Производственный технологический процесс лазерной резки с использованием гидроабразивной обработки

В статье представлены результаты экспериментальных и производственных исследований, посвященных изучению влияния качества поверхности металлических изделий, очищенных по гидроабразивной технологии (основана на использовании бентонитовой глины в составе водной струи), на скорость лазерной резки. С целью анализа воздействия различных параметров гидроабразивной обработки (ГАО) на эффективность лазерной резки металлических поверхностей выполнены производственные испытания. В ходе данных испытаний применялись три группы образцов из конструкционной стали марки Ст10, имеющих габариты 200´200 мм и толщину в диапазоне от 2 до 12 мм. Выбор данной марки стали обусловлен ее широким применением в машиностроении для изготовления машин, механизмов и сварных конструкций, а также ее оптимальным сочетанием высоких прочностных характеристик с относительно невысокой стоимостью. Применение в составе рабочей струи бентонитовой глины с концентрацией Кб = 2–3 % приводит к увеличению силового воздействия и образованию на очищенной детали пленочного покрытия; кальцинированная сода с концентрацией Кк.с = 2–3 % позволяет поддерживать рабочий раствор во взвешенном состоянии; сажа с концентрацией Ксж = 11–13 % способствует образованию пленочного покрытия с высокими светопоглощающими свойствами; вода исключает пылеобразование в зоне обработки. Представленное исследование подтверждает, что метод ГАО является эффективным (в сравнении с дробеструйной очисткой) для повышения производительности процесса лазерной резки Ст10) на 15–20 %. Внедрение модернизированного технологического процесса, основанного на применении гидроабразивной обработки вместо традиционной дробеструйной очистки, позволяет полностью исключить операцию, ранее предназначенную для удаления грата с поверхности детали. Отсутствие грата наряду с увеличением скорости лазерной резки напрямую обусловлено предварительной обработкой заготовки (в виде защитного кожуха) методом ГАО, реализованным с применением инновационного запатентованного состава.

1. Сысоев, С. К. Технология машиностроения. Проектирование технологических процессов: учеб. пособие для СПО / С. К. Сысоев, А. С. Сысоев, В. А. Левко. 4-е изд., стер. СПб.: Лань, 2025. 352 с.

2. Марголит, Р. Б. Технология машиностроения: учеб. для вузов / Р. Б. Марголит. М.: Изд-во Юрайт, 2025. 413 с.

3. Попок, Н. Н. Основы технологии машиностроения: учеб. пособие / Н. Н. Попок, В. И. Абрамов; Министерство образования Республики Беларусь, Полоцкий государственный университет. Новополоцк: ПГУ, 2020. 272 с.

4. Материаловедение. Перспективные машиностроительные и специальные материалы (с электронным приложением): учеб. 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.

5. Шершнев, Е. Б. Технологии лазерной и механической модификации материалов электронной техники: монография / Е. Б. Шершнев; Учреждение образования «Гомельский государственный университет имени Ф. Скорины». Минск: Типография «Интегралполиграф», 2025. 347 с.

6. Евтихиев, Н. Н. Лазерные технологии: учеб. пособие / Н. Н. Евтихиев, О. Ф. Очин, И. А. Бегунов. 2-е исправ. изд. Долгопрудный: Интеллект, 2022. 239 с.

7. Григорьянц, А. Г. Лазерная резка металлов: учеб. пособие / А. Г. Григорьянц, А. А. Соколов. М.: ДиректМедиа, 2021. 128 с.

8. Технология струйной гидроабразивной очистки и защиты от коррозии стальных изделий с применением бентонитовой глины / И. В. Качанов, А. В. Филипчик, В. Е. Бабич [и др.]. Минск: БНТУ, 2016. 167 с.

9. Повышение эффективности лазерной резки стальных материалов путем предварительной обработки гидроабразивным способом / И. В. Качанов, А. В. Филипчик, И. М. Шаталов [и др.] // Наука и техника. 2025. Т. 24, № 4. С. 278–283. https://doi.org/10.21122/2227-1031-2025-24-4-278-283

10. Практическое применение гидроабразивной очистки металлических поверхностей от коррозии при эксплуатации пожарной аварийно-спасательной техники / А. В. Филипчик, В. С. Ковалевич, А. Б. Бычек [и др.] // Предупреждение и ликвидация чрезвычайных ситуаций: методы, технологии, проблемы и перспективы: сб. материалов V Междунар. заоч. науч.-практ. конф. Светлая Роща: филиал ИПП УГЗ МЧС Беларуси, 2021. С. 102–104.

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

12. Буканов, А. М. Технический углерод: учебное пособие / А. М. Буканов, Н. Я. Овсянников, Л. А. Ковалева. М.: МИРЭА, 2018. 79 с.

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

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