2.4. Лазерна технологія
У 1960 р. успішно випробувано перший лазер, а вже через десять років його застосовували при точному вимірюванні довжини в будівництві, управлінні роботою верстатів, термальній обробці металів, орієнтації і пеленгації в космічному просторі, дослідженні морів і атмосфери, спектроскопії і медицині. Паралельно, з вивченням самого фізичного ефекту досліджують його можливості в техніці.
Лазер — це світлопідсилювач зі зворотним зв'язком (рис. 2).
Збудження у лазера з твердою активною речовиною (рубіновий, на неодимовому склі) або газом (аргоновий) здійснюється шляхом опромінення світлом імпульсної лампи. Енергія збудження активних атомів, іонів або молекул перетворюється на світлову енергію. Світло, що поширюється вздовж осі, за допомогою дзеркала постійно обертається, що призводить до його підсилення. Пучок світла покидає лазер через напівпрозоре дзеркало.
В технології лазерні промені використовують як джерело енергії при термообробці матеріалів. Вони можуть бути дуже щільно сфокусовані (до "1 мкм), причому дають можливість досягти таких високих температур, які дозволяють випаровувати будь-які відомі матеріали. Лазери застосовують при свердлінні, різанні і фрезеруванні тугоплавких металів і матеріалів, які важко піддаються обробці, кераміки, кварцу, скла, алмазу, слюди та ін. Лазером можна свердлити отвори діаметром від 1 мкм до 2 мм і глибиною до 3 мм, причому глибина може в десять разів перевищувати діаметр. Такі отвори необхідні в годинникових механізмах. Лазер дозволяє здійснювати зварювання та пайки. При цьому лазер успішно виконує в принципі ті самі завдання, що й електронні промені, не вимагаючи створення високого вакууму. Можливості лазера в технологічних процесах розширюються, його використовують при зварюванні і різанні пластмаси, плавленні різноманітних речовин і локальному
гартуванні мікрозон поверхонь.
Рис. 2.
Схема
влаштування лазера
2.5. Хімічні та електрохімічні технології
Поряд з фізичними ефектами в технології дедалі частіше використовуються успіхи, досягнуті в хімії та електрохімії.
З безлічі технологічних способів, в основі яких лежать хімічні і електрохімічні процеси, необхідно звернути увагу на електрохімічне розчинення і поверхневе електролітичне нагрівання — дві сучасні і багатообіцяючі технології. Та нині, щоправда, їх застосування обмежується технікою обробки поверхонь (гальванізація металів і пластмаси, електростатичне та електрофорезне лакування, фотохімічне і електрофотографічне травлення та друк).
До електрохімічної обробки відносять як електроерозійну обробку спосіб, при якому зовнішнє джерело струму розчиняє підключений як анод зразок, так і травлення металів. Ерозійна обробка протікає або шляхом направленого розчинення матеріалу заготовки без контакту її з інструментом, як у випадку свердлення, фрезерування, полірування і зачищення, або при контакті їх, як при шліфуванні і хонінгуванні, причому в останньому випадку електрохімічне розширення доповнюється механічним. У промисловості застосовують електроерозійне шліфування і зачищення та електрохімічне полірування. У порівнянні зі звичайними способами обробки цей дозволяє знімати матеріал незалежно від його механічних властивостей без зносу інструменту, без розігріву і без виникнення внутрішніх напруг. Продуктивність при цьому може сягати 10 см/хв.
При травленні фасонних деталей з пластини або фольги (товщина від 0,003 до 0,2 мм) зразок за допомогою негативу спочатку копіюється на пластині, покритій шляхом занурення або розпилення спеціальним фотолаком, що витравлюється без приєднання зовнішнього джерела струму.
Хоча способи електрохімічного розчинення і не можуть повністю замінити традиційні способи, вони з успіхом доповнюють їх, і в майбутньому сфера їхнього застосування пошириться. Електроерозійна обробка застосовується не тільки до матеріалів, що важко піддаються обробці різанням, але все більше і більше використовується для виготовлення деталей складної форми. Травлення фасонних деталей цілком відповідає вимогам їх мініатюризації і набагато перевищує можливості звичайної штамповки. В майбутньому можна буде говорити і про травлення більш товстих листів.
Електролітичне нагрівання дасть змогу за допомогою електричного розряду розігріти тверді провідники (метали, графіт) у струмопровідній рідині (електроліт) до температури порядку 2000 °С. В процесі цього виникає відновне середовище. Спосіб цікавий як для зварювання і пайки, так і для термообробки і особливо для дифузійних процесів, коли в спеціально підібраному електроліті водночас з основним процесом дифундуючий елемент (Мп, С, S, Сг, А1) частково діє на деталі.
Наймолодший і перспективний спосіб у технології обробки поверхонь треба назвати електрополімеризацією. Цим способом, в основі якого лежать принципи гальванотехніки, можна покрити поверхню металу тонким шаром пластмаси. Особливо важливий він при виготовленні тонких ізоляційних або антикорозійних захисних покриттів на металевих деталях.
2.6. Ультразвукові технологи
Ультразвукові хвилі є механічними коливаннями в діапазоні частот, що лежить вище 20 кГц. Вони, на відміну від електромагнітних хвиль, поширюються тільки в матеріальному середовищі. Енергія ультразвуку у дедалі більших масштабах використовується в промисловому виробництві.
Сучасне виробництво неможливо уявити, наприклад, без ультразвукового очищення. В промисловості можна зустріти ультразвукове свердлення деталей найрізноманітнішої форми з твердих і крихких матеріалів (свердлять дорогоцінне каміння, скло, ферити, кераміку, кремній, германій), а також ультразвукове зварювання металів і пластмаси.
Ультразвукове зварювання відкриває ще ширше коло можливостей для з'єднання матеріалів, що не піддаються звичайним способам зварювання або утворюють під впливом високих температур рідку фазу, що також перешкоджає традиційним способам з'єднання. В той час, як ультразвукове зварювання пластмаси протікає при підведенні тепла, у металів подібний спосіб не викликає утворення рідкої фази, і процес іде аналогічно холодному зварюванню тиском.
Починається використання ультразвукових способів у технології формування і при різанні. Ультразвукове різання дає високоякісні поверхні.