Область використання лазерного розрізання
Розрізання листового матеріалу. Він використовується для розрізання листів товщиною 5-10 мм, таким способом розрізаються гвинти лопастей вертольота, деталі кузова автомобіля, частин обшивки літаків. Продуктивність лазерного розрізання в 2-3 рази більша ніж ел. - ероз. процесів. Обробляються деякі деталі і в суднобудівній промисловості.
Виготовлення вирубних штампів. Використовується для утворення внутрішніх порожнин штампів і пресформ, але обробкале обробку необхідно вести на верстатах з ЧПК
Мікрообробка ( обробка щілин, пазів в кристалах природних алмазів перед їх розпилюванням). Можна підрізати пази шириною 0,1 і глибиною до 0,5 мм.
Одержання пазів і вікон в сіталових підкладках мікросхем. Ширина пазів, які які можна одержати в цих матеріалах, може становити 50-100 мкм, і механічними методами такі пази не можна одержати.
Обробка слюди. Розрізання лазером слюди являється дуже перспективним методом. Використовується в електротехніці у виготовленні електросхем. Процес скрайбування використовується у мікроелектроніці.
Розкрій неметалевих матеріалів. Використовується для розкрою склотканин, текстильних матеріалів, гуми, пластмаси. Продуктивність лазерної розрізки в 20 разів вища, ніж при різці звичайними ножицями.
Лазерне зміцнення. Здійснюється за рахунок надзвичайно високих швидкостей нагріву з наступним охолодженням, причому легуючими елементами – елементи що входять до складу повітря, а також елементи, що підвищують міцність матеріалу. При легуванні щільність дислокації в матеріалі значно підвищується, і це може бути використане при лазерному зміцненні. Легування може бути як з фазовими переходами так і без них. Зміцнення відбувається в спеціальних середовищах – газові, рідкі, тверді. На поверхні деталі утворюється твердий сплав, причому лазерне зміцнення відбувається за допомогою безперервного і імпульсного випромінювання. Вища продуктивність – при безперервному випромінюванні, але при імпульсному випромінюванні можна більш ефективно регулювати параметри поверхні,яка зміцнюється. При безперевному випромінюванні зміцнення може бути здійснено по схемах однодоріжкового і багатодоріжкового зміцнення.
Продуктивність цього процесу залежить від, швидкості переміщення V заготовки і ширини доріжки B.
При багатодоріжковому зміцненні:
де n – кількість доріжок при лазерному випромінені.
Рисунок 33 – Схема однодоріжкового зміцнення
Лазерне легування і наплавка матеріалів
Вони являються одним з видів лазерного зміцнення. Підвищення механічних характеристик поверхні здійснюється здійснюється за рахунок фазових перетворень, але і за рахунок створення нового сплаву. Являється перспективним напрямком не тільки в підвищенні міцності і працездатності машин, а і в напрямку зменшення їх собівартості. Існують такі способи подачі легуючих елементів в зону лазерної дії:
нанесення легуючого складу в вигляді порошку на оброблювану поверхню
накладання фольги з легуючого матеріалу на оброблювану поверхню
обмазка оброблюваної поверхні легуючим складом
легування в рідині
легування в газовому середовищі
одержання легуючого елементу магнітним полем
електро – іскрове нанесення легуючого елементу
плазмове нанесення легуючого елементу
детонаційне нанесення покрить
10.електролітичне осадження легуючого елементу на поверхню
11. подача легуючого складу в зону обробки одночасно з лазерним випромінюванням
Перший спосіб найбільш поширений, але неможливо здійснювати точний контроль товщини покрить.
Другий спосіб – легко контролюється товщина покрить, але є труднощі у надійному зєднанні фольги з матрицею.
Третій спосіб – обмазкою служить скло, клей БФ-3, недолік – тепловий опір на кордоні між обмазкою і легованою поверхнею, тому ефективність знижується.
Четвертий спосіб – процес легування може здійснити в воді і гліцерині. Недолік – невелика концентрація і значне використання легуючих елементів.
П’ятий спосіб – процес необхідно вести в спеціальній камері, тобто треба здійснювати процес герметизації. Газами можуть бути азот, пропан – бутан, інші гази.
Шостий спосіб – магнітне поле. Недолік – нанесення тільки феромагнітних покрить. Матеріали для нанесення – феромарганець і ферохром.
Сьомий спосіб – ефективність способу нанесення покрить 10-300 мкм, причому необхідна умова – електропровідниковий матеріал.
Восьмий спосіб – плазмове покриття, також ефективний спосіб нанесення. На поверхню в основному тверді сплави ТК і ВК, хром, вольфрам, кобальт і інші матеріали, що мають високу температуру плавлення.
Девятий спосіб – також ефективний, але процес повинен здійснюватися в спеціальних камерах, час нанесення покритя десяті долі секунди, товщина покрить 8-10 мкм.
Десятий спосіб – може здійснювати покритя товщиною до 150 мкм.
Одинадцятий спосіб – схема цього процесу
Рисунок 34 - Подача легуючого складу в зону обробки одночасно з
лазерним випромінюванням
1 - лазерне випромінювання; 2 - подача порошка в зону випромінювання і
спеціального дозатору
Недолік процесу – інтенсивне випаровування порошку.
Степінь зміцнення при алмазному легуванні залежить від легуючого елементу, властивостей матеріалу деталі, яка легується. Глибина зони легування 300-400 мкм, при цьому мікротвердість підвищується у 1,5-2 рази. Лазерне випромінювання визиває покращення багатьох експлуатаційних показників: зносостійкость, теплостійкість, а також багатьох механічних характеристик. Якщо теплостійкість збільшується, то збільшується і стійкість самого інструменту. Зміцнення зубців кінцевої фрези Р6М5 при обробці нержавіючої сталі стійкість зубців підвищується у 2-7 разів.