Министерство образования и науки Российской Федерации

Саратовский государственный технический университет Кафедра «Физическое материаловедение и технология новых материалов»

ТЕХНОЛОГИЯ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ МАЛОГАБАРИТНЫХ

ИЗДЕЛИЙ МАШИНО- И ПРИБОРОСТРОЕНИЯ

С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УСТАНОВКИ LRS-50

Методические указания к учебно-исследовательской лабораторной работе

для студентов специальности 120700,

бакалавров и магистрантов направлений 150100, 150700

дневной формы обучения

Одобрено Протокол заседания УМК кафедры ФМТМ № ___ от __.________.2011 г. Зав.кафедрой ФМТМ ________

Саратов 2011 введение

Лазер (англ. LASER – light amplification by stimulated emission of radiation – усиление света посредством вынужденного излучения), оптический квантовый генератор – устройство, преобразующее энергию накачки (световую, электрическую, тепловую, химическую и др.) в энергию когерентного, монохроматического, поляризованного и узконаправленного потока излучения.

Физической основой работы лазера служит квантовомеханическое явление вынужденного (индуцированного) излучения. Излучение лазера может быть:

- непрерывным (постоянная мощность),

- импульсным, достигающим предельно больших пиковых мощностей.

Существует большое количество видов лазеров, использующих в качестве рабочей среды все агрегатные состояния вещества. Некоторые типы лазеров, например лазеры на растворах красителей или полихроматические твердотельные лазеры, могут генерировать целый набор частот (мод оптического резонатора) в широком спектральном диапазоне. Габариты лазеров разнятся от микроскопических для ряда полупроводниковых лазеров до размеров футбольного поля для некоторых лазеров на неодимовом стекле (Nd³⁺). Уникальные свойства излучения лазеров позволили использовать их в различных отраслях науки и техники, а также в быту, начиная с чтения и записи компакт-дисков и заканчивая исследованиями в области управляемого термоядерного синтеза.

В последнее время лазерные технологии все чаще  находят применение в машиностроительном производстве, заменяя традиционные методы обработки материалов. Это связано с повышением требований к качеству, точности, скорости обработки и изготовления тех или иных изделий в условиях жесткой конкуренции на рынке производителей. В этой связи широкое распространение приобрели твердотельные технологические системы на основе алюмоиттриевого граната с неодимом (АИГ:Nd ³⁺), а также лазерные комплексы на основе углекислого газа. Использование твердотельных систем для обработки металлов обладает рядом преимуществ:  

• Малые массогабаритные параметры в сравнении с лазерами на основе СО₂ дают  возможность использовать меньшие производственные площади, а также роботизированные системы для размещения оборудования;

• Излучение можно передавать при помощи световодных систем, что позволяет вести лазерную обработку в труднодоступных зонах и на больших расстояниях (20-100 м);

• Высокие коэффициенты поглощения металлами лазерного излучения на основе АИГ:Nd ³⁺ позволяет снизить мощности твердотельных систем и, соответственно, их массогабаритные характеристики по отношению к СО₂ лазерам.

• Длительный ресурс работы со стабильными  параметрами активной среды;

• Простота обслуживания профилактики твердотельных лазерных установок, а также замены их компонентов. 

Цель работы:

1. Ознакомиться с основными характеристиками квантовых генераторов.

2. Изучить устройство лазерной установки LRS-50.

3. Ознакомиться с порядком проведения работы на установке LRS-50 при различных технологических воздействиях (сварка, резка, получение глухих и сквозных отверстий).

4. Получить практические навыки по работе с установкой (выбор основныз параметров генерации лазерного излучения).

К работе допускаются студенты, изучившие настоящие методические указания и имеющие навыки работы с электронными приборами и аппаратурой.

Работа выполняется студентами самостоятельно под руководством преподавателя или лаборанта с соблюдением требований техники безопасности.

Как правило, для выполнения работы студенты объединятся в группы по 3-5 человек.

При выполнении лабораторной работы каждый студент оформляет отчет в отдельной тетради. Отчет сдается на кафедру или ведущему преподавателю для приема отчета по лабораторным работам.