ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Лазер — инструмент для сварки и обработки материалов из "Технология металлов " Одним из новейших достижений в области сварки и обработки материалов является применение оптических усилителей излучения, так называемых лазеров, дающих световые лучи с высокой плотностью энергии. Ранее лазеры использовали главным образом для сверхдальней связи (передачи информации, измерения расстояния с помощью оптических радаров). В настоящее время они находят применение в медицине, в области естественных наук, в металлургическом и сварочном производстве, при обработке материалов (сверлении отверстий, снятии металла, калибровке деталей), в химических процессах с целью получения новых веществ, в интерферометрии, при гравировальных работах и т. д. [c.463] Оптические усилители различают по двум признакам длина волны излучения и агрегатное состояние. При классификации по первому признаку усилители разделяют на лазеры и мазеры. Первые работают в области видимой части электромагнитного спектра (света), вторые — в области инфракрасного излучения или радиочастот. По агрегатному состоянию оптические усилители разделяют на твердые с пульсирующим или непрерывным излучением и газовые с непрерывным излучением. Продолжительность импульса — тысячные и миллионные доли секунды. При работе в пульсирующем режиме мощность импульса достигает нескольких киловатт, при непрерывном излучении мощность не превышает нескольких милливатт. Последнее объясняется главным образом проблемой охлаждения лазеров. [c.463] Лазерная установка состоит из генератора, блока питания, стола с конденсаторами и стереоскопического микроскопа. [c.463] Генератор предназначен для преобразования энергии, запасенной в блоке конденсаторов, в узконаправленный, монохроматический, когерентный световой пучок. [c.463] Кристалл лазера (розовый рубин) состоит из кристаллического окисла алюминия А12О3 с добавкой хрома в соотношении 1000 1. Каждый из атомов хрома может иметь три энергетических уровня. При включении облучающей лампы атомы хрома переходят из основного состояния в возбужденное. Примерно через 0,05 мкм-с возбужденные атомы переходят в промежуточное энергетическое состояние. Освобождающаяся при этом часть энергии отдается кристаллической решетке окисла алюминия, повышая его температуру. Через несколько миллисекунд возбужденные атомы, беспорядочно излучая фотон красного света, могут возвратиться из промежуточного энергетического состояния в исходное. [c.464] Материалом для твердых лазеров может служить не только рубин, но и стекло с добавкой неодима, фтористый кальций с добавкой урана, фториды, барий или кальций и некоторые другие материалы. Для газовых лазеров используют, в частности, смесь гелия и неона, аргон, криптон или ксенон, заключенные в стеклянную герметичную трубку. Возбуждение газовой среды осуществляется радиочастотным электрическим полем. [c.465] Лазер является тепловым источником с примерно такой же плотностью энергии, как и у электронного луча. Удельная мощность луча лазера при энергии 1 Дж, длительности импульса 1 м-с и диаметре 0,12 мм равна 9-10 Вт/см . При уменьшении диаметра луча удельная мощность может быть доведена до 10 Вт/см . [c.465] Однако коэффициент полезного действия современных лазерных установок еще низок и не превышает 2%. В результате охлаждения кристалла до —203 или —193° С коэффициент полезного действия можно повысить в два-три раза, однако это существенно не улучшает работу лазера. [c.465] Лазер выгодно отличается от электронного луча тем, что позволяет обрабатывать материалы в любой среде, передающей лучи света в вакууме, в атмосфере инертных газов, на воздухе. Можно обрабатывать детали, помещенные в герметичные стеклянные ампулы или в камеры. В последнем случае луч проникает в камеру через стеклянное окно. Луч с помощью зеркал или призм можно направить в труднодоступные для обработки места изделия. Этот же метод можно использовать для обработки материалов в помещениях с высокой радиоактивностью. [c.465] С помощью луча лазера можно получать интенсивные и остронаправленные пучки света и концентрировать энергию на очень малые площадки, равные тысячным долям миллиметра. Большая плотность мощности, локальность нагрева, малая зона термического влияния уменьшают деформацию изделий и позволяют выполнять сварку вблизи термочувствительных элементов. Наиболее целесообразно применение сварки лазером при получении микросоединений. [c.465] Вернуться к основной статье