- •В. С. Кондратенко
- •Содержание
- •Технологические лазерные установки.
- •Система транспортировки и формирования лазерного излучения.
- •2.1 Фокусировка лазерного излучения
- •Физические основы воздействия лазерного излучения на материалы.
- •Физика процесса закалки металлов.
- •Лазерная прошивка отверстий, скрайбирование.
- •Лазерная резка неметаллических материалов.
- •Лазерная резка металлических материалов.
- •Лазерная сварка.
- •Прейскурант на лазерную сварку (пайку)
- •К онтактная сварка
- •Оборудование для контактной сварки
- •Подготовка поверхностей к контактной сварке
- •Технология электрошлаковой сварки
- •Плазменная сварка
- •Общепринятые обозначения
- •Технология плазменной сварки
- •Разновидности
- •Микроплазменная сварка
- •Сварка поверхностными источниками тепла
- •Коэффициент поглощения стекол
- •Лазерная сварка с глубоким проплавлением
- •Лазерная сварка металлических изделий
- •Сварка титановых сплавов
- •Светолазерная сварка и другие комбинационные виды сварки.
- •Плазменная дуговая сварка
- •Поверхностная лазерная обработка
- •Методы лазерной термообработки
- •Энергетические условия
- •Типы покрытий
- •Свойства сплавов после лазерной закалки
- •Лазерные технологии в микроэлектронике
- •Лазерная стереолитография
Энергетические условия
Лазерная обработка материалов основана на возможности лазерного излучения создавать на малом участке поверхности высокие плотности теплового потока, необходимые для интенсивного нагрева или расплавления практически любого материала. При воздействии на поверхность обрабатываемых металлов и сплавов лазерное излучение частично отражается от неё, а остальной поток излучения проникает на незначительную глубину. Эта энергия лазерного излучения практически полностью поглощается электронами в приповерхностном слое толщиной 10-6…10-7 м. Вследствие этого резко повышается электронная температура Те, тогда как температура кристаллической решётки Тi остаётся незначительной. Интенсивность отражения лазерного излучения при воздействии на поверхность твёрдого тела определяется коэффициентном отражения, зависящим от материала и длины волны излучения. В табл. представлены значения коэффициентов отражения, при нормальном падении луча и при комнатной температуре. Таблица |
Характеристика лазера |
Коэффициент отражения при комнатной температуре |
||||
активное вещество |
длина волны излучения, мкм |
Au |
Cr |
Ag |
Ni |
Ar |
0,488 |
0,415 |
0,437 |
0,952 |
0,597 |
Рубин |
0,694 |
0,930 |
0,831 |
0,961 |
0,676 |
ИАГ-Nd |
1,064 |
0,981 |
0,901 |
0,964 |
0,741 |
СО2 |
10,6 |
0,975 |
0,984 |
0,989 |
0,942 |
Из данных таблицы следует, что наиболее высоким коэффициентом отражения характеризуется воздействие излучения технологически перспективных СО2 - лазеров. Высокий уровень отражения создает на первый взгляд бесперспективную ситуацию с возможностью использования СО2-излучения для обработки металлов. Однако решающим обстоятельством является увеличение поглощательной способности с ростом температуры обрабатываемой поверхности.
Решающим фактором, определяющим эффективность лазерного излучения металлами, является состояние поверхности. С ростом оксидной плёнки на поверхности металла коэффициент поглощения СО2-излучения возрастает в несколько раз. На практике же не всегда оправдана технологическая операция увеличения шероховатости поверхности с целью повышения эффективности лазерной обработки. При поверхностной обработке более целесообразно нанесение покрытий для увеличения эффективности поглощения лазерного излучения, в особенности при обработке гладких шлифованных поверхностей.
При выборе покрытия следует руководствоваться рядом условий, среди которых основным является высокая поглощательная способность покрытия. Покрытие должно быть простым в изготовлении, дешёвым, легко наносимым на поверхность, обладать высокой адгезионной способностью, не токсичным и стабильным при хранении. Кроме этого, покрытие должно обладать достаточно высокой температурой плавления и испарения, а также высокой теплопроводностью для обеспечения подвода энергии к обрабатываемому металлу. Обычно на практике находят применения различные типы покрытий, так как не предложено универсального покрытия, удовлетворяющего в равной степени основным требованиям.