Повышение эффективности лазерной резки стальных материалов путем предварительной обработки гидроабразивным способом

Высокая эффективность современных методов изготовления деталей машин и механизмов тесно связана с качеством предварительной очистки металлических поверхностей от коррозии. Добиться необходимого уровня обработки удается благодаря применению струйных технологических решений, особенно в условиях лазерной резки, используемой на машиностроительных предприятиях Республики Беларусь. Одним из ключевых показателей, определяющих результативность лазерной обработки металлов, является скорость лазерной резки. В данной статье рассматривается инновационный подход к струйной очистке металлических материалов от коррозии с последующим применением в процессе лазерной резки. Отличительная особенность предложенного метода гидроабразивной обработки заключается во введении в высоконапорную струю воды специальных компонентов – бентонитовой глины, кальцинированной соды и сажи. Это обеспечивает не только эффективное удаление коррозии, но и формирует поверхность, оптимальную для лазерной резки. С целью анализа влияния параметров гидроабразивной обработки на скорость лазерной резки проведены промышленные испытания трех групп образцов из сталей марок Ст3, Ст20  и Ст45. Размеры образцов составляли 200×200 мм при толщине листа в диапазоне S = 2–12 мм. На основе результатов экспериментальных исследований была разработана модернизированная технология гидроабразивной очистки металлических материалов, предназначенная для удаления коррозии с последующей их обработкой методом лазерной резки. В предложенной технологии применяется рабочая жидкость, содержащая следующие компоненты: бентонитовую глину (К_б = 1,5–2,5 %), кальцинированную соду (К_к.с = 1,8–2,2 %), сажу (К_сж = 11–13 %) и воду. Применение данной рабочей жидкости позволило достичь повышения скорости лазерной резки на 8–12 % по сравнению с результатами, полученными при использовании аналогичной жидкости, содержащей полиакриламид вместо сажи, при этом без необходимости введения дополнительных технологических операций.

1. Донских, С. А. Основы современного материаловедения: учебное пособие для средних профессиональных и высших учебных заведений / С. А. Донских, В. Н. Сёмин; под общ. ред. С. А. Донских. 3-е изд., стер. М.: Директ-Медиа, 2025. 174 с.

2. Шрубченко, И. В. Основы технологии сборки в машиностроении: учебное пособие / И. В. Шрубченко, Т. А. Дуюн, А. А. Погонин [и др.]. М.: ИНФРА-М, 2025. 235 с.

3. Свидунович, Н. А. Материаловедение. Перспективные машиностроительные и специальные материалы (с электронным приложением): учебное пособие / Н. А. Свидунович, В. М. Константинов, П. А. Витязь [и др.]; под. ред. Н. А. Свидуновича, В. М. Константинова. Минск: РИВШ, 2024. 628 с.

4. Григорьянц, А. Г. Лазерная резка металлов / А. Г. Григорьянц, А. А. Соколов. М.: Директ-Медиа, 2021. 128 с.

5. Применение технологии гидроабразивной очистки металлических поверхностей от коррозии для повышения скорости лазерной резки / А. В. Филипчик, В. С. Ковалевич, И. В. Качанов, И. М. Шаталов // Вестник ВГТУ. 2022. № 2. С. 64–70.

6. Патент BY 17688, МПК B08B 3/04 (2006.01). Состав для подготовки металлической поверхности под лазерную резку: № a 20111188: заявлено 12.09.2011: опубл. 30.04.2013 / И. В. Качанов, А. В. Филипчик, А. С. Мойса, В. Н. Яглов, Я. В. Филипчик, В. В. Шаповалов; заявитель БГАТУ. URL: https://by.patents.su/3-17688-sostav-dlya-podgotovki-metallicheskojj-poverhnosti-pod-lazernuyu-rezku.html.

7. Кельцев, В. В. Сажа: cвойства, производство и применение / В. В. Кельцев, П. А. Теснер. Л.–М.: Гостоптехиздат, 1952. 172 с.

8. Печковская, К. А. Сажа как усилитель каучука / К. А. Печковская. М.: Химия, 1968. 215 с.

9. Зуев, В. П. Производство сажи: учеб. пособие / В. П. Зуев, В. В. Михайлов. М.: Химия, 1965. 329 с.

10. Буканов, А. М. Технический углерод: учеб. пособие / А. М. Буканов, Н. Я. Овсянников, Л. А. Ковалёва. М.: МИРЭА, 2018. 79 с.