Лазерное сверление отверстий

Удаление материала с использованием импульсного твердотельного лазера:

1. фильеры-дырки, составляющие решетку, для последующего через него продавливания;

Данный рисунок иллюстрирует лазерное сверление алмазных фильеров:

30-100 импульсов

U=10 об/мин

Поверхность покрыта графитовой маской, которая обеспечивает меньшее отражение.

Последовательность:

1. сверление верхнего отверстия;

2. доводка;

3. сверление канала с диаметром d=1-3мм;

4. переворот;

5. (повтор 1,2).

Лазерное сверление

Продолжительность операции: несколько минут.

Время получения отверстия, по сравнению с другими методами, увеличилось в 100 раз.

Лазерная резка металлов.

Используют CO2 лаз. резка металлов с толщиной менее 20 микрон не поврежденной подложки.

Достоинства лазерной резки:

1. Большая скорость резки;

2. Простота выр-я заготовки сложной формы;

3. Высокое качество кромки реза;

4. Малая величина термического воздействия в разрезаемом материале;

5. Высокая чистота реза (за счет бесконтактного воздействия).

В промышленности скорость резки металла составляет 1-8 м/мин. Средняя толщина материала – 0,5-3 мм, средняя ширина реза – 0,2-0,5 мм.

Для диэлектриков средняя скорость резки составляет 1-10 м/мин, при толщине материала в 0,5-10 мм и ширине реза в 0,3-0,8 мм.

Ис-ся подача газа к месту обработки: для лазерной резки используется атмосфера с кислородом.

Это повышает Тпл в зоне воздействия лазерного луча. Это уменьшает коэффициент отражения, температура распл-ет металл, чтобы он зап-л образ-ю воронку, но недостаточно выс-ю, чтобы образовать электрическое облако над воронкой.

Расход кислорода достигает десятков литров в минуту. Но если увеличить подачу кислорода, то металл будет охлаждаться.

Использование кислорода при резке повышает скорость реза на 40%, но при использовании кислорода снижается гладкость края реза и увеличивается его ширина (оплавленные края).

Сталь, титан, сплавы титана – объекты лазерной резки.

Резка металлов в атмосфере инертного газа применяется для получения узких отверстий. Преимущества: инертный газ удаляет пары от места сверления; перемещение луча вглубь реза; самогорение не возникает

В качестве инертных газов – воздух, азот, аргон

Лазерная точечная сварка

Применяются твердотельные лазеры (рубиновые, на иттрий-алюминиевой гранате). Для сварки жаропрочных металлов применяются СО2-лазеры. Достоинства лазерной сварки: бесконтактное воздействие (дает высокую частоту), малая продолжительность воздействия, малая область зоны воздействия

Сварка точечных проводников (РИСУНОК)

Примеры расположения элементов (проволоки и пластины) при точечной сварке лазером.

Проблема – совмещение.

Условия получения качественного сварочного соединения: хороший термический и механический контакт элементов перед сваркой.

Сварка осуществляется по сварным точкам. Параметры зависят от лазера. Прочность сварочного шва дает больше надежность, чем тонкий проводник, на котором происходила сварка. Электрическое сопротивление шва большое. Уменьшение сопротивления сварочного соединения достигается путем сваривания проволоки с приповерхностной подложкой, покрытой тонкой пленкой.

Виды швов при непрерывной лазерной сварке (РИСУНОК)

Чаще всего используемые виды непрерывных лазерных швов: а) стыковой; б) в нахлестку; в) по кромке; г) угловой.

К месту сварки подводят аргон (0,4 м3/час)

Типичная длина сварочного шва – 10 см. Отношение длины к ширине 10:1 – идеальное.

Стыки швов двух пластин из стали наверху имеет нагрузку 4 мм, внизу – 1,5 мм

Для лазеров средней мощности.

Для больших мощностей (выше 1 кВт) зависимость глубины шва от мощности излучения описывается степенной зависимостью.

Преимущество лазрной сварки(по сравнению с электродовой):

• отсутствие ренгеновского излучения;

• простотота автоматизации процесса;

• более низкая стоимость оборудования;

• более низкая стоимость эксплуатации;

• сварка без присутсвия вакуума ;