4. Основные факторы и параметры, определяющие процесс лазерной поверхностной обработки.

Процессы лазерной ПО являются многофакторными и многокритериальными. Управлять процессом, меняя все факторы невозможно. Поэтому из всех факторов нужно выделить основные, которые будут называться управляющими. К таким факторам следует отнести:

1. мощность ЛИ (энергия ЛИ, частота следования импульсов, длительность импульса, форма импульса);

2. время облучения (скорость обработки – непрерывное излучение, частота и длительность импульса – импульсное излучение);

3. диаметр пятна фокусирования;

Дополнительные факторы это:

4. распределение мощности по облучаемой поверхность. При использовании сканирующих систем появляются еще три управляющих параметра:

1. частота сканирования;

2. амплитуда сканирования;

3. закон сканирования;

5. поглощательная способность материала;

6. угол падения ЛИ на материал (можно, но не нужно).

Все остальные факторы необходимо учитывать при разработке конкретного технологического процесса. А для этого надо уметь их измерять, знать закономерности их изменения в различных условиях. Таким образом, управление процессом ПО сводится к изменению трех основных технологических параметров V, P, d₀, которые обеспечивают в совокупность с остальными требуемые характеристики теплового состояния поверхностного слоя.

5. Способы и устройства измерения мощности лазерного излучения.

Существует несколько схем измерения мощности лазерного излучения:

• Тупиковая схема

Рис.6 Тупиковая схема

• Схема проходного тела

Рис.7. Схема проходного тела

Рис.8.

Рис.9.

Общим для всех схем является наличие приёмника лазерного излучения и показывающего прибора (тупиковая схема)

Недостатком этой схемы является необходимость в прерываниях технологического процесса для выполнения измерения мощности.

Проходная схема измерения дополнительно включает ответвитель части (1-2% Р) лазерного излучения. В качестве такого ответвителя можно применять плоско-параллельную пластинку наклонённую под углом 45^о к оси пучка из материала прозрачного для данной длины волны излучения.

Применения пластинки широко распространённый способ измерения мощности для твердотельного лазера.

Для длины волны 10,6мкм этот способ применяется редко в виду недолговечности пластин, изменения их оптических свойств. В этом случае в качестве ответвителей тоже используется вращающаяся зеркальная спица с криволинейной осью или лепестковый зеркальный пропеллер. Площади лепестков и скорость вращения определяют процент ответвляемого излучения. Наиболее эффективно если бы отражающая поверхность имела форму близкую к части сферы, то есть чтобы поверхность фокусировала ответвлённое излучение на приёмнике.

Эффективным ответвителем является глухое зеркало резонатора, что и используется очень часто в твердотельных лазерах, особенно работающих в непрерывном режиме. Реже СО₂ лазерах, когда глухое зеркало изготавливается из германия. Основным элементом этих схем является приёмник лазерного излучения. В качестве приёмников используются устройства работающие на принципе фотометрии и колориметрии. Фотометрические способы предполагают преобразование поглощённого излучения определённой длины волны, преобразуются в электрический сигнал определённой амплитуды. К таким приёмникам можно отнести фотодиоды, фотоэлектронные умножители (ФФ1, ФФ2, ФФ3, ПУ21, ПУ22). Такие приёмники широко используются при анализе лазерного излучения ближнего инфракрасного и видимого диапазона. Тепловые методы базируются на свойстве определённых сред изменять свои характеристики (температура, давление, электрические напряжения) при лазерном нагреве.