охолоджуюча середа. Рубіновий лазер зазвичай охолоджується рідким азотом, температура якого дорівнює - 196 ° С.
Основним джерелом енергії, що забезпечує процес обробки, є оптичний квантовий генератор (лазер). Лазерне випромінювання формується оптичною системою в пучок з певними просторовими характеристиками і спрямовується на оброблюваний об'єкт. За допомогою оптичної системи можуть здійснюватися також візуальний контроль положення оброблюваного об'єкта щодо променя, спостереження за ходом процесу обробки і оцінка його результату.
Малюнок 1. Типова структурна схема лазерної установки з твердотілим лазером
- зарядний пристрій; 2 - ємнісний накопичувач; 3 - система управління; 4 - блок запалювання; 5 - лазерна головка; 6 - система охолодження; 7 - система стабілізації енергії випромінювання; 8 - датчик енергії випромінювання; 9 - оптична система; 10 - сфокусований промінь лазера; 11 - оброблювана заготовка; 12 - координатний стіл; 13 - система програмного керування.
Основним елементом обладнання є технологічний лазер, що відрізняється надійністю і простотою експлуатації в жорстких умовах виробництва, а також має високий ресурс роботи і відтворюваність параметрів випромінювання.
1.2 Обробка матеріалів лазерним променем
а - плавлення металу під дією лазерного випромінювання; б - інтенсивне випаровування металу; в - утворення плазми
Малюнок 2. Вплив лазерного випромінювання
Направимо на поверхню якогось матеріалу, наприклад металу, промінь потужного лазера. Уявімо, що інтенсивність випромінювання поступово зростає (за рахунок збільшення потужності лазера або за рахунок фокусування випромінювання). Коли інтенсивність випромінювання досягне необхідного значення, почнеться плавлення металу. Поблизу поверхні, безпосередньо під світловим плямою, виникає область рідкого (розплавленого) металу. Поверхня, що відмежовує цю область від твердого металу (її називають поверхнею розплаву), поступово переміщається в глибину матеріалу в міру поглинання ним світлової енергії. При цьому площа поверхні розплаву збільшується і, отже, теплота починає більш інтенсивно проникати в глибину матеріалу за рахунок теплопровідності. У результаті встановлюється поверхню розплаву (малюнок 2, а). При підвищенні інтенсивності лазерного випромінювання одночасно з плавленням відбуватиметься інтенсивне випаровування (кипіння) матеріалу. Частина речовини перетвориться в пару, внаслідок чого на поверхні металу виникає лунка, починається процес формування отвори (малюнок 2, б).
Коли інтенсивність випромінювання досягне максимуму, світло почне сильно ионизовать пари речовини, перетворюючи їх в плазму. Виникнувши, плазма перепинить подальший доступ лазерного випромінювання до поверхні матеріалу - адже світло інтенсивно поглинається плазмою (малюнок 2, в).
1.3 Лазерне різання
Розробка потужних і надійних лазерів на алюміній-ітрієвому гранаті і СО2, що працюють в безперервному і імпульсному режимах, дозволила здійснювати технологічну операцію лазерного поділу матеріалів,, якій притаманні такі особливості: великий діапазон поділюваних матеріалів; можливість отримання вузьких розрізів і безвідходного розділення; мала зона термічного впливу; мінімальне механічний вплив, який чиниться на розділяється матеріал; можливість автоматизації процесу; можливість різання за заданим профілем; поліпшення гігієни виробництва.
Воно може бути здійснено або при повному видаленні матеріалу по лінії розрізу, або при частковому видаленні матеріалу, наприклад, при утворенні системи отворів малого діаметра в розрізаючої пластині по лінії поділу з подальшим розломом. Останній метод поділу називається скрайбуванні.
. 4 Лазерне зварювання
Лазерне зварювання може бути точкового і шовного. У більшості випадків застосовують імпульсні лазери, що забезпечують найменшу зону термічного впливу. За допомогою лазерного зварювання можна отримувати високоякісні з'єднання деталей з корозійно-стійкої сталі, нікелю, молібдену та ін. Висока потужність лазерного випромінювання дозволяє зварювати матеріали з високою теплопровідністю (мідь, срібло). Для матеріалів, що погано піддаються зварюванні іншими методами (вольфрам з алюмінієм, мідь зі сталлю, берилієва бронза з іншими сплавами), застосовують лазерний метод. Щільність потоку випромінювання на поверхні зварюваних деталей залежно від їх матеріалу може бути 0,1 ... 1 МВт/см2.
Найбільш ефективно застосовувати лазери для зварювання конструкцій у важкодоступних місцях, при з'єднанні легкодеформіруємих деталей, в умовах інтенсивного тепловідводу (наприклад, для матеріа...
