78. Світлопроменеві установки. Загальна характеристика, застосування.
Світлопроменеві установки (СПУ )застосовуються в технологічгих процесах обробки різних матеріалів будь-якої твердості. Особливістю такої установик є локальний розігрів матеріалу, що обробляється.
Глибина проникнення
променя в матеріал
,
Де a –
температуропровідність матеріала,
;
T – тривалість впливу лазерного випромінювання
79. Обладнання світлопроменевих установок на прикладі промислової лазерної установки.
Лазерна технологія , процеси обробки і зварки матеріалів випромінюванням лазерів . В лазерних технологіях застосовують твердотілі і газові лазери імпульсної і безперервної дії. У більшості процесів лазерних технологій використовується термічна дія світла, що викликається його поглинанням в оброблюваному матеріалі. Для збільшення щільності потоку випромінювання і локалізації зони обробки застосовують оптичні системи.
Особливості лазерних технологій: висока щільність потоку випромінювання в зоні обробки, що дає необхідний термічний ефект за короткий час (тривалість імпульсу 1 мсек і менш); локальність дії випромінювання, обумовлена можливістю його фокусування в світлові пучки гранично малого діаметру (порядку довжини хвилі випромінювання); мала зона термічного впливу, що забезпечується короткочасною дією випромінювання; безконтактний введення енергії в зону обробки і можливість ведення технологічних процесів в будь-якому прозорому середовищі (вакуум, газ, рідина, тверде тіло), через прозорі вікна технологічних камер, оболонки електровакуумних приладів і так далі. Найбільш вивчені і освоєні процеси зварки, свердління і різання.
Лазерна зварка може бути точковою і шовною. В більшості випадків застосовують імпульсні лазери, що забезпечують найменшу зону термічного впливу. За допомогою лазерної зварки можна отримувати високоякісні з'єднання деталей з неіржавіючої сталі, нікелю, молібдену, ковара і ін. Висока потужність лазерного випромінювання дозволяє зварювати матеріали з високою теплопровідністю (мідь, срібло). Свердління отворів лазером можливо в будь-яких матеріалах. Як правило, для цієї мети використовують імпульсні лазери з енергією в імпульсі 0,1—30 дж при тривалості 0,1—1 мсек, щільність потоку випромінювання в зоні обробки 10 Мвт/см 2 і більш.
Термічна дія лазерного випромінювання може бути застосоване для поверхневого зміцнення (гарт і «залік» мікродефектів оплавленням) бистроїзнашивающихся металевих деталей наприклад ріжучого інструменту для створення електронно-діркових переходів у виробництві напівпровідникових приладів . У виробництві інтегральних схем дію лазера використовують для локальної термічної дисоціації деяких металлсодержащих органічних сполук при виготовленні плівкових елементів схем; для інтенсифікації процесів локального окислення і відновлення; для здобуття тонких плівок шляхом випару матеріалів у вакуумі.
В СРСР промисловість випускає лазерні технологічні установки різного призначення з лазерами на склі з неодимом, алюмо-ітрієвому гранаті, вуглекислому газі і на ін. активних середовищах. На мал. 5 представлена типова блок-схема лазерної технологічної установки.
Мал. 5. Типова блок-схема лазерної технологічної установки з твердотілим лазером: 1 — зарядний пристрій; 2 — ємкісною накопичувач; 3 — система управління; 4 — блок піджига; 5 — лазерна голівка; 6 — система охолоджування; 7 — система стабілізації енергії випромінювання; 8 — датчик енергії випромінювання; 9 — оптична система; 10 — сфокусований промінь лазера; 11 — оброблювана деталь; 12 — координатний стіл; 13 — система програмного управління.
