Фролов ЭМ.Технология изготовления деталей машин

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Житников В.П., Зайцев А.Н. Матема­ тическое моделирование электрохимической размерной обработки. Уфа: УГАТУ. 1996. 222 с.

2.Комбинированные методы обработки / Под ред. В.П. Смоленцева. Воронеж: ВГТУ. 1996. 69 с.

3.Основы теории и практики электро­ химической обработки металлов и сплавов / М.В. Щербак, М.А. Толстая, А.П. Анисимов, В.Х. Постаногов. М.: Машиностроение. 1981. 263 с.

4.Основы повышения точности электро­ химического формообразования / Ю.Н. Пет­ ров, Г.Н. Корчагин, Г.Н. Зайдман, Б.П. Саушкин. Кишинев: Штиинца. 1977. 152 с.

5.Румянцев Е.М., Давыщов А.Д. Техно­ логия электрохимической обработки метал­ лов. М.: Высш. шк. 1984. 159 с.

6.Седыкин Ф.В. Размерная электрохи­ мическая обработка деталей машин. М.: Ма­ шиностроение. 1976. 302 с.

7.Смоленцев В.П., Смоленцев Г.П., Садыков З.Б. Электрохимическое маркирование деталей. М.: Машиностроение. 1983. 72 с.

8.Смоленцев В.П. Технология электро­ химической обработки внутренних поверхно­ стей. М.: Машиностроение. 1978. 176 с.

9.Справочник по электрохимическим и электрофизическим методам обработки / Под ред. В.А. Волосатова. Л.: Машиностроение. 1988. 719 с.

10.Технология и экономика электрохи­ мической обработки / В.В. Любимов и др. М.: Машиностроение. 1980. 192 с.

И. Технология электрохимической обра­ ботки деталей в авиастроении / В.А. Шманев, В.Г. Филимошин, А.Х. Каримов и др. М.: Машиностроение. 1986.168 с.

12. Электрофизические и электрохимиче­ ские методы обработки материалов. Т. 1 / Под ред. В.П. Смоленцева, М.: Высш. школа. 1983. 247 с.

Глава 2.6

ЛАЗЕРНЫЕ И ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВЫЕ МЕТОДЫ ОБРАБОТКИ

2.6.1. ЛАЗЕРНАЯ РЕЗКА

Громадная концентрация энергии ла­ зерного излучения, существенно превосходя­ щая другие источники нагрева, позволяет не только увеличить производительность обра­ ботки, но и получать принципиально новые результаты.

Лазерная резка материалов осуществля­ ется тепловым воздействием излучения, вы­ зывающего процессы испарения материала, плавления и удаления расплава из зоны реза, химические реакции горения и термодеструк­ ции и др.

Процесс лазерной резки металлов в ре­ жиме испарения проводится с высокими плотностями мощности излучения, дости­ гающими порядка 10^ ... 10^ Вт/см^ и обеспе­ чивающими интенсивное испарение металла в зоне действия луча и последующее удаление продуктов реза в виде пара или конденсата. Этот процесс обеспечивается импульсно-пе- риодическими лазерами.

Доля жидкой фазы в канале реза незна­ чительна, так как высокие плотности мощно­ сти излучения обеспечивают быстрый нагрев обрабатываемого участка до температуры ки­ пения. Вследствие этого обеспечивается вы­ сокое качество поверхностей реза. Однако лазерная резка металлов в режиме испарения требует большого энергетического вклада и не обеспечивает высокой производительности процесса. В связи с этим резка металлов в режиме испарения не находит широкого са­ мостоятельного применения, но может ока­ заться перспективным процессом в сочетании с лазерной резкой плавлением при резке по сложным криволинейным контурам. В этом случае резка с малой кривизной проводится на высокопроизводительном режиме плавле­ ния с использованием непрерывного излуче­ ния, а на участках с большой кривизной рез осуществляется в режиме испарения и с ис­ пользованием импульсно-периодического излучения.

Для осуществления резки ряда неметал­ лических материалов органического происхо­ ждения (пластмассы, полимерные пленки, ткани и др.) в режиме испарения требуются значительно меньшие плотности мощности (порядка 10"* Вт/см^), что позволяет эффек­ тивно применять для их резки непрерывное излучение.

Наиболее широкое применение в про­ мышленности находит лазерная резка метал­ лов в режиме плавления и удаления расплава из зоны реза. Получение глубоких резов со­ пряжено с образованием достаточно большого количества расплава. Действие избыточного давления паров оказывается недостаточным для полного удаления расплава из зоны воз­ действия лазерного излучения. В этом случае сквозной рез может заплавиться, поэтому для эвакуации расплава используют дополнитель­ ную струю газа, подаваемого коаксиально излучению в зону обработки.

В отличие от резки в режиме испарения лазерная резка с плавлением и вьщуванием

расплава требует на порядок меньшего энер­ гетического вклада.

При использовании вместо инертного газа какого-либо активного газа (кислород и др.) и при достижении температуры горения материала появляется дополнительный источ­ ник нагрева в результате протекания экзотер­ мической реакции. Кроме того, струя кисло­ рода способствует предварительному окисле­ нию металла и снижению отражательной спо­ собности, а также выполняет гидродинамиче­ скую функцию по очистке зоны резания. Энергетические затраты процесса лазерной резки в струе активного газа приблизительно в два раза меньше, чем при резке в инертном газе.

На процесс газолазерной резки большое влияние оказывают свойства металлов. При­ менение струй кислорода при резке углероди­ стых и коррозионно-стойких сталей значи­ тельно эффективнее по сравнению с исполь­ зованием инертного газа либо воздуха; в част­ ности, при этом существенно увеличивается глубина реза.

При газолазерной резке титановых спла­ вов необходимо учитывать, что активная ре­ акция окисления при воздействии кислорода на расплавленный металл интенсивно разви­ вается не только в направлении резки, но и в сторону. Тем самым значительно увеличива­ ется ширина реза. Лучшие результаты по ка­ честву реза получаются при использовании инертных газов (аргон, гелий) или сжатого воздуха.

Резка металлов с высокой теплопровод­ ностью представляет определенную трудность.

Поверхность сплавов алюминия покрыга пленкой окисла с высокой температурой плавления, поэтому требуется более высокая плотность мощности по сравнению с резкой стали. Еще большая плотность мощности при прочих равных условиях требуется для резки сплавов меди, обладающих высокой тепло­ проводностью.

Результаты исследований качественных показателей процесса газолазерной резки по­ казывают, что ширина реза практически не зависит от рода металла и давления режущего газа и уменьшается с увеличением скорости резки.

Важным показателем качества резки яв­ ляется шероховатость поверхности реза Rz. Величина Rz около верхней кромки реза поч­ ти не зависит от толщины разрезаемого ме­ талла. При резке пластин, толщиной менее 2 мм, Rz практически не изменяется по тол­ щине. Однако с увеличением толщины Rz нижней кромки значительно выше, чем верх­ ней. Минимальная шероховатость, обеспечи­ вающая качественный рез, достигается при оптимальных скоростях обработки. Скорость обработки для получения качественных резов (Rz < 40 мкм) значительно ниже максималь­ ных значений для достижений глубокого реза с низким качеством.

Для получения высококачественных ро­ зов с отсутствием грата необходимо строго соблюдать оптимальные параметры режимов газолазерной резки. В табл. 2.6.1 приведены оптимальные режимы и параметры лазерной резки материалов.

1 2 Титан 2 1,2

Сплавы 2 алюминия 5

Медь 0,6

Латунь 1,3

Никель 1,0 Молибден 4,0 Вольфрам 3 Плексиглас 10

30 Фанера 7

Стекло­ 10 текстолит 2

Асбоцемент 5 Стекло 4 Кварц 4 Резина 3 Текстиль 0,5 Кожа 1,5

Дальнейшее повышение плотности мощности лазерного излучения обеспечивает при резке металла увеличение глубины реза и снижение его ширины. С этой целью реко­ мендуются лазерные установки с минимально возможным диаметром луча на выходе из резонатора, работающие в одномодовом ре­ жиме генерации излучения.

Неметаллические материалы, резка ко­ торых может быть выполнена лазерным излу­ чением, разделяются на две группы:

1)материалы, в которых под действием лазерного излучения происходит термическая деструкция: пластмассы, дерево, текстиль, кожа, бумага, резина и др.; эти материалы могут быть разрезаны лазерным лучом без использования дополнительного поддува газа;

2)материалы, которые под действием лазерного излучения расплавляются: горные породы, керамика, стекло и др. В этом случае для удаления расплава в зону обработки необ­ ходимо подавать газ.

Энергоемкость лазерной резки материа­ лов первой группы, как правило, меньше, чем второй. Однако ряд слоистых пластиков со связующей в виде термореактивных смол тре­ буют значительно больших энергозатрат по сравнению с термопластами и даже с метал­ лами. Это объясняется образованием эрози­ онного факела, экранирующего лазерное из­ лучение, а также разложением реактог[ластов с образованием коксового остатка (свободного углерода), для испарения которого требуется существенный энерговклад.

Хорошие результаты обеспечивает ла­ зерная резка кварцевого стекла, заключаю­ щаяся в возгонке окиси кремния при темпе­ ратуре, близкой к температуре плавления стекла. Поверхности реза отличаются высо­ ким качеством.

Резка обычного стекла вызывает некото­ рое затруднение. Для предотвращения трещин резка осуществляется на оптимальных режи­ мах; также рекомендуется дополнительный нагрев стекла до температур порядка 600 °С.

МИО используется для решения двух различных технологических задач: получения отверстий с Л > 2 мм без особо жестких тре­ бований к их точности и получения высоко­ точных отверстий.

МИО в этих случаях различаются в ос­ новном режимами обработки. Если первому из них соответствует получение в каждом импульсе максимального приращения глуби­ ны к диаметру (h/d > 1), то во втором случае наиболее благоприятным режимом является такой, когда приращение глубины лунки за импульс меньше диаметра {h/d < 1). В резуль­ тате, в первом случае обработка проводится при сравнительно большом удельном выносе, причем диаметр отверстия формируется уже в первом импульсе, а последующие импульсы лишь углубляют отверстие, незначительно изменяя диаметр. Во втором случае обработка проводится при небольшом удельном выносе в режиме нестационарного испарения веще­ ства, когда количество образующегося на стенках расплава можно сделать минималь­ ным, устранив или уменьшив действие мно­ гих неблагоприятных факторов: теплоотвода в стенке, расфокусировки пучка, чрезмерной длительности импульса.

Если обработка ведется в цилиндриче­ ской световой трубке, в которую вырождается световой конус при 1§(ф/2) = О, то дополни­ тельно исключается оплавление стенок за счет непосредственного поглощения ими лазер­ ного излучения. В итоге продукты разруше­ ния будут в минимальной степени участвовать в формировании отверстия. Тем самым соз­ даются все предпосылки для получения точ­ ных отверстий, размеры которых определяют­ ся и регулируются параметрами оптической системы и излучения.

При получении глубоких отверстий в режиме, многоимпульсной обработки основ­ ными факторами, влияющими на соотноше­ ние глубины и диаметра отверстия, являются величина 1§(ф/2), характеризующая ход кау­ стики после фокальной плоскости оптической системы, и количество импульсов в серии п, необходимое для получения заданных разме­ ров отверстия. При значениях глубины отвер­ стия больше диаметра отверстия (И > d) отно­ сительная глубина отверстия

218(ф/2)

Для определения предельной глубины сверления лазерным излучением можно в первом приближении воспользоваться форму­ лой

1/2

tg(ф/2)U,

где Г/ - радиус лунки на поверхности образца, Ф - угол раствора; Е/ - плотность мощности импульса излучения; Е^ - пороговая плот­ ность мощности.

Плотность мощности J!^ можно выразить через энергию в импульсе w и длительность импульса T„:

Е,= ^Фи

Пороговая плотность мощности £„ оп­ ределяется из условия закипания поверхности материала:

1/2

^и=(ср)7'„ f

где (с р) - коэффициент объемной теплоемко­ сти материала; с - абсолютная теплоемкость; р - плотность материала; Ги - температура испарения материала; а - температуропровод­ ность материала.

При уменьшении длительности импуль­ са, но при постоянной энергии, Е/ растет быстрее Д,, поэтому максимальное значение глубины отверстия увеличивается. Если уменьшать одновременно энергию и длитель­ ность импульса так, что мощность в импульсе остается постоянной, то в этом случае Ef не изменяется, а Е^ растет и, следовательно, Л^ах падает.

На практике для повышения производи­ тельности процесса импульсы излучения не­ обходимо повторять с достаточно высокой частотой. В случае, если средняя мощность излучения, вводимая в материал, оказывается достаточно высокой, взаимное влияние им­ пульса будет велико. Прежде всего это приве­ дет к повышению температуры образца вбли­ зи возникающего отверстия. При большой частоте повторения поверхность лунки во время паузы не успевает остыть, поэтому нафев стенок отверстия в каждом импульсе происходит от температуры, большей, чем при нормальных условиях. Очевидно, что при любом механизме разрушения повышение температуры должно приводить к росту глу­ бины отверстия с увеличением частоты при одинаковой полной энергии. С ростом часто­ ты эффект взаимного влияния импульсов проявляется прежде всего вблизи дна, где тепловьщеление максимально. На стенках же такое влияние оказывается слабее. Вследствие этого материал, удаляемый со дна лунки, час­ тично задерживается на боковых стенках и

объем удаляемого материала с увеличением частоты растет медленнее, чем глубина отвер­ стия.

Несколько иной подход к выбору пара­ метров режима лазерной обработки при полу­ чении прецизионных отверстий. Оптималь­ ный режим при высокоточной обработке ма­ териала должен обеспечивать минимальное оплавление стенок и дна отверстия в процессе его получения. Это возможно при выполне­ нии следующих двух условий, которые опре­ деляют область допустимых режимов обработ­ ки:

Первое условие означает, что в течение импульса мал боковой теплоотвод, т. е. значи­ тельно уменьшено оплавление стенок за счет теплопроводности. Второе условие наклады­ вает ограничение на действие остальных фак­ торов, способствующих образованию жидкой фазы.

Плотность мощности импульса лазер­ ного излучения, необходимая для реализации прецизионного режима многоимпульсной обработки:

£ . = . , Z , P « ' - ^ ^ f l ^ 3 1 n - l ^ -

где i^H - скорость испарения материала; /^ - скрытая теплота испарения; р - плотность материала; Сзв - средняя скорость звука в твердом теле.

Зная Ef, легко определить остальные па­ раметры режима обработки: длительность

в серии для формирования отверстия глуби­

ной Н: п = h / llrA .

Значительное влияние на геометрию от­ верстия, а также на характер разрушения ма­ териала оказывают условия фокусировки из­ лучения. В сходящемся световом пучке харак­ терным является конический профиль отвер­ стия, а в расходящемся - цилиндрический. За счет неравномерности распределения излуче­ ния по сечению светового пятна и во времени в течение импульса, а также вследствие теп­ лопроводности и гидродинамических явле­ ний, профиль отверстия, задаваемый ходом лучей, искажается. В частности, появляется характерная воронка на входе и плавный переход от дна к стенкам, а при больших расфокусировках профиль отверстия стано­ вится параболическим.

Степень фокусировки, соответствующая наибольшей глубине и наименьшему диамет­ ру, различна. Наибольшая глубина отверстий достигается при фокусировке лазерного луча на некоторое расстояние вглубь от поверхно­ сти материала. Наименьший диаметр обеспе­ чивается при размещении фокальной плоско­ сти на поверхности обрабатываемого материа­ ла.

Если бы механизмом разрушения было испарение вещества, то условия получения отверстия максимальной глубины h^ax за один импульс с энергией ^и и длительностью Хи соответствовали бы фокусировке излучения на поверхность обрабатываемой детали, обес­ печивая минимальный диаметр лунки. Нали­ чие оплавления стенок в расходящемся пучке изменяет условия оптимальной фокусировки излучения таким образом, что для получения максимальной глубины требуется сфокусиро­ вать лазерный пучок на некотором расстоя­ нии /о от поверхности вблизи материала.

Смещение фокуса /Q зависит не только от параметров фокусирующей системы, но и от диаметра лазерного пучка на выходном зеркале лазера d, его расходимости 9 и рас­ стояния zo от выходного зеркала. При удале­ нии линзы от лазера (или уменьшении вы­ ходной аппертуры пучка) глубина отверстия может значительно увеличиться при опти­ мальном смещении фокуса линзы по сравне­ нию с глубиной, обеспечиваемой при фоку­ сировке на поверхность материала.

При использовании многоимпульсного метода обработки за счет того, что импульсы в серии разделены временными интервалами, реализуется возможность изменения взаим­ ного расположения обрабатываемой детали и фокусирующей оптической системы в процес­ се получения одного отверстия. При относи­ тельном смещении оптической системы и образца перед очередным импульсом на вели­ чину, равную толщине слоя, испаренного за предыдущий импульс, плотность мощности лазерного излучения на движущейся границе испарения по всей глубине отверстия сохра­ няется практически постоянной. Такое сме­ щение можно проводить и непрерывно, согласуя скорость движения с частотой следова­ ния импульсов.

Прежде чем применять лазерную техно­ логию обработки отверстий в том или ином частном случае, необходимо решить:

можно ли получить требуемые отверстия традиционными способами?

в чем будут сказываться преимущества применения лазера: в уменьшении стоимости изделий, в качестве, надежности, универсаль­ ности и т. д.?

можно ли осуществить эту операцию в рамках современной лазерной технологии?

Лазерная обработка применяется глав­ ным образом для получения отверстий диа­ метром до 0,5 мм и глубиной до 5 мм. При­ менение многоимпульсной обработки (МИО) позволяет расширить технологические воз­ можности лазерной прошивки и получить отверстия с соотношением Л/4УГВ ДО 50. Кроме того, правильный выбор режимов обработки позволяет перейти от получения черновых отверстий к получению чистовых, точность размеров и формы которых достигают 7-го квалитета.

С помощью рубинового лазера можно пробивать в керамике, кремнии, германии

отверстия диаметром 10 ... 100 мкм с соотно­ шением Л/4)тв = 20 ... 50. Такое отношение выше достижимых отношений при изготовле­ нии отверстий малого диаметра в керамике обычными методами.

Применение МИО обеспечивает: полу­ чение отверстий диаметром 50 мкм в ситалловых подложках интегральных схем толщиной 0,6 мм для осуществления монтажа; получе­ ние отверстий в изолирующих керамических прокладках для прецизионных коаксиальных кабелей.

Параметры отверстий, полученных ме­ тодом МИО в некоторых материалах, и ис­ пользованные режимы обработки представле­ ны в табл. 2.6.2.

Наиболее широкое применение много­ импульсный метод обработки отверстий ла­ зерным излучением нашел в производстве алмазных волок и часовых камней. Использо­ вание лазерной технологии в этих областях носит массовый характер.

Для волочения проволоки диаметром от 10 мкм до 1,2 мм применяются волоки из природных и синтетических алмазов. Их стойкость превышает стойкость волок из твердых сплавов. Это делает возможным по­ лучение проволоки с более жесткими допус­ ками, повышает скорость волочения, позво­ ляет снизить расход сырья. Волочение прово­ локи диаметром менее 0,2 мм возможно толь­ ко с помощью алмазных волок. Низкая стой­ кость волок из других материалов не обеспе­ чивает нормального ведения процесса в про­ изводстве такой проволоки.

В производстве алмазных волок значи­ тельную часть трудоемкости их изготовления составляет получение отверстий.

Одна из методик обработки алмазов предусматривает их предварительное закреп­ ление в окончательной оправке. Это позволя­ ет с высокой производительностью получать сквозные черновые отверстия диаметром от 100 мкм до 1,5 мм в алмазах толщиной

1,5 ... 3,0 мм с небольшим риском раскалыва­ ния кристаллов. Недостатками такого подхода являются невозможность контроля профиля отверстия и большие припуски на оконча­ тельную обработку. Это не дает возможности получать отверстия диаметром менее 100 мкм, хотя волоки с такими отверстиями составляют основную массу волок, потребляемых про­ мышленностью.

Получило также распространение лазер­ ная обработка алмазных волок, не закреплен­ ных в оправке. Этот метод позволяет осуще­ ствлять непрерывный контроль за формиро­ ванием отверстия в процессе его обработки при любых диаметрах, вплоть до нескольких микрометров. Непрерывист 1«)нтроль в про­ цессе лазерной обработки обеспечивает наи­ большую точность и делает возможным остав­ лять минимальные припуски на окончатель­ ную обработку отверстия.

Отверстие алмазной волоки имеет слож­ ную форму и состоит из входной распушки, смазочного конуса, рабочего канала и выход­ ной распушки. Заготовка волоки представляет собой кристалл алмаза массой 0,1—4 карат.

Перед лазерной обработкой кристалл подвергают огранке так, чтобы получить две параллельные грани, перпендикулярные оси

будущего отверстия, и одну грань, параллель­ ную этой оси, для визуального контроля формы отверстия в процессе обработки.

Обработку отверстия осуществляют пооперационно, комбинируя с ультразвуковой обработкой. Ввиду хрупкости алмаза сверле­ ние ведут многоимпульсным методом. Вслед­ ствие большого коэффициента поглощения материала пластины для начала ее обработки требуется значительно меньшая энергия излу­ чения, чем для начала обработки алмаза. Так, в зоне обработки пластины развивается высо­ кая температура, контактирующий с ней уча­ сток поверхности алмаза графитизируется и начинает эффективно поглощать излучение. В результате образуется начальная лунка буду­ щего отверстия. Для получения начального отверстия требуется один импульс с энергией 0,5 Дж. Применение пластины из хорошо поглощающего материала позволяет значи­ тельно снизить пороговую энергию обработки алмаза, что предотвращает его раскалывание.

После обработки начальной лунки кри­ сталл переворачивают и обрабатывают вход­ ную распушку и смазочный конус. Обработку ведут импульсами с энергией 0,1 ... 1 Дж (в зависимости от размеров кристалла) при час­ тоте следования 1 Гц с одновременным вра­ щением кристалла со скоростью 10 ... 20 мин'^. На этой операции применяют плоскосфери­ ческий резонатор и объектив с фокусным расстоянием 38 мм. Обработку ведут без те­ лескопической системы.

Контролируя форму отверстия с помо­ щью бокового микроскопа, сначала углубляют начальную лунку, затем смещают луч и ведут обработку по окружности, постепенно увели­ чивая ее радиус и глубину отверстия. Для образования входной распушки и смазочного конуса общей глубиной 0,7 мм и с входным диаметром 0,6 мм требуется 50 ... 100 импуль­ сов.

Далее с помощью ультразвукового инст­ румента проводят чистовую обработку вход­ ной распушки и смазочного конуса. Затем сверлят рабочий канал. Его обработку осуще­ ствляют при плоских зеркалах резонатора с применением телескопической системы и объектива с фокусным расстоянием 24 мм. Для сверления рабочего канала диаметром 0,05 мм и глубиной 0,15 ... 0,2 мм обычно требуется 1-2 импульса с энергией 0,3 ...

0,5 Дж.

После обработки рабочего канала кри­ сталл переворачивают и проводят обработку выходной распушки. Заключительными опе­ рациями являются обработка выходной рас­ пушки и рабочего канала ультразвуковым инструментом и полирование рабочего кана­ ла.

Возможности повьпыения производи­ тельности сверления часовых камней механи­ ческими методами в настоящее время практи­ чески исчерпаны. Перспективным в этом направлении оказалось применение лазеров.

На одно отверстие диаметром 0,05 ...

0,08 мм в рубиновой заготовке часового кам­ ня толщиной 0,45 мм требуется четыре-пять импульсов энергией 0,2 ... 0,3 Дж при частоте следования 5 Гц и семь-восемь импульсов с энергией около 0,1 Дж при частоте следова­ ния 10 Гц. Смена заготовки на рабочей пози­ ции осуществляется автоматически подавате­ лем за время около 0,2 с, в течение которого излучение автоматически перекрывается за­ твором с электромагнитным приводом. Про­ изводительность установки — один камень в секунду. Многоимпульсный метод позволил полностью исключить раскалывание заготовок в процессе обработки и обеспечил высокую точность и воспроизводимость размеров от­ верстий. Глубина стр>тсгурно измененной зоны вблизи стенок отверстия не превышает 1 ... 2 мкм, что позволяет оставлять мини­ мальный припуск на чистовую обработку.

Лазеры также используются для про­ шивки отверстий в пластике, предназначен­ ном для обшивки стен в салонах самолетов, для перфорирования бумаги, в целях более легкого ее разделения, для сверления дози­ рующих отверстий в аэрозольных соплах. Одноимпульсная обработка применяется для получения системы отверстий:

впластмассовых дет-алях теплообменных установок, трубах противопожарной системы

исистемы антиобледенения самолета и для разбрызгивания воды;

вполиэтиленовых пакетах медицинской промышленности;

вконтактных линзах, изготовленных из полиметилметакрилата.

Многоимпульсная обработка кроме пе­ речисленных выше случаев применяется для получения:

системы отверстий в платах печатного монтажа, изготовляемых из фольгированного стеклотекстолита и гетинакса;

отверстий связи в оптических элементах (призмы, линзы, зеркала);

наклонных отверстий в смотровых лю­ ках из стекла, кварца, сапфира.

2.6.3.ЛАЗЕРНОЕ ТЕРМОРАСКАЛЫВАНИЕ

При воздействии на материалы концен­ трированным потоком лазерного излучения возникающее температурное поле характери­ зуется высокими градиентами. Вследствие этого в зоне воздействия развиваются значи­ тельные напряжения, вызванные крайне не-

В системе координат, движущейся вдоль ради­ ального направления луча со скоростью v, температурное поле принимает вид

где Q - количество теплоты, вьщеленной мгновенным источником теплоты в объеме материала; го - расстояние от оси луча до точ­ ки, где плотность мощности изменяется в е раз по сравнению с его значением на оси пучка с гауссовым распределением плотности мощности; Хт - теплопроводность материала; / - продолжительность лазерной обработки; а - температуропроводность материала.

Для стационарного случая при интегри­ ровании приведенного выражения по времени можно получить приближенно аналитическую формулу для температуры обрабатываемой поверхности на оси подвижного луча:

Благодаря локальности воздействия ла­ зерного луча в момент разделения материала почти все напряжения в нем снимаются. По­ этому можно предположить, что для качест­ венного термораскалывания достаточно, что­ бы поперечная составляющая напряжений в материале превышала продольную состав­ ляющую, т. е.

^у/^х > 1 •

Учитываем, что

аЕ 1 .JTrdr)

1 - V г^

-Hlrdr-Tr^y

1-V

Отсюда можно записать:

-\Trdr > Wrdr - ТР- или Тр- > l^Trdr .

Продифференцировав почленно послед­ нее неравенство, получим следующее условие:

г^ dTjdr > О .