Лазер технологический

В книге рассмотрены физические аспекты создания лазеров технологического назначения. На базе краткого изложения основ квантовой электроники и газового разряда дается классификация, а также описание принципов работы современных твердотельных и газовых лазеров, их характеристики, особенности эксплуатации, современное состояние и перспективы развития. [c.4]

В лазерах технологического назначения в настоящее время практически наиболее широко используются оптические и газоразрядные способы возбуждения активной среды. [c.34]

Приведенные в предыдущих главах сведения о принципах построения и достигнутых параметрах лазеров технологического назначения, естественно, не охватывают всего многообразия существующих сегодня лазерных систем. Из-за ограниченного объема книги за пределами рассмотрения остался целый ряд перспективных направлений развития лазерной техники, представляющих интерес для лазерной технологии. Остановимся кратко на некоторых тенденциях этого развития. [c.182]

В импульсных лазерах технологического назначения длительность импульсов накачки лежит в пределах Ю- —10- с, что значительно меньше времени тепловой релаксации. В связи с этим тепловой процесс за время действия импульса накачки можно считать адиабатическим и определять приращение температуры каждого участка активной среды как [c.13]

ОСНОВЫ КОНСТРУИРОВАНИЯ и ВЫБОР ЭЛЕМЕНТОВ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ ЛАЗЕРОВ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ [c.112]

Фосфид индия применяют при изготовлении лазеров. Технологические трудности выращивания монокристаллов фосфида индия связаны с высоким давлением паров (21 -10 Па) в точке плавления (1062° С). Наиболее чистый InP имеет концентрацию электронов 10 м . Основные физические свойства фосфида индия приведены Б табл. 14.4, [c.103]

НОЙ резки дана технологическая система (ТС) станок М-36М, приспособление — двухстепенной манипулятор, инструмент — лазер на Oj, мощность 1 кВт, заготовка — лист Ст.З. Комплекс состоит из блока контроля и управления лазера / силового блока лазера пульта управления 3 лазера на СО 4, генерирующего вынужденное непрерывное монохроматическое излучение с длиной волны X = 10,6 мкм оптико-механического блока 5 опорного стола 7 робота 8, обеспечивающего закрепление и перемещение по двум координатам заготовки 6, и транспортной системы 9, обеспечивающей удаление готовых деталей. [c.301]

Рис. 18.8, Технологические операции обработки деталей лучом лазера 302

Какие Вы знаете технологические операции производимые с помощью лазеров [c.307]

Ознакомьтесь с работой автоматизированных технологических комплексов М-36М и М-25С, попытайтесь опытным путем обработать отдельные поверхности деталей с помощью лазера. [c.308]

В некоторых областях технологического применения с лазером конкурируют электронный луч и полихроматические источники света, что связано прежде всего с более простым в изготовлении и эксплуатации оборудованием для осуществления процессов, в которых используются эти источники. [c.115]

Физическая основа образования лазерной искры — возникновение в фокальном пятне вследствие нагрева газа термической плазмы, температура которой может достигать 10 К. Неравномерность распределения по объему плазмы электрически заряженных частиц приводит к резкой неравномерности распределения электрического потенциала в этом объеме и, как следствие, — электрическому пробою. Пробой имеет характер миниатюрного взрыва и сопровождается яркой вспышкой. Поскольку на образование лазерной искры расходуется большое количество энергии излучения лазера и в ряде случаев ее образование нарушает ход технологического процесса с применением лазерного излучения (например, сварки), этого явления стараются избегать. [c.126]

С целью решения указанных задач Ковровским технологическим институтом совместно с АО завод нм. В. А. Дегтярева разработав и внедрен в производство комбинированный лазерный технологический комплекс, состоящий из твердотельного И.АГ Нс1-лазера и газового [c.156]

В книге рассматриваются технологические процессы упрочнения материалов с помощью импульсного и непрерывного излучения лазеров различных типов. Приведены сведения об используемом для этих целей оборудовании, проанализированы процессы и явления, необходимые для понимания механизма упрочнения материалов в условиях лазерного облучения. Описаны различные схемы реализации процесса. Приведены примеры практического использования новой технологии локального упрочнения и легирования деталей машин н инструментов. Предназначена для инженерно-технических работников, занимающихся вопросами разработки в внедрения прогрессивной технологии в производствО может быть полезна аспирантам н студентам машиностроительных и приборов строительных специальностей. [c.4]

До настоящего времени в литературе появлялись лишь разрозненные данные об упрочнении материалов лазерным излучением, а издания, в котором обобщались бы результаты исследований по данному методу обработки, показывались его технологические особенности, возможности реализации этого метода, примеры его практического применения, не было. В предлагаемой вниманию читателей книге сделана попытка восполнить этот пробел. Авторы в общих чертах представили физику процесса взаимодействия излучения ОКГ с веществом в разных режимах, конструктивные особенности различных типов лазеров, характеристики лазерного излучения и другие специальные вопросы, уделив особое внимание технологическому аспекту проблемы, примерам промышленного использования новой технологии. В книге представлены новые результаты исследования упрочнения материалов с помощью непрерывного излучения СОг-лазеров. [c.6]

Более дешевыми являются лазеры, в которых в качестве рабочих активных элементов используются стеклянные стержни с добавкой неодима. В настоящее время они более широко применяются при выполнении технологических процессов, чем лазеры на рубине. Характеристики некоторых лазеров на неодимовом стекле приведены Б табл. 3. Также, как и для рубиновых лазеров, энергия излучения лазеров на стекле может изменяться в очень широких пределах — от долей до сотен джоулей. Эффективность работы таких лазеров выше эффективности работы рубиновых. [c.35]

На основе рассмотренных выше твердотельных лазеров создаются различные технологические установки и системы. Кроме того, выпускаются специальные технологические установки, предназначенные для выполнения определенного круга операций. Обычно такое оборудование включает блок ОКГ (лазер), блоки охлаждения эле- [c.37]

В последние годы все более совершенными становятся газовые лазеры, у которых возможности использования для технологических целей в ряде случаев значительно больше, чем у твердотельных. К важнейшим достоинствам таких лазеров относятся высокие достижимые мощности излучения, повышенный КПД, возможность изменять энергетические параметры установок в широких пределах и т. п. [c.41]

В настоящее время промышленностью освоен выпуск разнообразных газовых лазеров, которые можно использовать для различных технологических операций. Однако для обработки материалов (например, для их упрочнения) в настоящее время пригодны лишь некоторые из них, в частности, молекулярные СОз-лазеры. В этих лазерах в качестве активной среды используется смесь газов СОа, Не, N3. Генерируемое излучение имеет длину волны 10,6 мкм. [c.41]

На базе лазера ЛГ-22 создана технологическая установка Катод-клистрон , предназначенная для резки стеклянных трубок. В другой установке, разработанной для этих же целей, используется отпаянный лазер типа ЛГ-17, снабженный системой водяного охлаждения с расходом воды до 1,0 м /мин при давлении 1,5 атм. Мощность генерируемого излучения 30 Вт. Потребляемая мощность — до 2 кВт. Габаритные размеры установки 3350 X 1410 X 500 мм [5]. Эти установки могут быть успешно использованы для повышения эксплуатационных характеристик поверхностных слоев материала. [c.42]

С этой точки зрения особый интерес представляет проект комплексной производственной системы с широким использованием лазерного излучения для выполнения технологических процессов, который в настоящее время разрабатывается рядом фирм и университетов Японии [76]. Проектом предусмотрено наличие в системе лазерной станции, которая генерирует мощное лазерное излучение, направляемое по соответствующим каналам к различным рабочим местам, на которых оно используется для резки материала, прошивки отверстий, упрочнения, локального легирования материала, измерений и т. п. В системе предусмотрено использование лазеров мощностью до 20 кВт и выше. В указанном производственном комплексе сочетаются традиционные методы обработки с новейшими лазерными методами, широко используется вычислительная техника и различные автоматические устройства. Этот комплекс отличается от существующих типов предприятий высокой эффективностью, снижением удельного веса трудоемких операций, возможностью быстрого осуществления перестройки производственной системы на выпуск нового вида изделий, снижением себестоимости продукции. На рис. 32 показан эскиз основных элементов предлагаемой комплексной производственной системы с широким использованием лазерного излучения для технологических целей. [c.53]

До недавнего времени основной акцент при исследовании и разработке технологических процессов лазерного упрочнения делался на использовании импульсного излучения твердотельных лазеров. Объяснялось это как более широким распространением и сравнительно меньшей стоимостью твердотельных лазерных установок. [c.87]

На рис. 83 представлен общий вид плунжера и микрофотография шлифа, изготовленного в плоскости, нормальной к касательной, проведенной к винтовой линии отсечной кромки, упрочненной излучением лазера. Упрочнение производилось на технологической лазерной установке Квант-16 в автоматическом режиме. Основные [c.103]

Все рассмотренные процессы упрочнения режущего инструмента внедрены на серийной модернизированной технологической лазерной установке Квант-16 с ЧПУ по специально разработанным программам. Проведенное изучение возможностей использования непрерывного излучения СОа-лазеров для упрочнения режущего инструмента показало эффективность этого нового вида упрочняющей технологии для повышения стойкости инструмента с режущими кромками значительной протяженности. [c.117]

Проектом предусматривается автоматизация конструкторских работ но технологической подготовке автоматизации заготовительных операций, механической обработке и сборке узлов станков (коробок скоростей, шпиндельных узлов, насосов и др.) весом до 500 кг и с линейными размерами до 1 м в условиях мелкосерийного производства. Характерно серьезное изменение технологии за счет широкого использования технологических лазеров при выполнении заготовительных операций, при обработке и контроле деталей. [c.36]

В возрастающем общем объеме машиностроительной продукции все большее место занимают изделия, изготовленные из специальных материалов, которые, как правило, трудно поддаются обработке традиционными методами. Эти методы, требующие громоздкого и энергоемкого оборудования, оказываются неэффективными еще и потому, что в общей стоимости изделия именно стоимость материала составляет основную долю, т. е. целесообразно применять способы обработки с наиболее экономичным использованием дорогостоящих материалов. В этих целях инженеры и конструкторы разрабатывают ловые технологические процессы, основывающиеся на последних достижениях науки. В первую очередь речь идет о технологическом применении лазерной техники. Сфокусированный луч лазера создает локализованное Б малой области сверхвысокое давление и температуру, достаточную не только для плавления обрабатываемого материала но и для его испарения. Существенное преимущество лазерной технологии — относительная простота управления траекторией и интенсивностью луча, его доставки в нужное место с помощью системы зеркал. [c.11]

Впервые в технологических целях лазеры были использованы для прошивания отверстия в алмазных фильерах, применяемых для протяжки проволоки и синтетических волокон. Эту операцию лазер выполняет за доли секунды. В дальнейшем мощные лазер- [c.11]

Жидкостные лазеры. Рабочим веществом в жидкостных лазерах являются растворы неорганических соединений редкоземельных элементов или органических красителей. Оказалось, что в растворах можно обеспечить приблизительно такую же концентрацию рабочих атомов, как и в твердых телах, но при этом жидкие рабочие среды более однородны, отсутствуют технологические трудности, связанные с изготовлением стержней, и поэтому жидкостные лазеры могут быть изготовлены с большим объемом рабочего вещества, а следовательно, и с большими энергией и мощностью излучения. [c.64]

До появления лазеров основными тепловыми источниками для технологической обработки материалов являлись газовая горелка, электродуговой разряд, плазменная дуга и электронный поток. С появлением лазеров, излучающих большую энергию, оказалось возможным создавать на обрабатываемой поверхности высокие] плотности светового потока. Роль лазеров как световых источников, работающих в непрерывном, импульсном режимах или в режиме гигантских импульсов, состоит в обеспечении на поверхности обрабатываемого материала плотности мощности, достаточной для его нагревания, плавления или испарения, которые лежат в основе лазерной технологии. [c.104]

В случае кольцевого зазора диаметром - 10 см (1щ 30 см) и типичных значениях /г 1 см удельный съем излучения с единицы длины такого лазера при Tiao (0,1...0,2) составит (3...6) 10 Вт/м. Газоразрядные камеры с кольцевой геометрией (см. рис. 4.7, б) уже используются в СОг-лазерах технологического назначения. Параметры одного из них ( Юпитер-0,3 ) приведены в табл. 4.3 (п. 2). Активная среда в щелевом зазоре данного лазера создается с помощью несамостоятельного разряда с периодической ионизацией. Резонатор состоит из двух зеркал — плоского выходного, изготовленного из германия, и кольцевого с отражающей поверхностью. Как видно из таблицы, [c.129]

Теплофизические параметры активных сред зависят от температуры, однако расчеты тепловых полей в элементах на основе стекол и алюмоиттриевого граната (АИГ Nd) лазеров технологического назначения в диапазоне температур эксплуатации от 300 до 400 К можно проводить в приближении отсутствия таких зависимостей. Для стеклянных сред при перепадах температуры [c.14]

Средняя мощность выходного излучения является наиболее важным параметром в лазерах, используемых в технологических процессах, таких как резка, сверление и прочие. Многомодовый режим генерации обеспечивает большую мощность генерации по сравнению с одномодовым в силу более эффективного заполнения излучением активной среды, поэтому в мощных твердотельных лазерах технологического назначения используются, как правило, многомодовые резонаторы. Разработка таких резонаторов сопряжена с рядом особенностей, о которых пойдет речь в данном параграфе. [c.247]

Однако использование динамически стабильных резонаторов и в случае многомодовых лазеров дает целый ряд преимуществ. Во-первых, стабильность модового состава, и следовательно, качества поперечной структуры выходного пучка. Это позволяет повысить стабильность всего технологического процесса. Во-вторых, и это весьма важно с практической точки зрения, работая в точке динамической стабильности, мы имеем почти симметричную зависимость выходных характеристик лазера, как при увеличении, так и при уменьшении мощности накачки относительно расчетного значения. При этом качество пучка не ухудшается, т.е. т] туо, где щ — качество пучка в точке динамической стабильности. Это следует из формулы (4.120) и из того факта, что при динамической стабильности имеет место минимум размера основной моды в АЭ. Вывод резонатора из состояния динамической стабильности приводит к улучшению качества излучения, однако это сопровождается, как правило, фокусировкой излучения на внутрирезопаторпых элементах, увеличением чувствительности модовой структуры к термооптическим искажениям АЭ, сужением области устойчивости. Эти обстоятельства позволяют сделать вывод о целесообразности использовапия при построении мощных твердотельных лазеров технологического назначения динамически стабильных, как одноэлементных, так и многоэлементных схем резонаторов. При этом динамически стабильный резонатор следует рассчитывать для такой ТЛ АЭ Рт-, которая имеет место при мощности накачки, лежащей посередине возможного рабочего диапазона. [c.250]

Технологическое оборудование для сварки когерентным световым лучом квантового генератора (лазера) или лазерной срарки используют в радио- и электронной промышленности. Благодаря острой фокусировке возможно сосредоточение очень большой тепловой энергии на площадках, измеряемых сотыми и тысячными долями миллиметра. Принципиально возможно создание лазера, пригодного для сварки очень толстого металла, но процесс плавления металла становится в этом случае практически неуправляемым. Поэтому в настоящее время лазерную сварку применяют для соединения металла сверхмалых толщин (металлическая фольга), проволок малого диаметра и т. п., т. е. изделий, которые не требуют разделки кромок. Основные типы сварных соединений — нахлесточные и стыковые. [c.16]

На схеме лазерной термообработки дана технологическая система (ТС) станок — АЛТК-Т, приспособление — специальное зажимное, инструмент — лазер на СО , заготовка — головка блока цилиндров. После механической обработки деталь 1 автоматически подается на рабочий стол лазерной технологической установки, которая совершает поступательное движение. Лазерная головка 4, совершая движение по окружности, проходит по контуру 6 обрабатываемой поверхности. Обработка происходит в защитной среде аргона, который подается через сопло 5. [c.299]

Установка состоит из рабочего тела /, лампы накачки 2, обеспечивающей световую энергию для возбуждения атомов активного вещества-излучателя. Полученное излучение фокусируется и направляется с помощью оптической системы 3 на свариваемое изделие 4. Мощность твердотельных лазеров невелика — 0,015—2 кВт. Газовые лазеры обладают более высокой выходной мощностью, работают в непрерывном и импульснсш режимах и по своим технологическим возможностям становятся конкурентно-способными с электронно-лучевой сваркой. [c.17]

В технологических применениях все большее значение приобретают компактные и сравнительно дешевые лазеры на YAG Nd с длиной волны 1,06 мкм. Использование ближней ИК области спектра обеспечивает более эффективную доставку энергии к обрабатываемой поверхности, чем в случаях примения СОг-лозеров. Кроме того, что на меньшей длине волны возможна более тонкая фокусировка излучения, важное значение имеет и тот факт, что на длине волны 1,06 мкм ка < (хравило легче забежать экранировки обрабатываемой поверхности плазмой оптического пробоя [I]. Это обеспечивается как более высокими чем для длины волны 10,6 мкм, порогами оптического пробоя, так и тем, что плАзменная чистота при полной однократной ионизации воздуха атмосферного давления недостаточна для того, чтобы плазма становилась полностью непрозрачной для излучения в видимом и ближнем ИК диапазоне. [c.154]

Всевозрастающий интерес ученых, инженеров и технологов к физике плазмы связан с необходимостью решения ряда важнейших фундаментальных и прикладных задач, в которых плазма должна выполнять сложную роль и высокотемпературного рабочего тела, и носителя электрических зарядов, и источника электромагнитных излучений в широком диапазоне длин воли, н электромагнитной силовой динамической системы, и активной среды с инверсной населенностью. К таким задачам относятся создание управляемых термоядерных реакторов, магиитогидродинамических преобразователей тепловой энергии в электрическую, электрореактивных плазменных ДЕ)И1 ателей для космических аппаратов, мощных лазеров на основе низкотемпературной плазмы сложного состава в качестве активной среды, гмазмохи-миЧеских реакторов, плазменно-технологических установок для плй вки резки, сварки и пайки металлов, нанесения различных покрытий и др. [c.384]

В СССР разработана также технологическая установка широкого профиля ЛУНД-100 с мощностью непрерывного излучения 100 Вт [35]. В этой установке применен отпаянный СО -лазер. [c.43]

Один из первых лазеров с поперечной прокачкой, который был применен для выполнения технологических операций, в частности, для упрочнения, разработан фирмой GTE Sylvania [79]. Выходная мощность установки модели 971 в непрерывном режиме при стабильности во времени 5% достигает 1,5 кВт. Расходимость излучения не превышает 1,3 мрад, На рис. 27 приведен общий вид установки. Важным достоинством установки являются ее сравнительно небольшие габаритные размеры (4000 X 2500 мм). [c.49]

В настоящее время лазер успешно выполняет целый ряд технологических операций и прежде всего таких, как резка, сварка, сверление отверстий, термическая обработка поверхности, скрай-бирование и т. п., а в ряде случаев обеспечивает преимущества по сравнению с другими видами обработки. Так, сверление отверстий в материале может быть выполнено быстрее, а скрайби-рование разнородных материалов является более совершенным. Кроме того, некоторые виды операций, которые раньше выполнить было невозможно из-за трудной доступности, выполняются с большим успехом. Например, сварка материалов и сверление отверстий могут выполняться через стекло в вакууме или атмосфере различных газов. [c.104]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...