Лазерен лъч като бормашина. Оборудване за лазерна обработка при производството на печатни платки

Пробиване на дупки в камъни за часовници - тук започва работата на лазера. Говорим за рубинени камъни, които се използват в часовниците като плъзгащи лагери. Когато правите такива лагери, е необходимо да пробиете дупки с диаметър само 0,1-0,05 mm в рубин - много твърд и в същото време крехък материал. В продължение на много години тази бижутерска операция се извършваше по обичайния механичен начин с помощта на свредла, направени от тънка пиано тел с диаметър 40-50 микрона. Такава тренировка направи до 30 хиляди оборота в минута и едновременно направи около сто възвратно-постъпателни движения. Пробиването на един камък изисква до 10-15 минути. Как да премахнете тапи за уши - восък тапа nmedik.org/sernaya-probka.html.

От 1964 г. нископроизводителното механично пробиване на камъни за часовници е широко заменено с лазерно пробиване. Разбира се, терминът „лазерно пробиване” не трябва да се разбира буквално; лазерният лъч не пробива дупка - той я пробива, предизвиквайки интензивно изпарение на материала. В наши дни лазерното пробиване на камъни за часовници е обичайна практика. За тази цел се използват по-специално неодимови стъклени лазери. Отворът в камъка (с дебелина на детайла 0,5-1 mm) се прави чрез поредица от няколко лазерни импулса с енергия 0,5-1 J. Производителността на лазерната инсталация в автоматичен режим е камък в секунда. Това е хиляди пъти по-високо от производителността на механичното пробиване!

Скоро след раждането си лазерът получава следващата задача, с която се справя също толкова успешно – пробиване (пробиване) на отвори в диамантени матрици. За получаване на много тънка тел от мед, бронз, волфрам се използва технологията за издърпване на метал през отвор с подходящ диаметър. Такива отвори се пробиват в материали с особено висока твърдост, тъй като по време на процеса на изтегляне на телта диаметърът на отвора трябва да остане непроменен. Известно е, че диамантът е най-твърдият. Затова най-добре е да изтеглите тънък проводник през отвор в диаманта - през така наречените диамантени матрици. Само с помощта на диамантени матрици е възможно да се получи ултратънък проводник с диаметър само 10 микрона. Но как да пробиете тънка дупка в супер твърд материал като диамант? Много е трудно да се направи това механично - отнема до десет часа, за да пробиете механично един отвор в диамантена матрица. Но, както се оказа, не е никак трудно да се пробие тази дупка с поредица от няколко мощни лазерни импулса.

Днес лазерното пробиване се използва широко не само за особено твърди материали, но и за материали, които се характеризират с повишена чупливост. Лазерната бормашина се оказа не само мощен, но и много деликатен „инструмент“. Пример: използването на лазер при пробиване на отвори в чипове, изработени от алуминиева керамика. Керамиката е необичайно крехка. Поради тази причина механичното пробиване на отвори в основата на чипа се извършва, като правило, върху „суров“ материал. Керамиката е изпечена след пробиване. В този случай е настъпила известна деформация на продукта и относителната позиция на пробитите отвори е изкривена. Проблемът беше решен с появата на лазерни бормашини. Използвайки ги, можете да работите с вече изпечени керамични основи. С помощта на лазери в керамиката се пробиват много тънки отвори – само 10 микрона в диаметър. Такива отвори не могат да се получат чрез механично пробиване.

Никой не се съмняваше, че пробиването е призванието на лазера. Тук лазерът всъщност нямаше достойни конкуренти, особено когато ставаше дума за пробиване на особено тънки и особено дълбоки дупки, когато трябва да се пробият дупки в много крехки или много твърди материали.

4. Лазерно рязане и заваряване.

Лазерният лъч може да реже абсолютно всичко: плат, хартия, дърво, шперплат, гума; пластмаса, керамика, азбестови листове, стъкло, метални листове. В същото време е възможно да се получат чисти разрези по сложни профили. При рязане на запалими материали мястото на рязане се продухва с поток от инертен газ; резултатът е гладък, неизгорен рязан ръб. За рязане обикновено се използват лазери с непрекъснато излъчване. Необходимата мощност на излъчване зависи от материала и дебелината на детайла. Например, 200 W CO2 лазер е използван за рязане на дъски с дебелина 5 cm. Ширината на разреза беше само 0,7 mm; Естествено нямаше стърготини.

За рязане на метали са необходими лазери с мощност от няколко киловата. Необходимата мощност може да бъде намалена чрез използване на метода на газово-лазерно рязане - когато едновременно с лазерния лъч се насочва силен поток от кислород към повърхността, която ще се реже. Когато метал гори в поток от кислород (поради реакциите на окисление на метала, протичащи в този поток), се освобождава значителна енергия; В резултат на това може да се използва лазерно лъчение с мощност само 100-500 W. В допълнение, поток от кислород издухва стопилката и продуктите от горенето на метала от зоната на рязане.

Първият пример за този вид рязане е лазерното рязане на тъкани в тъкачна фабрика. Инсталацията включва 100 W CO2 лазер, система за фокусиране и движение на лазерния лъч, компютър, устройство за опъване и движение на тъкан. По време на процеса на рязане лъчът се движи по повърхността на тъканта със скорост 1 m/s. Диаметърът на фокусираното светлинно петно ​​е 0,2 mm. Движенията на лъча и самата тъкан се контролират от компютър. Инсталацията позволява например разкрояване на материал за 50 костюма в рамките на един час. Рязането се извършва не само бързо, но и много точно; в този случай ръбовете на среза са гладки и закалени. Вторият пример е автоматизираното рязане на алуминиеви, стоманени и титанови листове в авиационната индустрия. Така CO2 лазер с мощност 3 kW реже титанов лист с дебелина 5 mm със скорост 5 cm/s. При използване на кислородна струя се получава приблизително същия резултат с мощност на излъчване 100-300 W.

Изпратете добрата си работа в базата знания е лесно. Използвайте формата по-долу

Студенти, докторанти, млади учени, които използват базата от знания в обучението и работата си, ще ви бъдат много благодарни.

публикувано на http://www.allbest.ru/

Министерство на образованието и науката на Руската федерация. Федерална държавна бюджетна образователна институция за висше образование. Владимирски държавен университет на името на A.G. и N.G. Столетови.

Катедра Физико-математически.

Резюме по темата

„Лазерно пробиване на отвори“

Завършено:

Ученик от ЛТ група - 115

Гордеева Екатерина

Владимир, 2016 г

Въведение

Лазерен лъч като бормашина

Лазерно пробиване на отвори в метали

Пробиване в неметални материали

Лазерно пробиване на отвори в твърди повърхности

Характеристики на лазерно пробиванес повишена крехкост

Заключение

Библиография

Въведение

Понастоящем лазерът успешно извършва редица технологични операции и преди всичко като рязане, заваряване, пробиване на отвори, термична обработка на повърхността, скрайбиране, маркиране, гравиране и др., като в някои случаи дава предимства пред други видове обработка По този начин пробиването на дупки в материала може да бъде завършено по-бързо, а писането на различни материали е по-напреднало. Освен това някои видове операции, които преди бяха невъзможни за извършване поради трудна достъпност, се извършват с голям успех. Например, заваряването на материали и пробиването на отвори може да се извърши през стъкло във вакуум или атмосфера от различни газове.

Думата „лазер“ е съставена от началните букви на английската фраза Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, което в превод на руски означава: усилване на светлината чрез стимулирано излъчване. Класически се случи така, че при описанието на лазерните технологии за обработка на материали основното внимание се обръща само на самите лазери, принципите на тяхната работа и техническите параметри. Въпреки това, за да се приложи всеки процес на лазерна обработка на размери на материали, в допълнение към лазера, система за фокусиране на лъча, устройство за контролиране на движението на лъча по повърхността на детайла или устройство за преместване на продукта спрямо лъчът, система за впръскване на газ, системи за оптично насочване и позициониране и софтуер за контрол на процеса също са необходими лазерно рязане, гравиране и др. В повечето случаи изборът на параметри на устройства и системи, които директно обслужват лазера, е не по-малко важен от параметрите на самия лазер. Например, за маркиране на лагери с диаметър по-малък от 10 mm или прецизно лазерно точково заваряване, времето, изразходвано за позициониране и фокусиране на продукта, надвишава времето за гравиране или заваряване с един до два порядъка (времето, необходимо за маркиране на пеленг е приблизително 0,5 s). Следователно, без използването на системи за автоматично позициониране и фокусиране, използването на лазерни комплекси в много случаи става икономически непрактично. Аналогията на лазерните системи с автомобилите показва, че лазерът изпълнява функциите на двигател. Колкото и да е добър двигателя, колата няма да се движи без колела и всичко останало.

Друг важен фактор при избора на лазерни технологични системи е лесната им поддръжка. Както показва практиката, операторите имат ниска квалификация за обслужване на такова оборудване. Една от причините за това е, че лазерните системи в повечето случаи се инсталират за заместване на остарели технологични процеси (ударно и химическо маркиране на продукти, механично гравиране, ръчно заваряване, ръчно маркиране и др.). Ръководителите на предприятия, които модернизират производството си, като правило, по етични причини, заменят старото оборудване с ново, оставят след себе си стария (буквално и образно) обслужващ персонал. Следователно, за въвеждане на лазерни технологични системи в производството при дадените първоначални условия на неговото развитие (в постсъветските републики), е необходимо да се осигури възможно най-високо ниво на автоматизация и лекота на обучение. Не трябва да пренебрегваме факта, че заплащането на неквалифицирания персонал е по-ниско от това на обучения специалист. Следователно е икономически по-изгодно да се закупи сложно оборудване с възможност за лесна поддръжка, отколкото да се покани висококвалифициран персонал.

По този начин задачата за използване на лазерни технологии в съвременното производство трябва да се разглежда не само от гледна точка на техническите параметри на самия лазер, но и като се вземат предвид характеристиките на оборудването и софтуера, които позволяват използването на специфичните свойства на лазера за решаване на определен технологичен проблем.

Всяка лазерна система, предназначена за обработка на размери на материали, се характеризира със следните параметри:

Скорост на обработка (рязане, гравиране и др.);

Резолюция;

Точност на обработката;

Размерът на работното поле;

Гама от материали за обработка (черни метали, цветни метали, дърво, пластмаса и др.);

Диапазон от размери и тегло на продуктите, предназначени за преработка;

Конфигурация на продукта (например гравиране върху плоски, цилиндрични, вълнообразни повърхности);

Необходимото време за промяна на изпълняваните задачи (смяна на шаблона за гравиране, конфигурация - линия на рязане, смяна на материала за обработка и др.);

Време за монтаж и позициониране на продукта;

Параметри на условията на околната среда (температурен диапазон, влажност, прах), при които системата може да работи;

Изисквания към квалификацията на обслужващия персонал.

Въз основа на тези параметри се избира типът лазерно и лъчево сканиращо устройство, разработва се дизайнът на крепежния елемент на продукта, разработва се нивото на автоматизация на системата като цяло, въпросът за необходимостта от писане на специализирани програми за подготовка на чертеж пили, режещи линии и т.н.

Основните технически характеристики, които определят същността на лечението, са енергийните параметри на лазера - енергия, мощност, енергийна плътност, продължителност на импулса, пространствена и времева структура на лъчението, пространствено разпределение на плътността на мощността на лъчение в петното на фокусиране, условия на фокусиране, физични свойства на материала.

Лазерен лъч като бормашина

Пробиване на дупки в камъни за часовници - тук започва работата на лазера. Говорим за рубинени камъни, които се използват в часовниците като плъзгащи лагери. При производството на такива лагери е необходимо да се пробиват отвори с диаметър само 1-0,05 mm в рубин - много твърд и в същото време крехък материал. В продължение на много години тази бижутерска операция се извършваше по обичайния механичен начин с помощта на свредла, направени от тънка пиано тел с диаметър 40-50 микрона. Такава тренировка направи до 30 хиляди оборота в минута и едновременно извърши около сто възвратно-постъпателни движения. Пробиването на един камък изисква до 10-15 минути.

От 1964 г. нископроизводителното механично пробиване на камъни за часовници е широко заменено с лазерно пробиване. Разбира се, терминът „лазерно пробиване” не трябва да се разбира буквално; Лазерният лъч не пробива дупка - той я пробива, предизвиквайки интензивно изпарение на материала. В наши дни лазерното пробиване на камъни за часовници е обичайна практика. За тази цел се използват по-специално неодимови стъклени лазери. Отворът в камъка (с дебелина на детайла 0,5-1 mm) се прави чрез поредица от няколко лазерни импулса с енергия 0,5-1 J. Производителността на лазерната инсталация в автоматичен режим е камък в секунда. Това е хиляди пъти по-високо от производителността на механичното пробиване!

Скоро след раждането си лазерът получи следващата задача, с която се справи също толкова успешно: пробиване (пробиване) на отвори в диамантени матрици. Може би не всеки знае, че за производството на много тънка тел от мед, бронз, волфрам се използва технологията за издърпване на метал през отвор с подходящ диаметър. Такива отвори се пробиват в материали с особено висока твърдост, тъй като по време на процеса на изтегляне на телта диаметърът на отвора трябва да остане непроменен. Известно е, че диамантът е най-твърдият. Затова най-добре е да изтеглите тънък проводник през отвор в диаманта - през така наречените диамантени матрици. Само с помощта на диамантени матрици е възможно да се получи ултратънък проводник с диаметър само 10 микрона. Но как да пробиете тънка дупка в супер твърд материал като диамант? Много е трудно да се направи това механично, необходими са до десет часа за механично пробиване на един отвор в диамантена матрица.

Ето как изглежда дупка в диамантена матрица в напречно сечение. Лазерните импулси пробиват грапав канал в диамантен детайл. След това чрез обработка на канала с ултразвук, шлайфане и полиране му придават необходимия профил. Жицата, получена чрез издърпване през матрица, има диаметър d

Тези чисти отвори с диаметър 0,3 mm се пробиват в керамична плоча от алуминиев оксид с дебелина 0,7 mm с помощта на CO2 лазер

С помощта на лазери в керамиката се пробиват много тънки отвори с диаметър само 10 микрона. Имайте предвид, че такива отвори не могат да бъдат получени чрез механично пробиване.

Никой не се съмняваше, че пробиването е призванието на лазера. Тук лазерът всъщност нямаше достойни конкуренти, особено когато ставаше дума за пробиване на особено тънки и особено дълбоки дупки, когато трябва да се пробият дупки в много крехки или много твърди материали. Измина сравнително малко време и стана ясно, че лазерният лъч може успешно да се използва не само за пробиване, но и за много други операции по обработка на материали. Така че днес можем да говорим за появата и развитието на една нова технология – лазерната.

Лазерно пробиване на отвори в метали

Има предимства от използването на лазер като инструмент за пробиване.

Няма механичен контакт между пробивния инструмент и материала, както и счупване и износване на свредлата.

Точността на поставяне на отворите се увеличава, тъй като оптиката, използвана за фокусиране на лазерния лъч, се използва и за насочване към желаната точка. Дупките могат да бъдат ориентирани във всяка посока.

Постига се по-голямо съотношение на дълбочината към диаметъра на пробиване, отколкото при другите методи на пробиване.

При пробиване, както и при рязане, свойствата на обработвания материал значително влияят върху параметрите на лазера, необходими за извършване на операцията. Пробиването се извършва с импулсни лазери, работещи както в режим на свободно движение с продължителност на импулса около 1 μs, така и в режим Q-switched с продължителност няколко десетки наносекунди. И в двата случая има термичен ефект върху материала, неговото топене и изпарение. Дупката расте в дълбочина главно поради изпарението, а в диаметър поради разтопяването на стените и изтичането на течност под създаденото свръхналягане на парите.

Обикновено дълбоки отвори с желания диаметър се получават чрез използване на повтарящи се нискоенергийни лазерни импулси. В този случай дупките се формират с по-малка конусност и с по-добро качество от дупките, получени с по-висока енергия на единичен импулс. Изключението е за материали, съдържащи елементи, способни да създават високо налягане на парите. По този начин месингът е много труден за заваряване с импулсно лазерно лъчение поради високото съдържание на цинк, но при пробиване месингът има някои предимства, тъй като цинковите атоми значително подобряват механизма на изпаряване.

Тъй като многоимпулсният режим позволява да се получат отвори с по-добро качество с необходимата геометрия и с леко отклонение от зададените размери, на практика този режим е широко разпространен при пробиване на отвори в тънки метали и неметални материали. Въпреки това, когато се пробиват отвори в дебели материали, се предпочитат единични високоенергийни импулси. Диафрагмата на лазерния лъч позволява получаването на дупки с форма, но този метод се използва по-често при обработка на тънки филми и неметални материали. В случай, че лазерното пробиване се извършва в тънки листове с дебелина под 0,5 mm, има известна унификация на процеса, състояща се в това, че отвори с диаметър от 0,001 до 0,2 mm могат да бъдат направени във всички метали при относително ниски мощности.

Пробиването на отвори в метали може да се използва в редица случаи. Така с помощта на импулсни лазери може да се извършва динамично балансиране на детайли, въртящи се с висока скорост. Дисбалансът се избира чрез локално стопяване на определен обем материал. Лазерът може да се използва и за монтиране на електронни елементи чрез локално изпаряване на материала или чрез общо нагряване. Високата плътност на мощността, малкият размер на петното и кратката продължителност на импулса правят лазера идеален инструмент за тези цели.

Лазерите, използвани за пробиване на отвори в метал, трябва да осигуряват плътност на мощността от порядъка на 107 - 108 W/cm2 във фокусирания лъч. Пробиването на отвори с метални свредла с диаметър по-малък от 0,25 mm е трудна практическа задача, докато лазерното пробиване позволява да се получат отвори с диаметър, съизмерим с дължината на вълната на излъчване, с доста висока точност на поставяне. Специалисти от General Electric (САЩ) са изчислили, че лазерното пробиване на дупки е силно икономически конкурентно в сравнение с обработката с електронен лъч. В момента твърдотелните лазери се използват главно за пробиване на отвори. Те осигуряват честота на повторение на импулса до 1000 Hz и мощност в непрекъснат режим от 1 до 103 W, в импулсен режим до стотици киловати, а в Q-switched режим до няколко мегавата. Някои резултати от обработката с такива лазери са дадени в таблицата

Дебелина, мм

Диаметър на отвора, мм

Продължителност

пробиване

лазерна енергия,

вход

почивен ден

Неръждаема стомана

10 импулса

Никелова стомана

Волфрам

Молибден

Пробиване в неметални материали

Пробиването на отвори е една от първите области на лазерната технология. Първо, чрез изгаряне на дупки в различни материали, експериментаторите ги използваха за оценка на радиационната енергия на лазерните импулси. В момента процесът на лазерно пробиване се превръща в независима посока на лазерната технология. Материалите, които могат да бъдат пробити с помощта на лазерен лъч, включват неметали като диаманти, рубинени камъни, ферити, керамика и др., в които пробиването на отвори с помощта на конвенционални методи е трудно или неефективно. С помощта на лазерен лъч можете да пробивате отвори с различни диаметри. За тази операция се използват следните два метода. При първия метод лазерният лъч се движи по зададен контур, а формата на отвора се определя от траекторията на относителното му движение. Тук се извършва процес на рязане, при който източникът на топлина се движи с определена скорост в дадена посока: в този случай, като правило, се използват лазери с непрекъсната вълна, както и импулсни, работещи с повишена повторяемост на импулса процент.

При втория метод, наречен проекция, обработеният отвор следва формата на лазерен лъч, на който може да се даде произволно напречно сечение с помощта на оптична система. Проекционният метод за пробиване на отвори има някои предимства пред първия. Така че, ако поставите диафрагма (маска) на пътя на лъча, тогава по този начин можете да отрежете периферната му част и да получите относително равномерно разпределение на интензитета по напречното сечение на лъча. Благодарение на това границата на облъчената зона става по-рязка, конусността на отвора намалява и качеството се подобрява.

Има редица техники, които ви позволяват допълнително да изберете част от разтопения материал от отвора, който се обработва. Един от тях е създаването на свръхналягане със сгъстен въздух или други газове, които се подават в зоната на пробиване с помощта на дюза, коаксиална с лазерно лъчение. Този метод е използван за пробиване на отвори с диаметър 0,05-0,5 mm в керамични плочи с дебелина до 2,5 mm с помощта на CO2 лазер, работещ в непрекъснат режим.

Пробиването на отвори в твърда керамика е трудна задача: конвенционалният метод изисква диамантен инструмент, докато други съществуващи методи имат затруднения, свързани с размера на отвора в диаметър, равен на десети от милиметъра. Тези трудности са особено забележими, когато дебелината на обработваната плоча е по-голяма от диаметъра на отвора. Съотношението на дълбочината на отвора (дебелината на материала) към неговия диаметър е мярка за качеството на производството на тънки отвори; то е 2:1 за конвенционално пробиване и около 4:1 за ултразвуков метод, използван при пробиване на керамика и други огнеупорни материали.

Лазерният метод за пробиване на този клас материали позволява да се получи по-добро съотношение с много висока точност на поставяне на отворите и относително по-малко време. По този начин, при лазерно пробиване на поликристална алуминиева керамика с висока плътност, рубинен лазер с импулсна енергия от 1,4 J, фокусирана леща с фокусно разстояние 25 mm върху повърхността на диска и осигуряване на плътност на мощността от около 4 Използвани са -106 W/cm2. Средно 40 импулса с честота на повторение от 1 Hz са необходими за пробиване на керамичен диск с дебелина 3,2 mm. Продължителността на лазерния импулс е 0,5 ms. Получените отвори бяха заострени с диаметър около 0,5 mm на входа и 0,1 mm на изхода. Вижда се, че отношението на дълбочината към средния диаметър на отвора е около 11:1, което е значително по-голямо от подобно съотношение при други методи за пробиване на отвори. За прости материали това съотношение по време на лазерно пробиване може да бъде 50:1.

За отстраняване на продуктите от горенето и течната фаза от зоната на пробиване се използва продухване с въздух или други газове. По-ефективно издухване на продуктите се получава при комбинация от издухване от предната страна и вакуум от задната страна на пробата. По подобна схема се пробиват отвори в керамика с дебелина до 5 мм. Въпреки това, ефективното отстраняване на течната фаза в този случай става само след образуването на проходен отвор.

В табл Фигура 7 показва параметрите на отворите в някои неметални материали и техните режими на обработка.

Материал

Параметри на отвора

Режим на обработка

Диаметър, мм

Дълбочина, мм

Съотношение на дълбочина към диаметър

Енергия, Дж

Продължителност на импулса

Плътност на потока, W/cm2

Брой импулси на отвор

Керамика

Лазерно пробиване на отвори в твърди повърхности

Лазерното пробиване на дупки се характеризира с физически процеси като нагряване, изпаряване и стопяване на материала. Предполага се, че дупката се увеличава в дълбочина в резултат на изпарение, а в диаметър в резултат на топене на стените и изместване на течността от излишното налягане на парите.

За получаване на прецизни отвори с толеранс от около 2 µm се използват лазери с много къси импулси в диапазона ns и ps. Позволявайки ви да контролирате диаметъра на отвора на дадено ниво, т.е. не води до нагряване и стопяване на стените, които са отговорни за нарастването на диаметъра на отвора, а води до изпаряване на материала от твърдата фаза. Също така, използването на лазери с импулсни диапазони ns и ps може значително да намали наличието на втвърдена течна фаза върху страничните повърхности на отвора.

В момента има няколко метода за реализиране на лазерно пробиване на дупки: едноимпулсното пробиване използва един импулс, в резултат на който се пробива дупка. Предимствата на този метод са скоростта. Недостатъци: висока импулсна енергия, ниска дебелина и канонична форма на отвора поради намаляване на преноса на топлинна енергия с увеличаване на дълбочината на отвора.

При ударно пробиване отворът се създава под въздействието на няколко лазерни импулса с незначителна продължителност и енергия.

Предимства: възможност за създаване на по-дълбоки отвори (около 100 mm), получаване на отвори с малък диаметър. Недостатъкът на този метод е по-дългият процес на пробиване.

Пробиването на пръстена става под въздействието на няколко лазерни импулса. Първо, лазерният чук пробива първоначалния отвор. След това той увеличава началния отвор, като се движи по нарастваща кръгова траектория върху детайла няколко пъти. По-голямата част от разтопения материал се изтласква от отвора в посока надолу. Спиралното пробиване, за разлика от кръговото, не включва направата на първоначален отвор. Още с първите импулси лазерът се движи по кръгова траектория през материала. С това движение излиза голямо количество материал. Движейки се като вита стълба, лазерът задълбочава дупката. След като лазерът премине през материала, могат да се направят още няколко кръга. Те са предназначени да разширят долната страна на отвора и да изгладят ръбовете. Усукващото пробиване произвежда много големи и дълбоки отвори с високо качество. Предимства: получаване на големи и дълбоки отвори с високо качество.

Предимства на лазерното пробиване: възможност за създаване на малки отвори (по-малко от 100 микрона), необходимост от пробиване на отвори под ъгъл, пробиване на отвори в много твърди материали, възможност за създаване на некръгли отвори, висока производителност на процеса, нисък топлинен ефект върху материала (с намаляване на продължителността на импулса, нагряването намалява материала), безконтактен метод, позволяващ пробиване на крехки материали (диамант, порцелан, ферит, сапфирен кристал, стъкло), висока автоматизация на процеса, дълъг експлоатационен живот и стабилност на процеса.

Тази работа е посветена на търсенето на оптимални режими на лазерно пробиване на отвори върху различни твърди повърхности.

За провеждането на експериментите беше използван инфрачервен импулсен Nd:YAG лазер с дължина на вълната 1064 nm. С максимална лазерна мощност от 110 W, честота на повторение на импулса от 10 kHz и продължителност на импулса от 84 ns, дупките в тази работа са произведени чрез ударно пробиване. По време на лазерното пробиване мощността на лазерното лъчение варира от 3,7 W до 61,4 W, а диаметърът на лазерното петно ​​върху повърхността на пробата варира от 2 mm до 4 mm.

Лазерно пробиване на дупки е извършено върху следните твърди повърхности: пластмаса (жълта), въглеродни влакна, алуминий с дебелина съответно 1, 22, 3 mm. лазерно пробиване на отвор в метал

Качеството на лазерното пробиване на повърхността се влияе значително от следните параметри: средна мощност на лазерното лъчение, диаметър на лазерното петно ​​върху повърхността на пробата, физични свойства на материала (коефициент на поглъщане на лазерното лъчение от повърхността, температура на топене), лазер дължина на вълната на излъчване, продължителност на импулса и метод на лазерно пробиване (единичен импулс, ударно пробиване и др.).

Таблица 1 показва режимите на лазерно пробиване на различни твърди повърхности.

Режими за лазерно пробиване на отвори върху различни повърхности

Лазерно пробиване на силно чупливи материали

Лазерно пробиванесе използват широко за производство на отвори не само в твърди и свръхтвърди материали, но и в материали, характеризиращи се с повишена чупливост.

За лазерно пробиване на отвориВ момента те използват инсталацията Kvant-11, създадена на базата на импулсен YAG-Nd лазер. Лазерното заваряване също се основава на заваръчното действие на фокусирано лъчение от импулсен лазер. Освен това се използват както шевно, така и точково заваряване

Основните процеси по време на лазер При пробиване на неметални материали, както и при рязане се получава нагряване, топене и изпарение от зоната на лазерно облъчване. За да се осигурят тези процеси, е необходимо да има плътност на мощността от 106 - 107 W/cm2, създадена от оптичната система във фокусното петно. В този случай дупката нараства в дълбочина поради изпарението на материалите; има също топене на стените и изхвърляне на течната фракция поради създаденото излишно налягане на парите.В момента местната промишленост широко използва лазерно пробиване на отвори в диаманти, осигуряващо висока прецизност и контрол върху образуването на отвори в процеса на пробиване.

Пробиването на отвори със свредла за метал с диаметър по-малък от 0,25 mm е трудна практическа задача, докато лазерно пробиваневи позволява да получите отвори с диаметър, съизмерим с дължината на вълната на излъчване, с доста висока точност на поставяне.

От експерименти е известно, че техническите характеристики и характеристики на прецизното лазерно рязане на тънки метални пластини се определят като цяло от същите условия и фактори като техническите характеристики на процесите многоимпулсно лазерно пробиване . Средната ширина на прорез в тънки метални пластини обикновено е 30 - 50 микрона по цялата дължина на пробата, стените им са почти успоредни и повърхността не съдържа големи дефекти или чужди включвания. Една от характеристиките на импулсното радиационно рязане е възможността за така наречения ефект на канализиране. Този ефект се изразява в увличането на висококачествен (дифракционен) лъч в канала, образуван от предишни импулси чрез повторно отражение от стената му. Образуването на нов канал започва, след като целият дифракционен лъч се измести извън контурите на предишния. Този процес определя крайната грапавост на стената на рязане и може да стабилизира точността на рязане чрез компенсиране на нестабилността на шаблона по време на многоходова обработка. В този случай грапавостта на изрязаните ръбове обикновено не надвишава 4 - 5 микрона, което може да се счита за доста задоволително.

Лазерите извършват и такава операция като грубо довършване на отработени матрици до следващия по-голям диаметър според стандарта. Ако с механично пробиване тази операция отне около 20 часа, тогава с При лазерно пробиване са необходими само няколко десетки импулса. Общият интервал от време е около 15 минути за грубо обработване на една матрица.

Пробиването на отвори е може би една от първите области на лазерната технология. В момента процесът Лазерното сондиране се превръща в независима област на лазерната технология и заема значителен дял в местната и чуждестранната индустрия. Материалите, които могат да бъдат пробити с помощта на лазерен лъч, включват неметали като диаманти, рубинени камъни, ферити, керамика и др., В които пробиването на отвори с помощта на конвенционални методи е трудно или неефективно.

Въпреки това, когато се пробиват отвори в дебели материали, се предпочитат единични високоенергийни импулси. Диафрагмата на лазерния лъч позволява получаването на дупки с форма, но този метод се използва по-често при обработка на тънки филми и неметални материали. В този случай, Да секога ллазерно пробиване се произвежда в тънки листове с дебелина под 0,5 mm, има известна унификация на процеса, състояща се във факта, че отвори с диаметър от 0,001 до 0,2 mm могат да бъдат произведени във всички метали при относително ниски мощности. При големи дебелини, съгласно фиг. 83, нелинейността се появява поради екраниращия ефект.

Още по-рано беше отбелязано, че използването на гъвкави печатни платки повишава тяхната надеждност, намалява времето за сглобяване на устройството със стотици часове и осигурява увеличение на обема и теглото 2–4 пъти в сравнение с използването на твърди печатни платки в MEA. Сега съществуващата преди това пречка в разработването на гъвкави печатни платки, а именно добре известният консерватизъм на дизайнерите, свикнали да работят с конвенционални печатни платки, може да се счита за преминат етап. В същото време задачата за намаляване на механичните напрежения между печатната платка и LSI, инсталирани върху нея в кристалния държач, е опростена и също така става възможно да се получи лазерно пробиване на субминиатюрни отвори с диаметър 125 микрона (вместо 800 микрона в конвенционалните печатни платки) за междуслойно превключване чрез непрекъснатото им запълване с мед. И накрая, гъвкавата полиимидна печатна платка е прозрачна, което ви позволява да проверявате визуално всички споени съединения във всеки слой при внимателно подбрани условия на осветление.

Заключение

В заключение бих искал да се спра на някои общи въпроси за въвеждането на лазерни технологии в съвременното производство.

Първият етап от създаването на лазерна технологична инсталация е разработването на технически спецификации. В много случаи клиентите се опитват да играят на сигурно и включват характеристики, които далеч надхвърлят реалните производствени нужди. В резултат на това цената на оборудването се увеличава с 30-50%. Парадоксално, причината за това като правило е относително високата цена на лазерните системи. Много бизнес лидери твърдят следното:

„...ако закупя ново скъпо оборудване, тогава неговите характеристики трябва да надвишават нормите, които са необходими в момента, „може би“ някой ден ще ми потрябва...“. В резултат на това потенциалните възможности на оборудването никога не се използват и времето за изплащане се увеличава.

Пример за този подход е преходът от механично маркиране на части към лазерно маркиране. Основните критерии за маркиране са контраст на надписа и устойчивост на абразия. Контрастът се определя от съотношението на ширината и дълбочината на линията на гравиране. Минималната ширина на линията за механично гравиране е приблизително 0,3 mm. За да се получи контрастен надпис, дълбочината му трябва да бъде около 0,5 мм. Ето защо, в много случаи, когато се изготвят технически спецификации за лазерна инсталация, тези параметри се вземат предвид. Но ширината на линията за лазерно гравиране е 0,01-0,03 мм, съответно дълбочината на надписа може да бъде 0,05 мм, т.е. порядък по-малко, отколкото при механични. Следователно съотношението между мощността на лазера и времето за маркиране може да бъде оптимизирано спрямо цената на системата. В резултат на това се намалява цената на лазерната система и съответно времето за изплащане.

Въвеждането на лазерни технологии в много случаи прави възможно решаването на „стари“ проблеми с принципно нови методи. Класически пример за това е поставянето на защитни надписи, печати и др. върху продуктите, за да се осигури защита срещу фалшифициране. Възможностите на лазерната технология позволяват идентифицирането на защитен надпис по един ред в надписа. Възможността за използване на криптографски методи дава възможност за прилагане на „динамична“ защита срещу фалшифициране, т.е. при запазване на цялостния модел, след известно време някои елементи се променят, разпознаваеми само от експерти или специално оборудване. Недостъпна за методите за механично фалшифициране е възможността за създаване на малък ръб (3-10 микрона) с лазер от метални емисии по краищата на линията на гравиране. Интегрираното използване на такива техники намалява до минимум вероятността от фалшифициране и го прави икономически неизгодно.

Въвеждането на лазерни технологии на този етап от технологичното развитие (преходът от „див“ капитализъм към нормално производство) е само един от вариантите за началото на формирането на това, което се нарича високотехнологично производство. Тези малки предприятия, които използват няколко лазерни системи от този вид, потвърдиха закона на диалектиката на прехода от количество към качество. Новото оборудване изисква принципно нови методи за обслужването му, което обикновено изисква повишено внимание от страна на персонала и поддържане на „чистотата“ в помещението, където се намира. Тези. Осъществява се преход към качествено ново ниво на производствена култура. В този случай обикновено броят на служителите намалява и ръководителите на предприятия започват да решават проблемите на организирането на работата не на „работния колектив“, а на оптимизирането на работата на предприятието, в което служителите са само неразделна част от технологичен процес. Независимо дали лазерната технология ще бъде използвана в това производство в бъдеще или не, натрупаният опит и формираната култура няма да изчезнат никъде. Това е, което външните наблюдатели обикновено наричат ​​технологична или научно-техническа революция, въпреки че всъщност това е нормален еволюционен процес. Историята на развитието на много големи технологични фирми показва, че в даден момент от времето по време на началните етапи на развитие всички те са преминали през подобна преходна фаза. Може да се окаже, че в момента сме на етап на технологично развитие, където относително малките инвестиции в нови технологии сега ще доведат до голяма възвръщаемост в бъдеще. В синергетиката, науката за самоорганизиращите се системи, такава ситуация е подчинена на закона на „пеперудата“ (Р. Бредбъри „И гръмът удари...“), който описва процеса, когато малки промени в миналото или настоящето водят до глобални последици в бъдеще.

Списък на използваната литература

1. Рикалин Н.Н. Лазерна обработка на материали. М., Машиностроене, 1975, 296 с.

2. Григорянц А.Г., Шиганов И.Н., Мисюров А.И. Технологични процеси на лазерна обработка: Учебник. ръководство за университети / Изд. А.Г. Григорянц. - М .: Издателство на MSTU im. Н.Е. Бауман, 2006. -664 с.

3. Крилов К.И., Прокопенко В.Т., Митрофанов А.С. Приложение на лазерите в машиностроенето и уредостроенето. - Л., Машинно инженерство. Ленингр. отдел, 1978, 336 с.

Публикувано на Allbest.ru

...

Подобни документи

    Разработка на машина за пробиване на отвори в гръбчето на книжен блок печатни материали. Анализ на съществуващото оборудване за пробиване на отвори, неговите недостатъци. Разработване на технологична схема на машината и конструкцията на пробивната глава.

    дисертация, добавена на 29.07.2010 г

    Етапи на разработване на инструмент за пробиване на отвори в части: поставяне на детайла в хоризонтална равнина на повърхността, избор на оборудване за технологичния процес, изчисляване на условията на рязане, производствени грешки и точност на закрепването.

    курсова работа, добавена на 16.11.2010 г

    Технологични основи на процеса на пробиване на отвори. Видове машини и техните основни компоненти. Влияние на материала и геометричните елементи на свредлото. Промяна на геометричните параметри на режещата част на свредлата. Основни режими на довършителни операции за производство на свредла.

    дисертация, добавена на 30.09.2011 г

    История на металорежещите машини. Целта на пробиването е операция за получаване на отвори в различни материали по време на тяхната обработка, чиято цел е да се направят отвори за нарязване на резба, зенкериране и разстъргване. Основни видове протягане.

    презентация, добавена на 10/05/2016

    Основните трудности при обработката на отвори. Опции за настройка на дълбоки сондажни операции. Функции на флуида за рязане, методи за неговото подаване. Видове дълбоко пробиване. Образуване на задоволителни стружки и отстраняването им от отвора.

    ръководство за обучение, добавено на 12/08/2013

    Описание на технологичните операции - пробиване и разстъргване за получаване на отвори в частта на конекторната пластина. Избор на машина за обработка. Принципът на неговото действие и изчисляване на точността. Определяне на условията на рязане и силата на затягане.

    курсова работа, добавена на 17.01.2013 г

    Оформяне на отвори в плътен метал чрез пробиване, прецизност на обработката им, набор от инструменти; клас грапавост на повърхността. Режими на пробиване, зенкериране, райбериране. Разработване на схема за затягане на част; изчисляване на грешка при позициониране и сила на затягане.

    лабораторна работа, добавена на 29.10.2014 г

    Пробиване, райбероване, зенкероване и райберониране на отвори в големи и тежки детайли. Марки материали, препоръчани за рендосване, техните характеристики. Изчисляване на условията на рязане за производство на надлъжно струговане на стоманен вал.

    тест, добавен на 21.11.2010 г

    Лазерна технология. Принципът на действие на лазерите. Основни свойства на лазерния лъч. Монохроматичност на лазерното лъчение. Силата му. Гигантски импулс. Приложение на лазерния лъч в индустрията, техниката, медицината. Холография.

    резюме, добавено на 23.11.2003 г

    Пробиването е процес на правене на дупки в твърд материал с помощта на инструмент, наречен свредло. Определяне на основните фактори, влияещи върху точността на технологичния процес, съществуващи движения: ротационни и транслационни насочени.

Лазерните технологии са способни да играят все по-важна роля в промишлената обработка на материали. Те успешно извършват операции по рязане, заваряване, пробиване, термична повърхностна обработка, писане и други операции. Предимствата на това включват по-висока производителност, перфектно качество, уникалност на операциите, извършвани на недостъпни места или много малки повърхности. Автоматичните системи за позициониране и фокусиране на лазерните комплекси правят приложението им още по-ефективно, а лекотата на работа създава предпоставки за широкото им внедряване в производствените процеси

С.Н. Колпаков, А.А. приемливо,
Alt Laser LLC, Харков

В момента лазерът успешно извършва редица технологични операции, предимно като рязане, заваряване, пробиване на дупки, термична обработка на повърхността, скрайбиране, маркиране, гравиране и др., и в някои случаи дава предимства пред други видове обработка. По този начин пробиването на отвори в материали може да бъде завършено по-бързо, а писането на различни материали е по-напреднало. В допълнение, някои видове операции, които преди това бяха невъзможни поради повишената интензивност на труда, се извършват с голям успех. Например, заваряването на материали и пробиването на отвори може да се извърши през стъкло във вакуум или атмосфера на различни газове

Индустриалната обработка на материали се превърна в една от областите, в които лазерите се използват най-широко. Преди появата на лазерите основните източници на топлина за обработка са били газова горелка, електродъгов разряд, плазмена дъга и електронен лъч. С появата на лазерите, излъчващи висока енергия, стана възможно създаването на висока плътност на светлинния поток върху повърхността, която се обработва. Ролята на лазерите като източници на светлина, работещи в непрекъснат, импулсен или гигантски импулсен режим, е да осигурят на повърхността на обработвания материал плътност на мощността, достатъчна за нагряването, стопяването или изпаряването му, което е в основата на лазерната технология.

Понастоящем лазерът успешно извършва редица технологични операции, предимно като рязане, заваряване, пробиване на отвори, термична обработка на повърхността, скрайбиране, маркиране, гравиране и др., като в някои случаи дава предимства пред други видове обработка. По този начин пробиването на отвори в материали може да бъде завършено по-бързо, а писането на различни материали е по-напреднало. Освен това някои видове операции, които преди бяха невъзможни за извършване поради трудна достъпност, се извършват с голям успех. Например, заваряването на материали и пробиването на отвори може да се извърши през стъкло във вакуум или атмосфера от различни газове.

Думата "лазер" се състои от началните букви на английската фраза Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, което преведено на руски означава: усилване на светлината чрез стимулирано излъчване . Класически се случи така, че при описанието на лазерните технологии за обработка на материали основното внимание се обръща само на самите лазери, принципите на тяхната работа и техническите параметри. Въпреки това, за да се реализира всеки процес на лазерна обработка на размери на материали, в допълнение към лазер, система за фокусиране на лъча, устройство за контролиране на движението на лъча по повърхността на детайла или устройство за преместване на продукта спрямо лъчът, система за впръскване на газ, системи за оптично насочване и позициониране и софтуер за управление също са необходими процеси на лазерно рязане, гравиране и др. В повечето случаи изборът на параметри на устройства и системи, които директно обслужват лазера, е не по-малко важен отколкото параметрите на самия лазер. Например, за маркиране на лагери с диаметър по-малък от 10 mm или прецизно лазерно точково заваряване, времето, изразходвано за позициониране и фокусиране на продукта, надвишава времето за гравиране или заваряване с един до два порядъка (времето, необходимо за маркиране на лагер е приблизително 0,5 s). Следователно, без използването на системи за автоматично позициониране и фокусиране, използването на лазерни комплекси в много случаи става икономически непрактично. Аналогията на лазерните системи с автомобилите показва, че лазерът изпълнява функциите на двигател. Колкото и да е добър двигателя, колата няма да се движи без колела и всичко останало.

Друг важен фактор при избора на лазерни технологични системи е лесната им поддръжка. Както показва практиката, операторите имат ниска квалификация за обслужване на такова оборудване. Една от причините за това е, че лазерните системи в повечето случаи се инсталират за заместване на остарели технологични процеси (ударно и химическо маркиране на продукти, механично гравиране, ръчно заваряване, ръчно маркиране и др.). Ръководителите на предприятия, които модернизират производството си, като правило, по етични причини, заменят старото оборудване с ново, оставят след себе си стария (буквално и образно) обслужващ персонал. Следователно, за въвеждане на лазерни технологични системи в производството при дадените първоначални условия на неговото развитие (в постсъветските републики), е необходимо да се осигури възможно най-високо ниво на автоматизация и лекота на обучение. Не трябва да пренебрегваме факта, че заплащането на неквалифицирания персонал е по-ниско от това на обучения специалист. Следователно е икономически по-изгодно да се закупи сложно оборудване с възможност за лесна поддръжка, отколкото да се покани висококвалифициран персонал.

По този начин задачата за използване на лазерни технологии в съвременното производство трябва да се разглежда не само от гледна точка на техническите параметри на самия лазер, но и като се вземат предвид характеристиките на оборудването и софтуера, които позволяват използването на специфични свойства на лазера за решаване на определен технологичен проблем.

Всяка лазерна система, предназначена за обработка на размери на материали, се характеризира със следните параметри:

  • скорост на обработка (рязане, гравиране и др.);
  • резолюция;
  • точност на обработката;
  • размер на работното поле;
  • гама от материали за обработка (черни метали, цветни метали, дърво, пластмаса и др.);
  • гама от размери и тегло на продуктите, предназначени за преработка;
  • конфигурация на продукта (например гравиране върху плоски, цилиндрични, вълнообразни повърхности);
  • необходимото време за промяна на изпълняваните задачи (промяна на модела на гравиране, конфигурацията на линията на рязане, промяна на материала за обработка и др.);
  • време на монтаж и позициониране на продукта;
  • параметри на условията на околната среда (температурен диапазон, влажност, прах), при които системата може да работи;
  • изисквания към квалификацията на обслужващия персонал.

Въз основа на тези параметри се избира типът лазерно и лъчево сканиращо устройство, разработва се дизайнът на крепежния елемент на продукта, разработва се нивото на автоматизация на системата като цяло, въпросът за необходимостта от писане на специализирани програми за подготовка на чертеж пили, режещи линии и т.н.

Основните технически характеристики, които определят характера на обработката, са енергийните параметри на лазера - енергия, мощност, енергийна плътност, продължителност на импулса, пространствена и времева структура на излъчване, пространствено разпределение на плътността на мощността на излъчване в петното на фокусиране, условия на фокусиране, физични свойства на материала (отражателна способност, топлофизични свойства, точка на топене и др.).

Лазерно пробиване на отвори в метали

Има предимства от използването на лазер като инструмент за пробиване.

Няма механичен контакт между пробивния инструмент и материала, както и счупване и износване на свредлата.

Точността на поставяне на отворите се увеличава, тъй като оптиката, използвана за фокусиране на лазерния лъч, се използва и за насочване към желаната точка. Дупките могат да бъдат ориентирани във всяка посока.

Постига се по-голямо съотношение на дълбочината към диаметъра на пробиване, отколкото при другите методи на пробиване.

При пробиване, както и при рязане, свойствата на обработвания материал значително влияят върху параметрите на лазера, необходими за извършване на операцията. Пробиването се извършва с импулсни лазери, работещи както в режим на свободно движение с продължителност на импулса около 1 μs, така и в режим Q-switched с продължителност няколко десетки наносекунди. И в двата случая има термичен ефект върху материала, неговото топене и изпарение. Дупката расте в дълбочина главно поради изпарението, а в диаметър - поради разтопяването на стените и изтичането на течност под създаденото свръхналягане на парите.

Обикновено дълбоки отвори с желания диаметър се получават чрез използване на повтарящи се нискоенергийни лазерни импулси. В този случай дупките се формират с по-малка конусност и с по-добро качество от дупките, получени с по-висока енергия на единичен импулс. Изключението е за материали, съдържащи елементи, способни да създават високо налягане на парите. По този начин месингът е много труден за заваряване с импулсно лазерно лъчение поради високото съдържание на цинк, но при пробиване месингът има някои предимства, тъй като цинковите атоми значително подобряват механизма на изпаряване.

Тъй като многоимпулсният режим позволява да се получат отвори с по-добро качество с необходимата геометрия и с леко отклонение от зададените размери, на практика този режим е широко разпространен при пробиване на отвори в тънки метали и неметални материали. Въпреки това, когато се пробиват отвори в дебели материали, се предпочитат единични високоенергийни импулси. Диафрагмата на лазерния лъч позволява получаването на дупки с форма, но този метод се използва по-често при обработка на тънки филми и неметални материали. В случай, че лазерното пробиване се извършва в тънки листове с дебелина под 0,5 mm, има известна унификация на процеса, състояща се в това, че отвори с диаметър от 0,001 до 0,2 mm могат да бъдат направени във всички метали при относително ниски мощности.

Пробиването на отвори в метали може да се използва в редица случаи. Така с помощта на импулсни лазери може да се извършва динамично балансиране на детайли, въртящи се с висока скорост. Дисбалансът се избира чрез локално стопяване на определен обем материал. Лазерът може да се използва и за монтиране на електронни елементи чрез локално изпаряване на материала или чрез общо нагряване. Високата плътност на мощността, малкият размер на петното и кратката продължителност на импулса правят лазера идеален инструмент за тези цели.

Лазерите, използвани за пробиване на отвори в метал, трябва да осигуряват плътност на мощността от порядъка на 10 7 -10 8 W/cm 2 във фокусирания лъч. Пробиването на отвори с метални свредла с диаметър по-малък от 0,25 mm е трудна практическа задача, докато лазерното пробиване позволява да се получат отвори с диаметър, съизмерим с дължината на вълната на излъчване, с доста висока точност на поставяне. Специалисти от General Electric (САЩ) са изчислили, че лазерното пробиване на дупки е силно икономически конкурентно в сравнение с обработката с електронен лъч (Таблица 1). В момента твърдотелните лазери се използват главно за пробиване на отвори. Те осигуряват честота на повторение на импулса до 1000 Hz и мощност в непрекъснат режим от 1 до 10 3 W, в импулсен режим - до стотици киловати, а в режим Q-switched - до няколко мегавата. Някои резултати от обработката с такива лазери са дадени в табл. 2.

Лазерно заваряване на метал

Лазерното заваряване има два етапа в своето развитие. Първоначално е разработено точково заваряване. Това се обяснява с наличието по това време на мощни импулсни твърдотелни лазери. Понастоящем, с наличието на мощни газови CO ​​2 и твърдотелни Nd:YAG лазери, които осигуряват непрекъснато и импулсно-непрекъснато излъчване, е възможно заваряване на шевове с дълбочина на проникване до няколко милиметра. Лазерното заваряване има редица предимства в сравнение с други видове заваряване. При наличие на висока плътност на светлинния поток и оптична система е възможно локално проникване в дадена точка с голяма точност. Това обстоятелство дава възможност за заваряване на материали в труднодостъпни места, във вакуумна или газова камера, ако има прозорци, прозрачни за лазерно лъчение. Заваряването, например, на микроелектронни елементи в камера с атмосфера на инертен газ е от особен практически интерес, тъй като в този случай няма окислителни реакции.

Заваряването на части става при значително по-ниска плътност на мощността от рязането. Това се обяснява с факта, че заваряването изисква само нагряване и топене на материала, т.е. необходими са плътности на мощността, които все още са недостатъчни за интензивно изпарение (10 5 -10 6 W / cm 2), с продължителност на импулса около 10 - 3 -10 -4 С. Тъй като лазерното лъчение, фокусирано върху обработвания материал, е повърхностен източник на топлина, топлината се пренася в дълбочината на заваряваните части поради топлопроводимостта, а зоната на проникване се променя с времето с правилно избран режим на заваряване. При недостатъчна плътност на мощността се наблюдава липса на проникване на заварената зона, а при наличие на висока плътност на мощността се наблюдава изпаряване на метала и образуване на дупки.

Заваряването може да се извърши на машина за газово лазерно рязане при по-ниски мощности и чрез слабо впръскване на инертен газ в зоната на заваряване. С мощност на CO 2 лазер от около 200 W е възможно да се заварява стомана с дебелина до 0,8 mm при скорост 0,12 m/min; Качеството на шева не е по-лошо, отколкото при обработката с електронен лъч. Заваряването с електронен лъч има малко по-високи скорости на заваряване, но се извършва във вакуумна камера, което създава големи неудобства и изисква значителни общи времеви разходи.

В табл Фигура 3 показва данни за челно заваряване с CO 2 лазер, мощност 250 W, на различни материали.

При други мощности на излъчване на CO 2 лазер бяха получени данните за заваряване на шевове, дадени в таблица 1. 4. При заваряване на припокриване, край и ъгъл се получават скорости, близки до посочените в таблицата, с пълно проникване на заварения материал в зоната, засегната от лъча.

Системите за лазерно заваряване са в състояние да заваряват различни метали, като произвеждат минимални топлинни ефекти поради малкия размер на лазерното петно ​​и заваряват тънки проводници с диаметър по-малък от 20 микрона в конфигурация тел към тел или тел към лист.

Литература

1. Крилов К.И., Прокопенко В.Т., Митрофанов А.С. Приложение на лазерите в машиностроенето и уредостроенето. — Л.: Машиностроене. Ленингр. отдел, 1978. - 336 с.

2. Рикалин Н.Н. Лазерна обработка на материали. - М., Машиностроене, 1975. - 296 с.

Съставът на бетонните смеси, използвани в строителството, включва едри материали като натрошен камък и чакъл. Освен това бетонните конструкции са подсилени. Следователно при пробиване инструментът трябва да преодолява метални и каменни препятствия. Качеството на дупката, пробита в бетон, зависи пряко от правилния избор на инструмент и метода на пробиване.

Пробиването на сух бетон е процес на образуване на дупка без използване на вода или друга охлаждаща течност. Днес е трудно да си представим по-надежден, безопасен и точен метод от пробиването на бетонни повърхности с инструменти с диамантено покритие. Такова пробиване се извършва със специални инсталации, които от своя страна изискват определени умения за боравене. Ето защо за помощ е по-добре да се обърнете към професионалисти, които знаят как да направят това бързо и ефективно.

Диамантените инструменти ви позволяват да пробивате отвори с диаметър от 15 до 1000 mm и дълбочина до 5 m

Списъкът от задачи, решени с помощта на пробиване, е много широк.

По принцип диамантеното пробиване се използва за създаване на отвори в тавани и стени за:

  • отоплителни тръби, газоснабдяване, електроснабдяване;
  • системи за пожарна безопасност;
  • вентилационни системи и климатици;
  • различни комуникации (интернет, телефон и др.);
  • монтаж на огради и парапети на стълбищни отвори;
  • монтаж на химически анкери;
  • монтаж на оборудване за басейни.

Технологията за диамантено пробиване може да се използва и за изрязване на отвори в подове и стени.за вентилационни канали, врати, прозорци и други нужди в случаите, когато не е възможно да се използва специално оборудване за рязане на бетон за тази цел.

Технологията на този метод е, че дупки с диаметър 130-200 мм се пробиват по периметъра на бъдещия отвор. След това ръбовете на отвора се изравняват с помощта на перфоратор или циментово-пясъчна смес. Въпреки факта, че този метод изисква много време, резултатът практически не се различава от рязането. Тази технология се нарича линейно диамантено пробиване.

Пробиване на бетон без удар

Технологията за диамантено пробиване се основава на уникалната характеристика на диаманта – неговата ненадмината твърдост. Режещият ръб на пробивния инструмент е покрит с диамантено покритие, така наречената „матрица“. По време на процеса на пробиване диамантените сегменти на инструмента произвеждат безударно локално разрушаване в зоната на рязане. Едновременно с разрушаването на бетона се получава абразия на самата матрица, но тъй като тя е многослойна, на повърхността й се появяват нови диамантени зърна и работният ръб остава остър за дълго време.

Диамантеното пробиване има едно много важно предимство - пълната липса на резки удари върху бетонната повърхност и непоносим шум. Такива положителни качества правят диамантената технология незаменима при извършване на ремонтни дейности в апартаменти на многоетажни сгради. Диамантеното пробиване ви позволява да избегнете образуването на пукнатини по повърхностите на стените, които рано или късно водят до пълна загуба на тяхната носеща способност, намаляване на нивото на топло- и звукоизолация и влошаване на якостните характеристики.

Тъй като при монолитно строителство е невъзможно предварително да се положат всички технологични отвори за различни нужди, пробиването с диамантен инструмент става единственият начин за създаване на отвори при полагане на отоплителни, водоснабдителни и други комуникационни тръби. Използването на ударен чук за такава работа е не само икономически неизгодно, но и изключително опасно, тъй като динамичните натоварвания върху армировъчните колани могат да причинят пукнатини в бетонните повърхности.

Диамантените инструменти са популярни поради способността им да пробиват бетон с всякаква степен на армировка

Диамантеното пробиване може да се извърши по два начина: с помощта на вода, която намалява нагряването на инструмента, а също и „на сухо“. Технологично, сухото пробиване е много по-просто и следователно по-удобно. Извършва се с помощта на специални корони, наречени „сухи фрези“. Тялото на тези корони има проходни отвори, които осигуряват разсейване на топлината и намаляват риска от деформация.

За разлика от инструментите за мокро пробиване, чиито диамантени сегменти са прикрепени към работната повърхност с помощта на спойка, сухите свредла се изработват изключително чрез лазерно заваряване.

Защо лазерното заваряване на диамантени сегменти е толкова важно при сухото пробиване? Отговорът е много прост: температурата в зоната на пробиване без използване на охлаждаща течност много бързо се повишава до 600 градуса.

Тази температура е точката на топене на обикновената спойка, така че сегментът, запоен с негова помощ, просто излита и остава в дупката. За да продължите да работите, сегментът трябва да бъде изваден от отвора, тъй като е невъзможно да се пробие. Инструмент със сегменти, заварени чрез лазерно заваряване, е в състояние да издържа на доста високи температури и не става „мазен“ по време на работа.

Husqvarna беше една от първите, които предложиха идеята за сухо пробиване на отвори в бетонни повърхности. Тя разработи специален адаптер за този метод с възможност за свързване към прахосмукачка.

Прахосмукачката премахва праха, генериран по време на пробиване, и същевременно охлажда свредлото. Тъй като адаптерът е свързан към основата на свредлото, прахът се събира директно в зоната на пробиване и не се разпространява в стаята.

Предимства на сухото сондиране

Основното предимство на сухото диамантено пробиване е възможността за използване на този метод в случаите, когато използването на водно охлаждане е неприемливо. Освен това, Машината за сухо пробиване може да се използва в относително малки пространства. Инсталацията за мокър метод заема много по-голяма площ, тъй като по правило е оборудвана с доста впечатляващ резервоар за вода, използван за охлаждане на инструмента.

Сухият метод за пробиване на отвори в бетон е особено важен, когато работата се извършва:

  • в непосредствена близост до електрически кабели;
  • в обекти, където няма водоснабдяване;
  • в помещения с фино покритие;
  • с опасност от наводняване на долните помещения с вода.

За съжаление, сухият метод има много недостатъци. Основната е невъзможността да се работи с максимална производителност и натоварване. Това се дължи на бързото нагряване на диамантените сегменти, което води до намаляване на ресурсоемкостта на инструмента и бързия му отказ. При сухия метод процесът на пробиване периодично се прекъсва, за да се охлади инструментът чрез въздушно-вихрови потоци.

Сухото пробиване има ограничения за диаметъра и дълбочината на отворите

По този начин мокрото сондиране е предпочитан метод, въпреки факта, че използването му изисква допълнителни усилия за организиране на работата, а именно е необходимо да се погрижите за подаването и отводняването на вода. Въпреки това, когато се извършва работа с достатъчно голям обем, допълнителните усилия, свързани с водоснабдяването, няма да бъдат толкова тежки в сравнение с разходите за сухия метод. С други думи, много по-лесно е да се грижите за подаването и отвеждането на водата, отколкото да пробивате с много усилия и време.

Използван инструмент за обработка

За сухо пробиване се използват диамантени корони, които не изискват допълнително охлаждане. Те се охлаждат благодарение на въздушните потоци и висококачественото смазване. Короната прилича на кух метален цилиндър. В единия край на това стъкло има режещ ръб, покрит с диамант. Другата или задната страна на короната е предназначена за закрепване в използваното оборудване и има тапа.

Короната произвежда кръгови режещи движения по време на пробиване. Тези движения се извършват при висока скорост и под налягане, така че инструментът много точно унищожава желаната зона на бетонната повърхност. Скоростта на пробиване и износването на инструмента директно зависят от силата на натиск. Много високо налягане води до бързо разрушаване на инструмента, а много ниско налягане значително намалява скоростта на сондажната работа. Следователно правилното изчисляване на механичната сила е много важно. При изчисляване на тази сила трябва да се вземе предвид общата площ на диамантените сегменти и вида на материала, който се обработва.

Има огромен брой разновидности на диамантени корони. В зависимост от размера си те се делят на:

  • малогабаритни;
  • средно аритметично;
  • голям размер;
  • много голям.

Малките корони включват корони с диаметър 4-12 mm. Те се използват главно за пробиване на малки отвори за електрически кабели. Средните битове са с диаметър 35-82 мм и се използват за пробиване на отвори за муфи, малки тръби и др.

Големите свредла с диаметър 150-400 mm се използват за пробиване на отвори в неподвижни стоманобетонни конструкции, например за въвеждане на електрически кабели с високо напрежение или канализация. Дюзи с диаметър 400-1400 мм се използват при разработването на доста мощни инфраструктурни съоръжения. Всъщност 1400 мм не е границата за короните.

По желание може да се изработи и по-голяма дюза. Важен параметър е и дължината на сондажния инструмент. Дължината на най-късите дюзи не надвишава 15 см. Дължината на короните от среден клас е 400-500 см.

В зависимост от формата на режещата повърхност се разграничават следните видове свредла за бетон:

  • пръстен. Те изглеждат като твърда диамантена матрица във формата на пръстен, прикрепена към тялото. Обикновено такива свредла имат малък диаметър, но има изключения;
  • съоръженияса най-често срещаният тип боркорони. ;
  • комбинирани. Такива корони се използват главно за специални видове бетонни работи.

Режещата част на зъбните битове се състои от отделни диамантени елементи, които могат да бъдат от 3 до 32

Материалът, от който са изработени сегментите и в който са фиксирани диамантите, се нарича биндер, а на езика на професионалистите – матрица. Той придава на диамантения сегмент неговата форма и здравина. По време на практическа употреба матрицата трябва да се износи по такъв начин, че „работещите“ диаманти да се отчупят, след като станат тъпи, а новите и остри диаманти действат като техен „заместител“ върху режещата повърхност.

В зависимост от местоположението на диамантите в матрицата на режещите сегменти, короните се разделят на:

  • еднослоен. Матрицата в този случай има само един повърхностен слой от диамантени фрези. Плътността им е не повече от 60 бр/карат. Еднослойните диамантени накрайници се считат за най-краткотрайни. Използват се предимно за пробиване на бетон без армировка;
  • многопластов. Плътността на микрорезците в такива матрици може да бъде до 120 бр./карат. Многослойните корони се наричат ​​още самозаточващи се. Когато повърхностният слой от диаманти се износи, следващият слой е изложен;
  • импрегниран. Такива корони също имат матрица с няколко слоя диамантени зърна, но тяхната плътност е около 40-60 бр./карат.

Въпреки разнообразието от видове диамантени инструменти, тяхната структура е идентична. По правило се състои от носещо метално тяло и слой, съдържащ диаманти, който директно взаимодейства с материала и формира основата на инструмента. Този слой е смес от диаманти и метален прах.

Колкото по-точно е избран съставът на свързващото вещество, толкова по-ефективно и по-добре ще работи диамантеният инструмент като цяло. Няма стандартна рецепта за приготвяне на свързващото вещество.

Всеки голям производител разработва своя собствена формула за диамантен слой за всеки инструмент, като по този начин гарантира неговата уникалност.

Сега най-популярните консумативи от следните производители са:

  • Bosch. Продуктите, произведени под тази марка, осигуряват висококачествени строителни работи, тъй като са надеждни и имат дълъг експлоатационен живот;
  • Husqvarna. Този производител е известен с използването на иновативни технологии в производството на диамантени инструменти;
  • Чедимае един от водещите производители на режещи инструменти за бетон;
  • Ротенбергер. Фирмата се занимава с производство на диамантено сондажно оборудване и компоненти за него;
  • Хилтие специализирана в производството на много висококачествено оборудване и непрекъснато подобрява своя производствен процес;
  • котва- местна фирма. Първоначално се занимава с продажба на чуждестранно оборудване, но от 2007 г. започва да произвежда собствени инструменти.

Husqvarna е пионер в диамантеното пробиване на индустриален бетон

Въртенето на короната се дължи на силата на сондажното оборудване. Битът може да се монтира както на конвенционална бормашина, така и на специална инсталация. Инсталацията върти инструмента с висока скорост, но няма удар. Дюзата просто се върти и постепенно притиска бетонната повърхност. Така тя милиметър по милиметър се впива в дебелината на бетона.

Тъй като короната е куха отвътре, само стените й се врязват в бетона. Това значително ускорява и улеснява работния процес. Короната ще проникне в повърхността на стената до желаната позиция само за няколко минути и след това просто ще трябва да бъде издърпана заедно с отрязаното парче бетон.

Основни етапи на техническия процес

Работният алгоритъм за пробиване на бетонни конструкции е следният:

  • избор на корона;
  • Монтаж на сондажна платформа;
  • подготовка на работната площадка;
  • маркиране на работната повърхност с точна индикация на центъра на пробиване;
  • монтаж на устройството върху работна повърхност;
  • монтаж на свредло;
  • извършване на сондиране;
  • завършване на сондирането;
  • проверка на качеството на работата.

Инсталацията трябва да се сглоби много внимателно. Препоръчва се да се обърне специално внимание на закрепването на сондажния инструмент. Много е важно по време на пробиването да няма нищо ненужно наоколо, така че работната площадка трябва да бъде почистена от отломки и други ненужни предмети. Маркирането на работната повърхност започва с изчертаване на две пресичащи се перпендикулярни линии. След това от центъра им се изгражда кръг с необходимия диаметър. Този кръг ще бъде мястото за инсталиране на короната.

По време на пробиването също е необходимо да се вземат предвид някои нюанси. Като начало короната трябва да се регулира много внимателно, като се постави точно в рамките на начертания кръг. Първо се извършва пробно пробиване за 4-8 секунди. Това създава малък канал, който улеснява монтирането на короната и извършването на основно пробиване.

В края на работния процес короната се отстранява и се проверява степента на износване. Централната част на изрязания отвор се отстранява заедно с короната, но понякога е необходимо да го издърпате малко с лост или перфоратор. Друг интересен факт е, че износена дюза може да бъде ремонтирана в специален сервиз. Качеството на извършената работа зависи пряко от качеството на използваното оборудване. За едни от най-добрите се считат сондажните машини на производители като Hilti, Husqvarna, Cedima, Tyrolit.

Срокът на експлоатация на диамантен инструмент зависи до голяма степен от вида на материала, в който е пробит отворът, от вида на диамантения сегмент и от правилното използване на сондажната машина. По правило короните с голям диаметър имат и по-дълъг експлоатационен живот, което е свързано с по-голям брой диамантени сегменти. Средният ресурс на диамантените битове с диаметър 200 mm с добро насищане на режещите сегменти при пробиване на стоманобетон е около 18-20 линейни метра.

Нетвърдото закрепване на инсталацията и инструмента води до отчупване на режещите сегменти на инструмента

В този случай основната консумация на диамантени сегменти е да се преодолее армировката. Фактори като прекалено силно или неравномерно подаване на накрайника или биенето му, когато опорният стълб не е здраво закрепен, могат значително да намалят живота на накрайника или дори да го унищожат напълно.

Лазерно пробиване на бетон

Промишленото лазерно пробиване на дупки започва малко след изобретяването му. Използването на лазер за пробиване на малки дупки в диамантени зърна е докладвано през 1966 г. Предимството на лазерното пробиване се проявява най-ясно при създаване на отвори с дълбочина до 10 mm и диаметър от десети до стотни от милиметъра. Именно в този размерен диапазон, както и при пробиване на крехки и твърди материали, предимството на лазерната технология е безспорно.

Можете да пробивате дупки с лазер във всякакъв материал. За тази цел по правило се използват импулсни лазери с импулсна енергия 0,1-30 J. С помощта на лазер можете да пробивате слепи и проходни отвори с различна форма на напречното сечение. Качеството и точността на производството на дупки се влияят от такива времеви параметри на радиационния импулс като стръмността на неговите предни и задни ръбове, както и неговите пространствени характеристики, определени от ъгловото разпределение в радиационната диаграма и разпределението на интензитета на радиация в равнината на лазерната апертура.

В момента има специални методи за формиране на горните параметри, които ви позволяват да създавате отвори с различни форми, например триъгълни и точно съответстващи на дадените качествени характеристики. Пространствената форма на отворите в тяхното надлъжно сечение се влияе значително от местоположението на фокалната равнина на лещата спрямо целевата повърхност, както и от параметрите на фокусиращата система. По този начин могат да се създават цилиндрични, конични и дори бъчвообразни отвори.

През последните двадесет години се наблюдава рязко увеличаване на мощността на лазерното лъчение. Това се дължи на появата и по-нататъшното развитие на компактни лазери с нова архитектура (влакнести и диодни лазери). Относителната евтиност на излъчватели с мощност над 1 kW осигури тяхната търговска наличност за специалисти, занимаващи се с изследвания в различни области. В резултат на тези изследвания лазерното лъчение с висока мощност започва да се използва за рязане и пробиване на твърди материали като бетон и естествени камъни.

Лазерната технология, без шум и вибрации, се използва най-ефективно в сеизмични зони при създаване на дупки в съществуващи бетонни сгради. Там те се използват за укрепване на порутени къщи със стоманени връзки, както и при реставрация на архитектурни паметници. В ядрената индустрия високомощното лазерно лъчение се използва широко за обеззаразяване на бетонни ядрени конструкции, които вече са изведени от експлоатация. В този случай потребителите са привлечени от ниските емисии на прах при обработката на бетонни конструкции. Дистанционното управление на процеса, т.е. отдалеченото местоположение на оборудването от съоръжението, също играе важна роля.

Лазерна електрическа бормашина се използва за пробиване на отвори в бетонни стени и други повърхности.. Състои се от електродвигател, скоростна кутия, шпинделен вал, лазерно устройство и пробивен инструмент. Последният има формата на винт, който е директно свързан към корпуса на скоростната кутия. Високотемпературна корона е прикрепена към единия край на този винт, а другият му край е свързан към шпинделен вал. Лазерното устройство е разположено в горната част на корпуса на скоростната кутия.

Лазерният лъч значително увеличава скоростта на пробиване в масивни бетонни стени и гранитни блокове

Мерки за сигурност

При пробиване на отвори в бетонни конструкции трябва да се използват лични предпазни средства. Те включват очила, платнени ръкавици и респиратор. Операторът трябва да бъде облечен в дебело работно облекло и гумени обувки. По време на работа трябва да се уверите, че никакви дрехи не попадат в движещите се части на сондажното оборудване.

Според статистиката работниците на строителни обекти страдат най-много наранявания поради неизправност на електрически инструменти или неправилното им използване. Следователно електроинструментът трябва да е в добро работно състояние. Освен това, преди всяка употреба е необходимо да проверите захранващия кабел за повреди. По време на работа кабелът трябва да бъде разположен така, че да не може да бъде повреден по никакъв начин.

Най-безопасно е да пробивате бетон, докато стоите на пода, но, за съжаление, това не винаги е така. По този начин можете да пробиете дупка само на нивото на човешки ръст. Ако дупката е разположена по-високо, трябва да се използва допълнителна основа. Основното правило в този случай е надеждността на основата. Тя трябва да осигурява на работника стабилна, равна позиция по време на работа. Допълнителна мярка за безопасност при работа на височина е премахване на всякакви предмети от работната зона, които биха могли да причинят нараняване при случайно изпускане.

При пробиване на дупки в бетонни стени има голяма вероятност от повреда на различни комуникации. Това може да бъде електрическо окабеляване, тръби за централно отопление и т.н. Електрически проводници под напрежение могат лесно да бъдат открити с помощта на детектор за скрито окабеляване.

Когато пробивате дупки с лазер, трябва да избягвате попадането на различни части на тялото в неговата зона на действие, за да не се изгорите. Не трябва да гледате самия лазерен лъч или неговото отражение, за да не повредите роговицата на очите.По същата причина е необходимо да работите само в специални предпазни очила. Когато работите с лазерно оборудване, трябва да спазвате същите правила за безопасност, както при използване на всеки електрически инструмент.

Разходи за работа

Цената на услугите за пробиване на бетон се влияе от фактори като:

  • необходим диаметър на отвора. С увеличаване на диаметъра цената на пробиването също се увеличава;
  • повърхностен материал, в който ще се правят сондажи. В стоманобетонни конструкции пробиването е по-скъпо, отколкото в тухлени стени;
  • дълбочина на пробиване. Естествено, колкото по-дълъг е бъдещият отвор, толкова по-скъпо ще бъде самото пробиване.

Допълнителни фактори също могат да повлияят на цената на сондажната работа. Например сондирането на височина изисква използването на допълнително оборудване. Пробиването под ъгъл не може да се извърши без използването на специален инструмент.

Цената на работата може също да се увеличи, ако се извършва на открито и при неблагоприятни метеорологични условия.

Очаквана цена за пробиване на отвори с диамантен инструмент:

Диаметър на отвора, мм Цената на 1 см пробиване, търкайте.
Тухла Бетон Железобетон
16 – 67 20 26 30
72 – 112 22 28 35
122 – 142 24 30 37
152 – 162 28 35 44
172 – 202 39 50 66
250 57 77 94
300 72 88 110
400 110 135 155
500 135 175 195
600 145 195 210

заключения

Диамантената технология днес несъмнено е най-безопасният, най-бързият и най-рентабилният вариант за пробиване на отвори в най-твърдите строителни материали. С помощта на пръстеновидни свредла можете да създавате отвори, които точно съответстват на даден диаметър. Формата на отворите също е идеална и не изисква допълнителна обработка, което значително спестява време и най-вече пари на клиента на услугата.

Предимствата на диамантеното пробиване, като липсата на шум и вибрации, позволяват да се извършват работи не само на големи строителни обекти, но и в жилищни помещения, които са както на етап ремонт, така и в завършено (завършено) състояние . Благодарение на диамантените инструменти и професионалното оборудване, стенните и подовите настилки напълно запазват първоначалния си вид при работа в чиста стая.

Практическите нюанси на сухото пробиване на бетон с диамантена корона са представени във видеото:

Поръчките се изпълняват от лазерно рязанеширока гама от материали, конфигурации и размери.

Фокусираното лазерно лъчение дава възможност за рязане на почти всякакви метали и сплави, независимо от техните термофизични свойства. При лазерното рязане няма механично въздействие върху обработвания материал и се получават малки деформации. В резултат на това е възможно да се извърши лазерно рязане с висока точност, включително лесно деформируеми и нетвърди части. Благодарение на високата мощност на лазерното лъчение се осигурява висока производителност на процеса на рязане. В този случай се постига толкова високо качество на рязане, че резбите могат да се нарязват в получените отвори.

Широко използван в производството на поръчки. Основно предимство лазерно рязане- позволява ви да превключвате от един тип части с всякаква геометрична сложност към друг тип практически без загуба на време. В сравнение с традиционните методи на рязане и обработка, скоростта варира няколко пъти. Поради липсата на термични и силови ефекти върху изработената част, тя не се деформира по време на производствения процес. Качеството на произвежданите продукти позволява челно заваряване без разместване на срязаните ръбове и предварителна обработка на съединяваните страни.

Твърдотелни лазериНеметалните материали режат много по-зле от газовите материали, но имат предимство при рязане на метали - поради това, че вълна с дължина 1 микрон се отразява по-лошо от вълна с дължина 10 микрона. Медта и алуминият за дължина на вълната от 10 микрона са почти перфектно отразяваща среда. Но, от друга страна, производството на CO2 лазер е по-лесно и по-евтино от твърдотелен.

точност лазерно рязанедостига 0,1 mm с повторяемост от +0,05 mm, а качеството на среза е постоянно високо, тъй като зависи само от постоянството на скоростта на движение на лазерния лъч, чиито параметри остават непроменени.

Кратка характеристика на разфасовката:мащаб обикновено липсва, лека конусност (в зависимост от дебелината), получените отвори са кръгли и чисти, могат да се получат много малки части, ширината на рязане е 0,2-0,375 mm, изгарянията са невидими, топлинното въздействие е много слабо, възможно е рязане на неметални материали.

Пробиване на отвори

Важен фактор за лазерно рязанее мига първоначалната дупказа да го стартирате. Някои лазерни машини имат способността да произвеждат до 4 дупки в секунда, използвайки така наречения процес на летящо пробиване в студено валцована стомана с дебелина 2 мм. Производството на един отвор в по-дебели (до 19,1 mm) листове от горещо валцована стомана по време на лазерно рязане се извършва с помощта на силово пробиване за приблизително 2 s. Използването на двата метода ви позволява да увеличите производителността на лазерното рязане до нивото, постигнато с пресите за щанцоване с ЦПУ.

Пробиване на отвори

С помощта на този метод е възможно да се получат отвори с диаметър 0,2-1,2 mm с дебелина на материала до 3 mm. Със съотношение височина на отвора към диаметър 16:1, лазерното пробиване е по-икономично от почти всички други методи. Обектите на приложение на тази технология са: сита, иглени уши, дюзи, филтри, бижута (висулки, броеници, камъни). В индустрията лазерите се използват за пробиване на дупки в камъни за часовници и в матрици за изтегляне, а производителността достига 700 хиляди дупки на смяна.

Скрайбиране

Често използван е режимът на несквозно рязане, т.нар. Той се използва широко в индустрията, по-специално в микроелектрониката, за разделяне на силициеви шайби на отделни елементи (фрагменти) по даден контур. В този процес взаимната ориентация на проекцията на вектора на електрическото поле на падащото лъчение и посоката на сканиране също се оказват съществени за осигуряване на висока ефективност и качество на процеса.

Скрайбиранешироко използвани в промишлеността (микроелектроника, часовникарска индустрия и др.) за отделяне на тънки поликорови и сапфирени пластини, по-рядко за отделяне на силиконови шайби. В този случай, за да се извърши по-нататъшно механично разделяне, е достатъчно драскане на дълбочина от около една трета от общата дебелина на пластината, която се отделя.

Процеси на микрообработка

Високата степен на автоматизация през последните години направи възможно отново да се използват процеси като напр регулиране на стойностите на резистораи пиезоелектрични елементи, отгряване на имплантирани покрития върху повърхността на полупроводници, отлагане на тънки филми, почистване на зони и растеж на кристали. Възможностите на много процеси все още не са напълно проучени.

КАТЕГОРИИ

ПОПУЛЯРНИ СТАТИИ

2024 “kingad.ru” - ултразвуково изследване на човешки органи