Registration Number
0826U003461, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
21-07-2026
popup.evolution
o
Title
Technological approaches to maximizing the productivity of gas-assisted laser cutting of low-carbon steels using high-power fiber lasers
Author
Stanislav P. Serediuk,
popup.head Vasyl I. Osypenko
popup.opponent Oleksandr Shatrava
popup.opponent Oleksii D. Kahliak
popup.review Irina V. Yatsenko
popup.review Yurii I. Kovalenko
popup.rada
Cherkasy State Technological University
Description
Середюк С.П. – Технологічне забезпечення максимальної продуктивності газолазерного різання низьковуглецевих сталей випромінюванням потужних оптоволоконних лазерів – Кваліфікаційна наукова праця на правах рукопису.
Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора філософії за спеціальністю 131 Прикладна механіка – Черкаський державний технологічний університет Міністерства освіти та науки України, Черкаси, 2026.
Процес лазерного різання низьковуглецевих сталей у середовищі кисню є складним теплофізичним та гідродинамічним процесом, що включає взаємодію лазерного випромінювання з матеріалом, плавлення металу, хімічну реакцію окиснення та видалення продуктів плавлення струменем асистуючого газу. На першому етапі відбувається поглинання енергії лазерного випромінювання поверхнею металу. Поглинута енергія призводить до швидкого нагрівання матеріалу до температури плавлення та часткового випаровування. Після утворення розплавленої зони струмінь кисню ініціює екзотермічну реакцію окиснення заліза, яка постачає додаткове тепло в зону різання і дозволяє скорочувати витрати лазерної енергії. Виділення додаткової теплоти внаслідок хімічної реакції сприяє підвищенню ефективності процесу різання порівняно з інертними газами та дозволяє збільшити товщину матеріалу, що підлягає обробці. Важливу роль відіграє також гідродинаміка потоку газу. Струмінь кисню виконує дві основні функції: інтенсифікує реакцію окиснення та видаляє розплавлений метал з зони різання. Ефективність видалення розплаву значною мірою визначає якість сформованої кромки. Із збільшенням товщини матеріалу збільшується об’єм розплавленого металу та тепловідвід у масив деталі. Це призводить до необхідності підвищення потужності лазерного випромінювання та зменшення швидкості переміщення ріжучої головки. В останній час в багатьох промислових підприємствах України виникла гостра потреба якісного газолазерного різання сталей великих товщин (15 мм – 25 мм). Відкликаючись на потреби ринку провідний виробник лазерних технологічних установок в Україні компанія «Араміс» започаткувала випуск лінійки установок, укомплектованих оптоволоконними лазерами потужністю 12 кВт. При газолазерному різанні низьковуглецевих сталей за використання в якості асистуючого газу кисню таку потужність економічно доцільно використовувати при різанні сталей товщиною більше 15 мм. Однак в рамках конкретного підприємства часто виникає потреба в різанні на даних потужних установках відносно невеликих товщин (від 2 мм і вище). Визначення ефективних режимів різання у всьому стандартному діапазоні товщин є складною багатоетапною задачею, вирішення якої вимагає системного комплексу експериментальних досліджень, аналізу отриманих результатів та їх апроксимації математичними функціями, побудови узагальненої математичної моделі процесу. Такий підхід забезпечує досягнення максимальної швидкості різу за заданої якості поверхонь отриманих деталей, що і обумовлює високу економічну ефективність технології за використання оптоволоконних лазерів з максимальною вихідною потужністю 12 кВт.
Сукупність представлених у дисертації результатів теоретичних та експериментальних досліджень складає нове вирішення актуальної науково-технічної задачі, що полягає в отриманні нової точної інформації про закономірності впливу базових факторів процесу газолазерного різання низьковуглецевих сталей в середовищі кисню на продуктивність технології, за умови отримання відповідної поставленим вимогам якості отриманих деталей. Отримані результати підвищують ефективність проектування технологічних режимів різання низьковуглецевих сталей в середовищі кисню випромінюванням оптоволоконного лазера потужністю 12 кВт.
Registration Date
2026-07-13
popup.nrat_date
2026-07-13 / 2026-08-06
