Светолучевая обработка материалов

Светолучевая обработка материалов проводится при помощи светового луча, излучаемого ОКГ - оптическим квантовым генератором (лазером). Одним из важнейших элементов твердотельного ОКГ (рис. 5.10)

Рис. 5.11 Схема светолучевой обработки.

 

 

Процессы лазерной резки представлены на рис.5.11. 

 

 

 

Рис.5.11 Лазерная обработка.

 

является рубиновый (или иной) стержень (кристалл), содержащий небольшое количество атомов хрома, и газоразрядная лампа. Кратковременные вспышки лампы 1 возбуждают часть атомов стержня, приводя их в высшее энергетическое состояние за счет поглощения света. Возбужденные атомы могут отдавать свою энергию соседним атомам, которые, в свою очередь, переходят на более низкий энергетический уровень с мощным излучением волн различных направлений. Волна, идущая вдоль оси кристалла, многократно отражается от его плоско-параллельных торцов и быстро усиливается. Через полупрозрачный (нижний) торец стержня выходит мощный импульс красного света, проходящий через диафрагму 2, оптическую систему 3 и защитное стекло 4 на поверхность детали 5.
Энергия излучения ОКГ промышленного типа невелика - 10-100 Дж, а КПД составляет 0,1 - 1%. Температура в точке приложения луча достигает величины 5500-9000 К, достаточной для расплавления или превращения в пар большинства конструкционных материалов. Больших значений температура достигает у материалов с высокой теплопоглощающей способностью, а меньшие значения имеет у материалов, полупрозрачных, с высокой отражательной способностью. Обрабатываемость различных материалов световым лучом определяется, в основном, теплофизическими свойствами материалов (температура плавления и кипения, теплоемкость, теплопроводность).
Светолучевая обработка характеризуется высокой импульсной мощностью излучения и возможностью создания чрезвычайно высокой плотности энергии на небольшой площадке (0,01мм ² ). Длительность излучения ОКГ, в зависимости от режима работы, может колебаться в пределах 0,1 - 1,0 мкс. При работе в импульсном режиме продолжительность импульсов составляет 10-500 мкс.
Промышленное использование ОКГ для размерной обработки материалов ограничивается образованием отверстий диаметром от 10 до 0,5 мкм и глубиной до 0,5 мм в нержавеющей стали, вольфраме, алмазе и других труднообрабатываемых материалах.

Электроннолучевая обработка.

Электроннолучевая обработка производиться в вакуумной камере за счет превращения кинетической энергии свободных электронов в тепловую при их столкновении с поверхностью заготовки. Эмиссия свободных электронов производиться, как правило, из вольфрамовой спирали накаливания, а разгоняются электроны в направленном электромагнитном поле. Электроны концентрируются в пучок диаметром в сотые доли миллиметра с помощью электромагнитных «линз» и «дюз». Температура в зоне удара электронов о поверхность заготовки может достигать 5-8 тысяч градусов Цельсия, что достаточно для расплавления материала заготовки. Работа ведется в импульсном режиме, с длительностью импульсов 3-5 микросекунд. Применяют эту технологию для обработки легко окисляющихся материалов.