1.3 Оборудование для лазерной обработки

Оборудование для лазерной обработки — это установки с ОКГ на твердом теле и с газовыми ОКГ непрерывного излучения.

Схема установки с ОКГ на твердом теле приведена на рис. 2. Источник питания и зарядная емкость 2 подводят необходимую энергию к системе накачки 3 (газоразрядной лампе), которая дает мощный световой импульс. При концентрации света накачки на рабочем теле 4 возбуждаются его активные атомы, генерируется монохроматический пучок света. Излученная световая энергия концентрируется оптической систе­мой 5 на обрабатываемой детали, закрепленной на специальном столе 6. В установке есть блок управления 7 и система охлаждения 8.

Рисунок 2 – Структурная схема ОКГ на твердом теле.

Для существующих установок разработаны специальные источники питания высокого напряжения (3,5—10 кВ), которые обеспечивают запас энергии в блоке конденсаторных батарей до 30—50 кДж. В ка­честве источника накачки применяют импульсные ксеноновые лампы спирального, прямого или У-образного исполнения. Для усиления об­лучения рабочего тела в зависимости от количества и типа ламп накачки используют отражатели различных конфигураций.

Рабочим телом в твердотельных генераторах могут быть стержни из синтетического рубина или из стекла, активированного неодимом, при­чем последнее благодаря низким стоимости и пороговой мощности, зна­чительной стойкости имеет определенные преимущества перед рубином. В последнее время начинают применять рабочие тела из других материа­лов. В частности, значительный интерес представляют стержни из иттрииалюминиевого граната.

Энергетические параметры ОКГ, стабильность характеристик их излучения значительно зависят от температуры рабочего тела и ламп накачки. Поэтому в современных установках предусмотрена система охлаждения узлов ОКГ. Она может быть воздушной или водяной, автономной или от общей сети.

Важным элементом ОКГ является резонатор. Обычно его выполняют в виде двух плоскопараллельных пластин (резонатор Фабри — Перро).

Оптическая система (рис. 3)Лазерной установки 2 включает в себя фокусирующую систему 5 и устройство для визуального наблюдения за объектом 6 обработки. Встроенная в систему призма 4 при одном положении позволяет вести визуальное наблюдение за объектом обработки, а при другом обеспечи­вает беспрепятственное прохождение лазерного излучения 3 через фокусирующую систему 5 на объект обработки 6.

Рисунок 3 – Оптическая система лазерной установки.

1.4 Ограничение использования лазерной технологии

Промышленные ОКГ появились уже после начала широкого использования электроннолучевых установок. Поскольку техноло­гические возможности лазерных и электроннолучевых процессов обработки во многом близки, промышленное внедрение лазерной технологии проводилось для тех видов обработки, где невозможно обеспечение высокого вакуума (микросварка, сварка и изделий с наполнителями). В дальнейшем твердотельные и отпаянные газо­вые ОКГ получили в промышленности достаточно широкое распро­странение, вытеснив в некоторых случаях электроннолучевые уста­новки.

Мощные газовые ОКГ проточного типа до сих пор не имеют широкого применения из-за сложности в изготовлении и эксплуа­тации. При мощности непрерывного излучения более 1...5 кВт в настоящее время наиболее целесообразно использование электрон­нолучевого нагрева.