз у Statistica та створено три регресійні моделі залежності шорсткості від тиску газу, положення фокусу та швидкості різання для сталі AISI 304 товщиною 12 мм. Перевірка за критеріями Стьюдента і Фішера підтвердила їх адекватність. Найточнішою виявилася модель MLP-3-23-1 на основі штучних нейронних мереж, з похибкою прогнозу не більше 0,0728 %.
Отримані результати стали основою технологічної інструкції для верстатів AFX-PRO-12000-1530LD. Експериментальна перевірка показала відхилення параметрів якості від табличних значень не більше 5 %. Матеріали можуть бути використані для подальших трибологічних досліджень поверхонь, отриманих лазерним різанням.
Registration Date
2025-08-12
popup.nrat_date
2025-08-12 / 2026-07-02
