chebЧебышевский сборникChebyshevskii Sbornik2226-8383Tula State Lev Tolstoy Pedagogical University10.22405/2226-8383-2021-22-5-384-390cheb-1180Research ArticleКраткие сообщенияЗакономерности газолазерной обработки металлических сплавовRegularities of gas-laser processing of metal alloysМинаевИгорь ВасильевичMinaevIgor Vasilyevichivminaev1960@yandex.ruГвоздевАлександр ЕвгеньевичGvozdevAlexander Evgenievich

доктор технических наук, профессор

doctor of technical sciences, professor

gwozdew.alexandr2013@yandex.ruКутеповСергей НиколаевичKutepovSergey Nikolaevich

кандидат педагогических наук, доцент

candidate of pedagogical sciences, associate professor

kutepov.sergei@mail.ruКалининАнтон АлексеевичKalininAnton Alekseevichantony-ak@mail.ruБрекиАлександр ДжалюльевичBrekiAlexander Dzhalyulevich

кандидат технических наук, доцент

candidate of technical sciences, associate professor

albreki@yandex.ruКузовлеваОльга ВладимировнаKuzovlevaOlga Vladimirovna

кандидат технических наук, доцент

candidate of technical sciences, associate professor

kusovleva@yandex.ruМаляровАндрей ВикторовичMalyarovAndrey Viktorovichvascko.andr@yandex.ruКрупицынЕвгений СтаниславовичKrupitsynEvgeny Stanislavovich

кандидат физико-математических наук

candidate of physical and mathematical sciences

krupitsin@gmail.comТульский государственный педагогический университет им. Л. Н. ТолстогоРоссияTula State Lev Tolstoy Pedagogical UniversityRussian FederationТульский государственный университетРоссияTula State UniversityRussian FederationСанкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого; Институт проблем машиноведения РАНРоссияSaint-Petersburg Polytechnic University of Peter the Great; Institute of Problems of Machine Science of the Russian Academy of SciencesRussian FederationРоссийский государственный университет правосудияРоссияRussian state University of JusticeRussian FederationМосковский педагогический государственный университетРоссияMoscow Pedagogical State UniversityRussian Federation202118012022225384390Copyright © Минаев И.В., Гвоздев А.Е., Кутепов С.Н., Калинин А.А., Бреки А.Д., Кузовлева О.В., Маляров А.В., Крупицын Е.С., 20212021Минаев И.В., Гвоздев А.Е., Кутепов С.Н., Калинин А.А., Бреки А.Д., Кузовлева О.В., Маляров А.В., Крупицын Е.С.Minaev I.V., Gvozdev A.E., Kutepov S.N., Kalinin A.A., Breki A.D., Kuzovleva O.V., Malyarov A.V., Krupitsyn E.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.chebsbornik.ru/jour/article/view/1180

Рассмотрена газолазерная обработка металлических сплавов на примере газолазерной резки с различной мощностью, скоростью, давлением вспомогательного газа и фокуснымрасстоянием. В результате проведенных комплексных исследований установлено, что применение газолазерной резки при изготовлении деталей из металлических сплавов системы «железо – углерод» открывает возможность совмещения в одной операции и получения и упрочнения детали без использования дополнительной термической и химико-термической обработки. Разработаны адекватные математические нелинейные регрессионные моделипротяженности зоны газолазерного термического влияния (L); ортогональности поверхности реза (a); шероховатости поверхности газолазерного реза (Rz), которые связывают показатели качества поверхности газолазерной резки с параметрами лазерной обработки, содержанием углерода в стали и толщиной стального листа.

Gas laser processing of metal alloys is considered on the example of gas laser cutting with different power, speed, auxiliary gas pressure and focal length. As a result of the comprehensivestudies carried out, it was found that the use of gas laser cutting in the manufacture of parts from metal alloys of the iron –carbon system opens up the possibility of combining in one operation and obtaining and hardening the part without the use of additional thermal and chemicalthermal treatment. Adequate mathematical nonlinear regression models have been developedfor the extent of the gas-laser thermal influence zone (L); orthogonality of the cutting surface (a); surface roughness of the gas-laser cut (Rz), which link the quality indicators of the gaslasercutting surface with the parameters of laser processing, the carbon content in steel and the thickness of the steel sheet.

газолазерная резказона газолазерного термического влияниямощ- ностьскорость лазерной резки.gas laser cuttingzone of gas laser thermal influencepowerspeed of laser cutting.Со стороны СПбПУ Петра Великого исследования выполнены в рамках Программы Минобрнауки России «Научный центр мирового уровня» № 075-15-2020-934 , со стороны ИПМаш РАН - в рамках государственного задания № АААА-А18-118012190023-2.ReferencesИ. В. Минаев, А. Н. Сергеев, А. Н. Кубанова, Н. Н. Добровольский, А. Е. Гвоздев, С. Н. Кутепов. История развития лазера и особенности его применения // Чебышевский сборник. 2019. Т.20. Вып. 4. С. 387-402.I. V. Minaev, A. N. Sergeev, A. N. Kubanova, N. N. Dobrovolsky, A. E. Gvozdev, S. N. Kutepov, 2019, “History of laser development and features of its application”, Chebyshev collection, tom 20, iss. 4, pp. 387-402.Н. Н. Сергеев, И. В. Минаев, И. В. Тихонова, С. Н. Кутепов, М. Ю. Комарова, Е. С. Алявдина, А. Е. Гвоздев, А. А. Калинин. Основы лазерной и газоплазменной обработки сталей: монография; под ред. проф. Н. Н. Сергеева // Тула: Изд-во ТулГУ, 2017. 337 с. - ISBN 978-5-7679-4440-8.N. N. Sergeev, I. V. Minaev, I. V. Tikhonova, S. N. Kutepov, M. Yu. Komarova, E. S. Alyavdina, A. E. Gvozdev, A. A. Kalinin, 2017, “Fundamentals of laser and gas-plasma processing of steels: monograph; ed. prof. N. N. Sergeeva”, Tula: Publishing house of Tula State University, 337 p. ISBN 978-5-7679-4440-8.A. E. Gvozdev, I. V. Minaev, N. N. Sergeev, A. G. Kolmakov, D. A. Provotorov, I. V. Tikhonova. Grain size effect of austenite on the kinetics of pearlite transformation in low- and mediumcarbon low-alloy steels // Inorganic Materials: Applied Research. 2015. T. 6. №1. С. 41-44.A. E. Gvozdev, I. V. Minaev, N. N. Sergeev, A. G. Kolmakov, D. A. Provotorov, I. V. Tikhonova, 2015, “Grain size effect of austenite on the kinetics of pearlite transformation in low- andA. E.Gvozdev, I. V. Golyshev, I. V. Minaev, N. N. Sergeev, I. V. Tikhonova, D. M. Khonelidze, A. G. Kolmakov. Multiparametric optimization of laser cuting of steel sheets // Inorganicmedium-carbon low-alloy steels”, Inorganic Materials: Applied Research, tom 6, no. 1. pp. 41- 44.Materials: Applied Research. 2015. T. 6. №4. С. 305-310.A. E. Gvozdev, I. V. Golyshev, I. V. Minaev, N. N. Sergeev, I. V. Tikhonova, D. M. Khonelidze, A. G. Kolmakov, 2015, “Multiparametric optimization of laser cuting of steel sheets”, Inorganic Materials: Applied Research, tom 6, no. 4, pp. 305-310.A. E. Gvozdev, N. N. Sergeev, I. V. Minaev, I. V. Tikhonova, A. N. Sergeev, D. M. Khonelidze, D. V. Maliy, I. V. Golyshev, A. G. Kolmakov, D. A. Provotorov. Temperature distribution andA. E. Gvozdev, N. N. Sergeev, I. V. Minaev, I. V. Tikhonova, A. N. Sergeev, D. M. Khonelidze, D. V. Maliy, I. V. Golyshev, A. G. Kolmakov, D. A. Provotorov, 2017, “Temperature distributionstructure in the heat affected zone for steel sheets after lazer cutting // Inorganic Materials: Applied Research. 2017. T. 8. №1. С. 148-152.and structure in the heat affected zone for steel sheets after lazer cutting”, Inorganic Materials: Applied Research, tom 8, no. 1, pp. 148-152.N. N. Sergeev, I. V. Minaev, A. E. Gvozdev, A. E. Cheglov, L. A. Tsyganov, E. S. Alyavdina, O. M. Gubanov, A. D. Breki. Decarburization and the influence of lazer cutting on steelN. N. Sergeev, I. V. Minaev, A. E. Gvozdev, A. E. Cheglov, L. A. Tsyganov, E. pp. Alyavdina, O. M. Gubanov, A. D. Breki, 2018, “Decarburization and the influence of lazer cutting on steelstructure. // Steel in Translation. 2018. Т.48. №5. С. 313-319.structure.”, Steel in Translation, tom 48, no. 5. pp. 313-319.N. N. Sergeev, I. V. Minaev, A. E. Gvozdev, A. E. Cheglov, L. A. Tsyganov, E. S. Alyavdina, O. M. Gubanov, A. D. Breki. Decarburization and the influence of lazer cutting on steelN. N. Sergeev, I. V. Minaev, A. E. Gvozdev, A. E. Cheglov, L. A. Tsyganov, E. pp. Alyavdina, O. M. Gubanov, A. D. Breki, 2018, “Decarburization and the influence of lazer cutting on steelstructure // Steel in Translation. 2018. Т.48. №5. С. 313-319.structure”, Steel in Translation, tom 48, no. 5, pp. 313-319.И. В. Минаев, А. Е. Гвоздев, А. Г. Колмаков, М. Л. Хейфец, С. Н. Кутепов. Особенности лазерной резки в синтезе технологий изготовления и упрочнения деталей из сталей //I. V. Minaev, A. E. Gvozdev, A. G. Kolmakov, M. L. Heifets, S. N. Kutepov, 2020, “Features of laser cutting in the synthesis of technologies for the manufacture and hardening of steel parts”,Актуальные вопросы машиноведения. 2020. Т. 9. С. 254-260.Actual problems of mechanical engineering, vol. 9, pp. 254-260.Патент на полезную модель № 151792 Российская Федерация, МПК51 В23К26 (2014.01) В23К26/14 (2014.01). Оптическая головка для лазерной резки листового металла толщиной 12 мм и выше непрерывным волоконным лазером мощностью до 4 кВт / И. В. Минаев, И. В. Голышев, Н. Н. Сергеев, А. Е. Гвоздев; заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие «ТЕЛАР». — №Utility model patent No. 151792 Russian Federation, MPK51 V23K26 (2014.01) V23K26/14 (2014.01). Optical head for laser cutting of sheet metal with a thickness of 12 mm and more with/02; заявл. 08.10.14; опубл. 20.04.15. Бюл. № 11. — 3 с.a continuous fiber laser with a power of up to 4 kW/I. V. Minaev, I. V. Golyshev, N. N. Sergeev, A. E. Gvozdev; applicant and patentee Limited Liability Company Research and ProductionСвидетельство РФ №2018663400 о государственной регистрации программы на ЭВМ. Программный комплекс для расчета характеристик нестационарных тепловых полей и адиабатических эффектов в процессах обработки металлических, порошковых, аморфных, неметаллических и нанокомпозиционных систем и материалов онструкционного, инструментального и триботехнического назначения / А. Е. Гвоздев, А. Д. Бреки, Е. В. Цой, Г. М. Журавлев, Д. С. Клементьев, С. Н. Кутепов, Д. В. Малий, А. А. Калинин, И. В. Минаев, А. Н. Сергеев; заявитель и правообладатель ФГБОУ ВО «ТГПУ им. Л. Н. Толстого». — № 2018660543; заявл. 02.10.2018; опубл. 26.10.2018. Дата государственной регистрации в реестре программ для ЭВМ в Роспатенте 26.10.2018.Enterprise "TELAR". No. 2014140571/02; declared 10/08/14; publ. 04/20/15. Bul. No. 11. 3 p.Патент на полезную модель № 122325 Российская Федерация, МПК В23К26/08 (2006.01).Certificate of the Russian Federation No. 2018663400 on the state registration of a computer program. A software package for calculating the characteristics of non-stationary thermalУстановка для лазерной обработки крупногабаритных длинномерных изделий / И. В. Минаев, И. Л. Грашкин; заявитель и патентообладатель: общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие «ТЕЛАР» (RU). — № 2012121385/02; заявл. 24.05.2012; опубл. 27.11.2012. Бюл. № 33. — 2 с.fields and adiabatic effects in the processing of metal, powder, amorphous, non-metallic and nanocomposite systems and materials for structural, instrumental and tribotechnicalСвидетельство РФ №2017616180 о государственной регистрации программы на ЭВМ. Программный комплекс для моделирования ресурсосберегающих производств обработки и фрикционного взаимодействия металлических систем / А. Д. Бреки, А. Е. Гвоздев, Ю. С. Дорохин, Д. С. Клементьев, С. Н. Кутепов, О. В. Кузовлева, Д. В. Малий, П. Н. Медведев, И. В. Минаев, Д. В. Провоторов, Н. Е. Проскуряков, А. Н. Сергеев, Д. М. Хонелидзе; заявитель и правообладатель: Гвоздев А. Е. Заявка № 2017613672. Дата государственной регистрации в реестре программ для ЭВМ в Роспатенте 02.06.2017.purposes/A. E. Gvozdev, A. D. Brecky, E. V. Tsoi, G. M. Zhuravlev, D. pp. Klement’ev, S. N. Kutepov, D. V. Maliy, A. A. Kalinin, I. V. Minaev, A. N. Sergeev; applicant and copyrightПатент на изобретение № 2697515 Российская Федерация, МПК51 B23K26/38 (2014.01). Способ формирования упрочненного приповерхностного слоя в зоне лазерной резки деталей / И. В. Минаев, Н. Н. Сергеев, И. В. Тихонова, А. Е. Гвоздев, А. Н., Сергеев, Е. С. Алявдина; заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие «ТЕЛАР». — № 2018140047; заявл. 14.11.2018; опубл. 25.07.2019. Бюл. № 21. — 3 с.holder FGBOU VO "TGPU im. L. N. Tolstoy ". No. 2018660543; declared 10/02/2018; publ. 26.10.2018. The date of state registration in the register of computer programs in Rospatent isПатент на изобретение № 2721521 Российская Федерация, МПК В21D 37/02 (2006.01). Сборный штам для вытяжки сложнопрофильных тонкостенных изделий / И. В. Минаев, А. Е. Гвоздев, И. В. Голышев, С. И. Полосин; заявитель и патентообладатель: Общество с ограниченной ответственностью «МЕТАЛЛИКА71» — № 2019130980; заявл. 17.05.2019; опубл. 19.05.2020. Бюл. № 26. — 3 с./26/2018.Патент на изобретение № 2707374 Российская Федерация, МПК51 В23К26 (2014.01) В23К26/14 (2014.01) C21D1/09 (2006.01). Способ формирования упрочненного поверхностного слоя в зоне лазерной резки деталей из легированных конструкционных сталей / Н. Н.Utility model patent No. 122325 Russian Federation, MPK V23K26/08 (2006.01). Installation for laser processing of large-sized long products/I. V. Minaev, I. L. Grashkin; applicant andСергеев, И. В. Минаев, И. В. Тихонова, А. Е. Гвоздев, А. Н. Сергеев, А. Г. Колмаков, С. Н. Кутепов, Д. В. Малий, И. В. Голышев; заявитель и патентообладатель ООО «МЕТАЛ-patentee: Limited Liability Company Research and Production Enterprise "TELAR"(RU). No. 2012121385/02; declared 05.24.2012; publ. 11/27/2012. Bul. No. 33. 2 p.ЛИКА71» — № 2019115250; заявл. 17.05.2019; опубл. 26.11.2019. Бюл. № 33. — 3 с.Certificate of the Russian Federation No. 2017616180 on the state registration of a computer program. A software package for modeling resource-saving processing industries and frictionalinteraction of metal systems/A. D. Brecky, A. E. Gvozdev, Yu. pp. Dorokhin, D. pp. Klement’ev, S. N. Kutepov, O. V. Kuzovleva, D. V. Maliy, P. N. Medvedev, I. V. Minaev, D. V. Provotorov,interaction of metal systems/A. D. Brecky, A. E. Gvozdev, Yu. pp. Dorokhin, D. pp. Klement’ev, S. N. Kutepov, O. V. Kuzovleva, D. V. Maliy, P. N. Medvedev, I. V. Minaev, D. V. Provotorov,N. E. Proskuryakov, A. N. Sergeev, D. M. Khonelidze; applicant and copyright holder: Gvozdev A. E. Application No. 2017613672. Date of state registration in the register of computer programs in Rospatent 06/02/2017.N. E. Proskuryakov, A. N. Sergeev, D. M. Khonelidze; applicant and copyright holder: Gvozdev A. E. Application No. 2017613672. Date of state registration in the register of computer programs in Rospatent 06/02/2017.Patent for invention No. 2697515 Russian Federation, MPK51 B23K26/38 (2014.01). Method of forming a hardened near-surface layer in the zone of laser cutting of parts/I. V. Minaev, N. N. Sergeev, I. V. Tikhonova, A. E. Gvozdev, A. N., Sergeev, E. pp. Alyavdina; applicant and patentee Limited Liability Company Research and Production Enterprise “TELAR”. No. 2018140047; declared 11/14/2018; publ. 07/25/2019. Bul. No. 21. 3 p.Patent for invention No. 2697515 Russian Federation, MPK51 B23K26/38 (2014.01). Method of forming a hardened near-surface layer in the zone of laser cutting of parts/I. V. Minaev, N. N. Sergeev, I. V. Tikhonova, A. E. Gvozdev, A. N., Sergeev, E. pp. Alyavdina; applicant and patentee Limited Liability Company Research and Production Enterprise “TELAR”. No. 2018140047; declared 11/14/2018; publ. 07/25/2019. Bul. No. 21. 3 p.Patent for invention No. 2721521 Russian Federation, IPC В21D 37/02 (2006.01). Combined strand for drawing complex-profile thin-walled products / I. V. Minaev, A. E. Gvozdev, I. V. Golyshev, S. I. Polosin; applicant and patentee: Limited Liability Company METALLIKA71 No. 2019130980; declared 05/17/2019; publ. 05/19/2020. Bul. No. 26. 3 p.Patent for invention No. 2721521 Russian Federation, IPC В21D 37/02 (2006.01). Combined strand for drawing complex-profile thin-walled products / I. V. Minaev, A. E. Gvozdev, I. V. Golyshev, S. I. Polosin; applicant and patentee: Limited Liability Company METALLIKA71 No. 2019130980; declared 05/17/2019; publ. 05/19/2020. Bul. No. 26. 3 p.Patent for invention No. 2707374 Russian Federation, MPK51 B23K26 (2014.01) B23K26/14 (2014.01) C21D1/09 (2006.01). Method of forming a hardened surface layer in the zone of laser cutting of parts from alloyed structural steels / N. N. Sergeev, I. V. Minaev, I. V. Tikhonova, A. E. Gvozdev, A. N. Sergeev, A. G. Kolmakov, S. N. Kutepov, D. V. Maliy, I. V. Golyshev; applicant and patent holder METALLIKA71 LLC No. 2019115250; declared 05/17/2019; publ. 11/26/2019. Bul. No. 33. 3 p.Patent for invention No. 2707374 Russian Federation, MPK51 B23K26 (2014.01) B23K26/14 (2014.01) C21D1/09 (2006.01). Method of forming a hardened surface layer in the zone of laser cutting of parts from alloyed structural steels / N. N. Sergeev, I. V. Minaev, I. V. Tikhonova, A. E. Gvozdev, A. N. Sergeev, A. G. Kolmakov, S. N. Kutepov, D. V. Maliy, I. V. Golyshev; applicant and patent holder METALLIKA71 LLC No. 2019115250; declared 05/17/2019; publ. 11/26/2019. Bul. No. 33. 3 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.