Основы технологии светолучевой обработки

Технологические генераторы когерентного светового излучения имеют мощность непрерывного излучения до нескольких сотен киловатт и энергию отдельного импульса до нескольких сотен джоулей. Хотя они имеют большие габаритные размеры, потребляют значительную мощность, сложны в изготовлении и эксплуатации, однако их использование имеет ряд технологических преимуществ, определяющих их широкое применение:

1) возможность передачи энергии в виде светового луча на расстояние в любой оптически прозрачной среде;

2) отсутствие механического и электрического контакта между источником энергии с изделием в месте обработки;

3) наличие высокой концентрации энергии в пятне нагрева;

4) возможность плавной регулировки плотности лучистого потока в пятне нагрева изменением фокусировки луча;

5) возможность получения как импульсов энергии весьма малой длительности (до 10^-9 с), так и непрерывного излучения перемещением луча с высокой точностью и скоростью с помощью систем развертки при неподвижном объекте обработки.

Особенностью лазерной обработки является интенсивный локальный разогрев обрабатываемого материала. Интенсивность нагрева определяется глубиной проникновения излучения в материал d и толщиной прогретого путем теплопроводности слоя , где а – температуропроводность материала; t - длительность воздействия лазерного излучения. Для металлов, когда d << , источник теплоты является поверхностным.

Области применения. Лазеры применяются для сварки, закалки, резки и сверления различных материалов. Лазерами обрабатывают материалы практически любой твердости (металлы, алмазы, рубины и др.). Лазерная сварка наиболее эффективна в микроэлектронике. С помощью лазеров можно соединять металлы с различными неметаллическими деталями.

Лазерное излучение абсолютно стерильно, поэтому оно используется в медицине для глазных операций, при остановке кровотечений, а также в сельском хозяйстве для предпосевной обработки семян.

Высокая мощность и экономичность СО₂ – лазеров позволяет их использовать для разрушения сверхпрочных горных пород при работах в шахтах и тоннелях.

Литература

1. Исаченко В.П., Осипова В.А., Сукомел А.С. Теплопередача. – М.: Энергоиздат. – 1981. – 416с.

2. Электротехнологические промышленные установки / И.П. Евтю­кова, Л.С. Кацевич, Н.М. Некрасова, А.Д. Свенчанский: Под ред. А.Д. Свенчанского. – М.: Энергоиздат. – 1982. – 399с.

3. Установки индукционного нагрева /А.Е. Слухоцкий, В.С. Немков, Н.А. Павлов, А.В. Бамунер. – Л.: Энергоиздат. – 1981. – 328с.

4. Практикум по теплопередаче /Под ред. А.П. Солодова. – М.: Энергоиздат. – 1986. – 296с.

5. Юдаев Б.Н. Техническая термодинамика. Теплопередача. – М.: Высш. шк. – 1988. – 479с.

6. Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент: Справоч­ник /Под общ. ред. В.А. Григорьева, В.М. Зорина. – М.: Энергоиздат. – 1982. – 512с.

7. Краснощеков Е.А., Сукомел А.С. Задачник по теплопередаче. – М.: Энергия. – 1975. – 280с.