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

Пробиване на дупки в камъни за часовници - това беше началото на трудовата дейност на лазера. Говорим за рубинени камъни, които се използват в часовниците като плъзгащи лагери. При производството на такива лагери се изисква пробиване на отвори в рубин - много твърд и в същото време крехък материал - отвори с диаметър само 0,1-0,05 mm. В продължение на много години тази бижутерска операция се извършваше по обичайния механичен метод с помощта на свредла, изработени 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. За пробиването на един камък са били необходими до 10-15 минути. Как да премахнете тапи в ушите - сярна тапа nmedik.org/sernaya-probka.html.

В началото на 1964 г. неефективното механично пробиване на камъни за часовници започна да се заменя навсякъде 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 нещо обичайно. За тази цел се използват по-специално неодимови стъклени лазери. Дупка в камъка (с дебелина на детайла 0,5-1 mm) се пробива чрез поредица от няколко лазерни импулса с енергия 0,5-1 J. Производителността на лазерната машина в автоматичен режим е камък в секунда. Това е хиляди пъти по-високо от производителността на механичното пробиване!

Малко след появата си лазерът получи следващата задача, с която се справи също толкова успешно - пробиване (пробиване) на отвори в диамантени матрици. За да се получи много тънка тел от мед, бронз, волфрам, се използва технологията за издърпване на метала през отвор с подходящ диаметър. Такива отвори се пробиват в материали с особено висока твърдост, тъй като в процеса на издърпване 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 се пробива тънък отвор в свръхтвърд 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 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, характеризиращи се с повишена чупливост. Лазерната бормашина се оказа не само мощен, но и много деликатен „инструмент“. Пример: използването на лазер при пробиване на отвори в субстрати на микросхеми, изработени от алуминиева керамика. Керамиката е изключително крехка. Поради тази причина механичното пробиване на дупки в субстрата на микросхемата се извършва, като правило, върху "суровия" материал. Керамиката е изпечена след пробиване. В този случай е възникнала известна деформация на продукта, относителната позиция на пробитите отвори е изкривена. Проблемът беше решен с появата на лазерни бормашини. Чрез тях е възможно да се работи с вече изпечени керамични основи. С помощта на лазери в керамиката се пробиват много тънки отвори – едва 10 микрона в диаметър. Такива отвори не могат да се получат чрез механично пробиване.

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

4. Лазерно рязане и заваряване.

С лазерен лъч може да се реже абсолютно всичко: плат, хартия, дърво, шперплат, гума; пластмаса, керамика, азбестов лист, стъкло, метални листове. В този случай е възможно да се получат точни разрези по сложни профили. При рязане на запалими материали мястото на рязане се продухва със струя инертен газ; резултатът е гладък, неизпечен рязан ръб. CW лазерите обикновено се използват за рязане. 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; дървени стърготини, разбира се, не беше.

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 към повърхността на рязане се насочва силна струя кислород. По време на изгарянето на метал в кислородна струя (поради реакциите на окисление на метала, протичащи в тази струя), се освобождава значителна енергия; в резултат на това може да се използва лазерно лъчение с мощност само 100-500 вата. Освен това кислородната струя издухва и отнася 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 и устройство за разтягане и движение на тъкан. В 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; докато ръбовете на среза са гладки и закалени. Вторият пример е автоматизираното рязане на листове от алуминий, стомана, титан 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 име A.G. и N.G. Stoletovs.

Катедра ФПМ.

Резюме по темата

„Лазерно пробиване на отвори“

Завършено:

Студентска група ЛТ - 115

Гордеева Екатерина

Владимир, 2016 г

Въведение

Лазерен лъч като бормашина

Лазерно пробиване на отвори в метали

Пробиване на неметални материали

Лазерно пробиване на отвори в твърди повърхности

разграничаване на лазерно пробиванеповишена крехкост

Заключение

Библиография

Въведение

Понастоящем лазерът успешно извършва редица технологични операции, предимно като рязане, заваряване, пробиване на отвори, термична обработка на повърхността, писане, маркиране, гравиране и др., И в някои случаи дава предимства пред други видове обработка. дупките в материала могат да бъдат завършени по-бързо, а писането на различни материали е по-съвършено. 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, техните принципи на работа и технически 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 издухване на газ, системи за оптично насочване и позициониране, софтуер за контрол на процеса, лазерно рязане, гравиране и др. В повечето случаи изборът на параметри за устройства и системи, обслужващи директно 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 точково лазерно заваряване, времето, изразходвано за позициониране на продукта и фокусиране, надвишава времето за гравиране или заваряване с един или два порядъка (времето за нанасяне на маркировката върху лагера е приблизително 0,5 s). Следователно, без използването на системи за автоматично позициониране и фокусиране, използването на лазерни системи в много случаи става икономически нецелесъобразно. Аналогията на лазерните системи с автомобилите показва, че лазерът функционира като двигател. Колкото и да е добър двигателя, но без колела и всичко останало колата няма да тръгне.

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, заменяйки старото оборудване с ново, напускат стария (буквално и образно) обслужващ персонал. Следователно, за въвеждането 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 бива да отхвърляме факта, че заплатата на неквалифицирания персонал е по-ниска от тази на обучения специалист. Следователно е по-рентабилно да закупите сложно оборудване с възможност за лесна поддръжка, отколкото да поканите 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 конкретен 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, пластмаси и др.);

Гамата 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 - линии на рязане, смяна на материала за обработка и др.);

Време на монтаж и позициониране на продукта;

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

Изисквания към квалификацията на обслужващия персонал.

Въз основа на тези параметри се избира типът на лазера, устройството за почистване на лъча, разработва се дизайнът на крепежните елементи на продукта, нивото на автоматизация на системата като цяло, въпросът за необходимостта от писане на специализирани програми за подготовка на файлове с чертежи , линии на рязане 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 във фокусното петно, условия на фокусиране, физически свойства на материала.

Лазерен лъч като бормашина

Пробиване на дупки в камъни за часовници - това беше началото на трудовата дейност на лазера. Говорим за рубинени камъни, които се използват в часовниците като плъзгащи лагери. При производството на такива лагери се изисква пробиване на отвори в рубин - много твърд и в същото време крехък материал - отвори с диаметър само 1-0,05 mm. В продължение на много години тази бижутерска операция се извършваше по обичайния механичен метод с помощта на свредла, изработени 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. За пробиването на един камък са били необходими до 10-15 минути.

В началото на 1964 г. неефективното механично пробиване на камъни за часовници започна да се заменя навсякъде с лазерно пробиване. Разбира се, терминът "лазерно пробиване" не трябва да се разбира буквално; Лазерният лъч не пробива дупка, а я пробива, предизвиквайки интензивно изпарение на материала. В наши дни лазерното пробиване на камъни за часовници е нещо обичайно. За тази цел се използват по-специално неодимови стъклени лазери. Дупка в камъка (с дебелина на детайла 0,5-1 mm) се пробива чрез поредица от няколко лазерни импулса с енергия 0,5-1 J. Производителността на лазерната машина в автоматичен режим е камък в секунда. Това е хиляди пъти по-високо от производителността на механичното пробиване!

Малко след раждането си лазерът получава следващата задача, с която се справя също толкова успешно – пробиване (пробиване) на отвори в диамантени матрици. Може би не всеки знае, че за получаване на много тънка тел от мед, бронз, волфрам се използва технологията за издърпване на метала през отвор с подходящ диаметър. Такива отвори се пробиват в материали с особено висока твърдост, тъй като в 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 се пробива тънък отвор в свръхтвърд материал като диамант? Много е трудно да се направи това механично - отнема до десет часа, за да пробиете механично един отвор в диамантена матрица.

Ето как изглежда в разрез дупка в диамантена матрица. Лазерните импулси пробиват грапав канал в диамантена заготовка. След това, обработвайки канала с ултразвук, шлайфане и полиране, му придават необходимия профил. Жицата, получена чрез издърпване през матрицата, има диаметър d

Тези спретнати дупки с диаметър 0,3 mm се пробиват в алуминиева керамична плоча 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.

Фактът, че пробиването е призванието на лазера, никой не се съмняваше. Тук лазерът всъщност нямаше достойни конкуренти, особено когато ставаше дума за пробиване на много тънки и много дълбоки отвори, когато трябваше да се пробиват дупки в много крехки или много твърди материали. След сравнително кратко време 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

Използването на лазер като инструмент за пробиване има предимства.

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

Повишава се точността на поставяне на отворите, тъй като оптиката, използвана за фокусиране на лазерния лъч, се използва и за насочването му 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 лазерните параметри, необходими за извършване на операцията. Пробиването се извършва от импулсни лазери, работещи както в режим на свободно движение с продължителност на импулса от порядъка на 1 μs, така и в режим на 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 изпарение, а в диаметър поради топенето на стените и изтичането на течност под създаденото свръхналягане на парите.

Обикновено дълбоки отвори с желания диаметър се получават с помощта на повтарящи се нискоенергийни лазерни импулси. В този случай се образуват дупки с по-малка конусност и по-добро качество от дупки, получени с по-висока енергия на единичен импулс. Изключение правят материалите, съдържащи елементи, способни да създават високо налягане на парите. По този начин е много трудно да се заварява месинг с лазерно импулсно 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 ви позволява да получите отвори с най-добро качество на желаната геометрия и с малко 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 импулси с висока енергия. Диафрагмата на лазерния поток дава възможност за получаване на дупки с форма, но този метод се използва по-често при обработката на тънки филми и неметални материали. Когато лазерното пробиване се извършва 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 се правят във всички метали при относително ниски мощности .

Пробиването на отвори в метали може да се използва в редица случаи. Така че с помощта на импулсни лазери може да се извърши динамично балансиране на части, въртящи се с висока скорост. Дисбалансът се избира чрез локално топене на определен обем материал. Лазерът може да се използва и за монтиране на електронни компоненти 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 това приложение.

Лазерите, използвани за пробиване на отвори в метал, трябва да осигуряват плътност на мощността на фокусирания лъч от порядъка на 107 - 108 W/cm2. 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 достатъчно висока точност на поставяне. Специалисти на компанията "Дженерал Електрик" (САЩ) изчислиха, че лазерното пробиване на дупки в сравнение с обработката с електронен лъч има висока икономическа конкурентоспособност. 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

уикенд

Неръждаема стомана

10 импулса

Никелова стомана

Волфрам

Молибден

Пробиване на 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 се пробиват с лазерен лъч, включват неметали като диаманти, рубинени камъни, ферити, керамика и др., в които пробиването на отвори с 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 лазери, работещи с повишена честота на повторение на импулса .

При втория метод, наречен метод на проекцията, обработеният отвор повтаря формата на лазерния лъч, на който може да се даде произволно сечение с помощта на оптична система. Проекционният метод за пробиване на отвори има някои предимства пред първия. Така че, ако върху пътя на лъча се постави диафрагма (маска), тогава по този начин е възможно да се отреже периферната му част и да се получи относително равномерно разпределение на интензитета по напречното сечение на лъча. Благодарение на това границата на облъчената зона е по-остра, 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 от 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 не е лесна задача: конвенционалният метод изисква диамантен инструмент, докато други съществуващи методи са трудни поради размера на отвора в диаметър, равен на десети от милиметъра. Тези трудности са особено забележими, когато дебелината на плочата, която ще се обработва, е по-голяма от диаметъра на отвора. Съотношението на дълбочината на отвора (дебелината на материала) към неговия диаметър е мярка за качеството на получаване на тънки отвори; то е 2:1 при конвенционалното пробиване и около 4:1 при ултразвуковия метод, използван при пробиване на керамика и други огнеупорни материали.

Методът на лазерно пробиване на този клас материали позволява да се получи най-доброто съотношение с много висока точност на поставяне на отворите и относително по-малко време. По този начин, за лазерно пробиване на поликристална алуминиева керамика с висока плътност, беше използван рубинен лазер с импулсна енергия от 1,4 J, фокусирана леща с фокусно разстояние 25 mm върху повърхността на диска и осигуряваща плътност на мощността от около 4 -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 дупки имаха конус с диаметър около 0,5 mm на входа и 0,1 mm на изхода. Може да се види, че съотношението на дълбочината към средния диаметър на отвора е около 11:1, което е много по-голямо от подобно съотношение при други методи за пробиване на отвор. За прости материали това съотношение за 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 става с 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 mm. Въпреки това, ефективното отстраняване на течната фаза в този случай става само след образуването на проходен отвор.

В табл. 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 отвори се характеризира с такива физични процеси като нагряване, изпаряване и топене на материала. Предполага се, че дупката се увеличава в дълбочина в резултат на изпарение, а в диаметър - в резултат на топенето на стените и изместването 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, 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 прилагане на лазерно пробиване на дупки: едноимпулсното пробиване използва един импулс, в резултат на което 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 от няколко лазерни импулса с кратка продължителност и енергия.

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

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

Предимства на лазерното пробиване: възможност за получаване на малки отвори (по-малко от 100 микрона), необходимост от пробиване на отвор под ъгъл, пробиване на отвор в много твърди материали, възможност за получаване на отвори, които не са кръгли, висока производителност на процеса, нисък топлинен ефект върху материала (нагряването намалява с намаляване на продължителността на импулса материал), безконтактен метод, който позволява пробиване на крехки материали (диамант, порцелан, ферит, сапфирен кристал, стъкло), висока автоматизация на процеса, дълга експлоатация живот и стабилност на процеса.

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

За експериментите е 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 получени чрез ударно пробиване. По време на лазерното пробиване мощността на лазерното лъчение варира от 3,7 W до 61,4 W, диаметърът на лазерното петно ​​върху повърхността на пробата варира от 2 mm до 4 mm.

Лазерното 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) дължина на вълната на лазерното лъчение, 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 на лазерно пробиване на отвори върху различни повърхности

Лазерно пробиване, характеризиращо се с повишена крехкост

лазерно пробиванесе използват широко за получаване 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 действието на фокусирано импулсно лазерно лъчение. Освен това се използват както шевно, така и точково заваряване.

Основните процеси в лазер пробиване на неметални материали, както и по време на рязане, са 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 и топене на стените и изхвърляне на течната фракция, създадена от свръхналягане на парите.Настоящата индустрия в момента 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 пробиванепозволява да се получат отвори с диаметър, съизмерим с дължината на вълната на излъчване, с достатъчно висока точност на поставяне.

От експериментите е известно, че техническите характеристики и особеностите на прецизното лазерно рязане на тънки метални пластини обикновено се определят 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, повърхността не съдържа големи дефекти и чужди включвания. Една от характеристиките на рязането с импулсно лъчение е възможността за така наречения ефект на канализиране. Този ефект се изразява в увличането на качествен (дифракционен) лъч в канала, образуван от предишни импулси, чрез повторно отражение от стената му. Образуването на нов канал започва след изместването на целия дифракционен лъч извън контурите на предишния. Този процес определя ограничаващата грапавост на стената на среза и може да стабилизира точността на среза чрез компенсиране на нестабилността на насочения модел по време на многоходова обработка. В този случай грапавостта на изрязаните ръбове обикновено не надвишава 4–5 μm, което може да се счита за доста задоволително.

Лазерите извършват и такава операция като грубо обработване на използвани матрици до следващия по-голям диаметър според стандарта. Ако по време на механично пробиване тази операция отне около 20 часа, тогава с лазерното пробиване изисква 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. Процесът е в момента лазерното пробиване става самостоятелно направление на лазерната технология и заема значителен дял в местната и чуждестранната индустрия. Материалите, които се пробиват с лазерен лъч, включват неметали като диаманти, рубинени камъни, ферити, керамика и др., в които пробиването на отвори с конвенционални методи е трудно или неефективно.

Въпреки това, когато се пробиват отвори в дебели материали, се предпочитат единични импулси с висока енергия. Диафрагмата на лазерния поток дава възможност за получаване на дупки с форма, но този метод се използва по-често при обработката 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 направени във всички метали при относително ниски мощности. При големи дебелини, съгласно фиг. 83 се появява нелинейност поради екраниращия ефект.

Още по-рано беше отбелязано, че използването на гъвкави печатни платки повишава тяхната надеждност, намалява времето за сглобяване на устройствата със стотици часове и дава печалба в обема и масата с коефициент 2–4 в сравнение с използването на твърди печатни платки в MEA. Вече съществуващата спирачка за разработването на гъвкав софтуер, а именно добре известният консерватизъм на дизайнерите, които са свикнали да работят с конвенционален софтуер, може да се счита за преминат етап. В този случай се улеснява задачата за намаляване на механичните напрежения между печатната платка и LSI, инсталиран върху нея в кристалния държач, 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 непрекъснато запълване с мед. И накрая, гъвкавата полиимидна печатна платка е прозрачна, което позволява визуална проверка на 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 техническо задание. В много случаи клиентите се опитват да играят на сигурно и да влагат в него характеристики, които далеч надхвърлят реалните нужди на производството. 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 мислят така:

„... ако купя ново скъпо оборудване, то по отношение на характеристиките трябва да надвишава стандартите, изисквани в момента, „може би“, някой ден ще ми бъде полезно ...“. В резултат на това потенциалните възможности на оборудването никога не се използват и времето за изплащане се увеличава.

Пример за такъв подход е преходът от механично маркиране на части към лазерно маркиране. Основните критерии за маркиране са контрастът на надписа и устойчивостта 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 при съставянето на техническото задание за лазерна инсталация се вземат предвид тези параметри. Но ширината на линията по време на 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 механичен. Следователно съотношението между мощността на лазера и времето за маркиране може да бъде оптимизирано по отношение на цената на системата. В резултат на това се намалява цената на лазерната инсталация и съответно времето за изплащане.

Въвеждането на лазерните технологии в много случаи дава възможност за решаване на "стари" проблеми с принципно нови методи. Класически пример за това е поставянето на защитни надписи, марки и др. върху продукти за защита срещу фалшифициране. Възможностите на лазерната технология позволяват идентифицирането на защитен надпис по един ред в надписа. Възможността за използване на криптографски методи ви позволява да приложите "динамична" защита срещу фалшифициране, т.е. докато запазвате общия чертеж, след определено време се променят някои елементи, които са разпознаваеми само от експерти или специално оборудване. Недостижима за методите за механично фалшифициране е възможността за създаване на малка издатина (3-10 микрона) от метални емисии по ръбовете на линията за гравиране с лазер. Комплексното използване на такива техники намалява до минимум вероятността от фалшифициране и го прави икономически неизгодно.

Въвеждането на лазерните 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 от този вид лазерни системи, потвърдиха закона на диалектиката на прехода от количество към качество. Новото оборудване изисква принципно нови методи за неговата поддръжка, като правило, включващи повишено внимание на персонала и поддържане на "чистотата" в помещението, където се намира. Тези. има преход към качествено ново ниво на производствена култура. В същото време броят на служителите обикновено намалява и ръководителите на предприятията започват да решават въпросите за организиране на работата не на „трудов екип“, а за оптимизиране на работата на предприятие, в което служителите са само неразделна част от технологичния 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 нещото, 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 някакъв момент от време в началните етапи на развитие всички са имали подобен етап на преход. Може да се случи, че в момента сме на етап на технологично развитие, където относително малки инвестиции в нови технологии сега ще доведат до голяма възвръщаемост в бъдеще. В синергетиката, науката за самоорганизиращите се системи, подобна ситуация е подчинена на закона на „пеперудата“ (Р. Бредбъри „И гръмотевиците отекнаха…“), 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., Машиностроение, 1975, 296 с.

2. Григорянц А.Г., Шиганов И.Н., Мисюров А.И. Технологични процеси на лазерна обработка: учеб. 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. Използването на лазери в машиностроенето и уредостроенето. - Л., Машинно инженерство. Ленинград. отдел, 1978, 336 с.

Хоствано на Allbest.ru

...

Подобни документи

    Разработване на машина за пробиване на отвори в гръбчето на книжен блок печатна продукция. Анализ на съществуващото оборудване за пробиване на отвори, неговите недостатъци. Разработване на технологичната 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: базиране 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. Основните режими на довършителни операции за производство на свредла.

    дисертация, добавена на 30.09.2011 г

    История на металорежещите машини. Целта на пробиването са операции за получаване на отвори в различни материали по време на обработката им, чиято цел е да се направят отвори за нарязване на резби, разстъргване, разстъргване. Основни видове стречинг.

    презентация, добавена на 10/05/2016

    Основните трудности при обработката на дупки. Опции за настройка на дълбоки сондажни операции. Функции на смазочния флуид, методи за неговото подаване. Разновидности на дълбоко пробиване. Задоволително образуване на стружка и отстраняването й от отвора.

    ръководство за обучение, добавено на 12/08/2013

    Описание на технологичните операции - пробиване и разстъргване за получаване на отвори в детайла "проводникова плоча". Изборът на машинен инструмент за неговата обработка. Принципът на неговото действие и изчисление за точност. Определяне на условията на рязане и силата на затягане.

    курсова работа, добавена на 17.01.2013 г

    Образуването на отвори в твърд метал чрез пробиване, точността на тяхната обработка, набор от инструменти; клас грапавост на повърхността. Режими на пробиване, зенкериране, разширяване. Разработване на схема за затягане на част; изчисляване на грешка при базиране и сила на затягане.

    лабораторна работа, добавена на 29.10.2014 г

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

    контролна работа, добавена на 21.11.2010 г

    лазерна технология. Принципът на действие на лазерите. Основни свойства на лазерния лъч. Монохроматичност на лазерното лъчение. Неговата сила. Гигантски импулс. Използването на лазерен лъч в промишлеността и технологиите, 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. приемане,
LLC "Alt laser", Харков

Понастоящем лазерът успешно извършва редица технологични операции, предимно като рязане, заваряване, пробиване, 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-съвършено. 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 от 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 технологична обработка бяха газова горелка, електродъгов разряд, плазмена дъга и електронен лъч. С появата на лазерите, излъчващи висока енергия, се оказа възможно създаването на висока плътност на светлинния поток върху третираната повърхност. 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 неговото нагряване, стопяване или изпаряване, които са в основата на лазерната технология.

Понастоящем лазерът успешно извършва редица технологични операции, предимно като рязане, заваряване, пробиване на отвори, термична обработка на повърхността, писане, маркиране, гравиране и др., и 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-съвършено. 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 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, техните принципи на работа и технически параметри. Въпреки това, за да се осъществи какъвто и да е процес на лазерна обработка на размери на материали, в допълнение към лазера е необходима система за фокусиране на лъча, устройство за управление на движението на лъча по повърхността на детайла или устройство за движение на продукт спрямо лъча, система за издухване на газ, системи за оптично насочване и позициониране, софтуер за управление на процесите 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 от параметрите на самия лазер. Например, за маркиране на лагери с диаметър по-малък от 10 mm или прецизно точково лазерно заваряване, времето, изразходвано за позициониране на продукта и фокусиране, надвишава времето за гравиране или заваряване с един или два порядъка (времето за маркиране на лагера е приблизително 0,5 s). Следователно, без използването на системи за автоматично позициониране и фокусиране, използването на лазерни системи в много случаи става икономически нецелесъобразно. Аналогията на лазерните системи с автомобилите показва, че лазерът функционира като двигател. Колкото и да е добър двигателя, но без колела и всичко останало колата няма да тръгне.

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 в повечето случаи се монтират лазерни системи, които заменят 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, заменяйки старото оборудване с ново, напускат стария (буквално и образно) обслужващ персонал. Следователно, за въвеждането 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 бива да отхвърляме факта, че заплатата на неквалифицирания персонал е по-ниска от тази на обучения специалист. Следователно е по-рентабилно да закупите сложно оборудване с възможност за лесна поддръжка, отколкото да поканите 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 лазер 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, пластмаси 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 (смяна на шаблона за гравиране, конфигурация на линията 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, съдържание на прах), при които системата може да работи;
  • изисквания към квалификацията на обслужващия персонал.

Въз основа на тези параметри се избира типът на лазера, устройството за почистване на лъча, разработва се дизайнът на крепежните елементи на продукта, нивото на автоматизация на системата като цяло, въпросът за необходимостта от писане на специализирани програми за подготовка на файлове с чертежи , линии на рязане и т.н.

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

Лазерно пробиване на отвори в метали

Използването на лазер като инструмент за пробиване има предимства.

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

Повишава се точността на поставяне на отворите, тъй като оптиката, използвана за фокусиране на лазерния лъч, се използва и за насочването му 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 лазерните параметри, необходими за извършване на операцията. Пробиването се извършва от импулсни лазери, работещи както в режим на свободно движение с продължителност на импулса от порядъка на 1 μs, така и в режим на Q-switched с продължителност няколко десетки наносекунди. И в двата случая има термичен ефект върху материала, неговото топене и изпарение. Дупката нараства в дълбочина главно поради изпарението, а в диаметър - поради разтопяването на стените и изтичането на течност под създаденото излишно налягане на парите.

Обикновено дълбоки отвори с желания диаметър се получават с помощта на повтарящи се нискоенергийни лазерни импулси. В този случай се образуват дупки с по-малка конусност и по-добро качество от дупки, получени с по-висока енергия на единичен импулс. Изключение правят материалите, съдържащи елементи, способни да създават високо налягане на парите. По този начин е много трудно да се заварява месинг с лазерно импулсно 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 ви позволява да получите отвори с най-добро качество на желаната геометрия и с малко 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 импулси с висока енергия. Диафрагмата на лазерния поток дава възможност за получаване на дупки с форма, но този метод се използва по-често при обработката на тънки филми и неметални материали. Когато лазерното пробиване се извършва 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 се правят във всички метали при относително ниски мощности .

Пробиването на отвори в метали може да се използва в редица случаи. Така че с помощта на импулсни лазери може да се извърши динамично балансиране на части, въртящи се с висока скорост. Дисбалансът се избира чрез локално топене на определен обем материал. Лазерът може да се използва и за монтиране на електронни компоненти 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 това приложение.

Лазерите, използвани за пробиване на отвори в метал, трябва да осигуряват фокусиран лъч с плътност на мощността от порядъка на 10 7 -10 8 W/cm 2 . 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 достатъчно висока точност на поставяне. Специалисти на компанията "Дженерал Електрик" (САЩ) изчислиха, че лазерното пробиване на отвори в сравнение с обработката с електронен лъч има висока икономическа конкурентоспособност (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 Q-switched режим до няколко мегавата. Някои резултати от обработката с такива лазери са дадени в табл. 2.

Лазерно заваряване на метали

Лазерното заваряване в своето развитие имаше два етапа. Първоначално е разработено точково заваряване. Това се обяснява с наличието по това време на мощни импулсни твърдотелни лазери. Понастоящем, при наличието на високомощни CO 2 газови и твърдотелни Nd:YAG лазери, осигуряващи непрекъснато и импулсно непрекъснато излъчване, е възможно шевно заваряване с дълбочина на проникване до няколко милиметра. Лазерното заваряване има редица предимства пред другите видове заваряване. При наличие на висока плътност на светлинния поток и оптична система е възможно локално проникване в дадена точка с висока точност. Това обстоятелство дава възможност за заваряване на материали в труднодостъпни места, във вакуумна или газова камера с прозорци в нея, които са 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 много по-ниска плътност на мощността от рязането. Това се обяснява с факта, че по време на заваряване е необходимо 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 от около 10 -3 -10 -4 С. Тъй като лазерното лъчение, фокусирано върху обработвания материал, е повърхностен източник на топлина, преносът на топлина в дълбочината на заварените части се извършва поради топлопроводимост, а зоната на проникване се променя с течение на времето с правилно избран режим на заваряване. При недостатъчна плътност на мощността се получава непробиване 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-ниска мощност и със слаб удар 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 с мощност 250 W на различни материали.

При други мощности на излъчване на CO 2 лазера са получени данните за шевна заварка, дадени в таблица 1. 4. При заваряване с припокриване, челно и ъглово се получават скорости, близки до посочените в таблицата, с пълно проникване на заварявания материал в зоната на въздействие на лъча.

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

Литература

1. Крилов К.И., Прокопенко В.Т., Митрофанов А.С. Използването на лазери в машиностроенето и уредостроенето. - Л .: Машинно инженерство. Ленинград. 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 едрозърнести 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.

Сухото пробиване в бетон е процес на формиране на дупка без използване на вода или друга охлаждаща течност. Към днешна дата 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 от специални инсталации, които от своя страна изискват определени умения за работа с тях. Затова за помощ е по-добре да се обърнете към професионалисти, които знаят добре как да го направят бързо и ефективно.

Диамантеният инструмент ви позволява да пробивате отвори с диаметър от 15 до 1000 mm и дълбочина до 5 m

Списъкът от задачи, решени чрез пробиване, е много широк.

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

  • Тръби за отопление, газ, захранване;
  • системи за пожарна безопасност;
  • вентилационни системи и климатици;
  • различни комуникации (интернет, телефон и др.);
  • монтаж на огради и парапети на стълбищни клетки;
  • монтаж на химически анкери;
  • монтаж на оборудване за басейни.

С помощта на технологията за диамантено пробиване е възможно също да се изрязват отвори в тавани и стени.за вентилационни канали, врати, прозорци и други нужди, в случай че не е възможно да се използва специално оборудване за рязане на бетон за това.

Технологията на този метод се състои в това, че по периметъра на бъдещия отвор се пробиват отвори с диаметър 130-200 mm. След това ръбовете на отвора се изравняват с перфоратор или циментово-пясъчна смес. Въпреки факта, че този метод изисква много време, резултатът практически не се различава от рязането. Тази технология се нарича хоризонтално 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 самата матрица се изтрива, но тъй като 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 силни удари върху бетонната повърхност и непоносим шум. Такива положителни качества правят диамантената технология незаменима за ремонтни дейности в апартаменти на многоетажни сгради. Диамантеното пробиване позволява да се избегне образуването на пукнатини по повърхностите на стените, което рано или късно води 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 тръби за отопление, водоснабдяване и други комуникации. 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 предимството си като възможност за пробиване на бетон с всякаква степен на армировка.

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

За разлика от „мокрите“ свредла, където диамантените сегменти са залепени към работната повърхност с спойка, сухите свредла се изработват изключително чрез лазерно заваряване.

Защо лазерното заваряване на диамантени сегменти е толкова важно за 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 нея, просто излита и остава в дупката. За да продължите да работите, сегментът трябва да бъде изваден от отвора, тъй като не може да бъде пробит. Инструмент с лазерно заварени сегменти е в състояние да издържа на достатъчно високи температури и не се „натоварва“ по време на работа.

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

Прахосмукачката изсмуква праха, генериран по време на пробиване, и в същото време охлажда свредлото. Тъй като адаптерът е свързан към основата на короната, прахът се събира директно в зоната на пробиване и не се разпространява в цялата стая.

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 процес заема много повече място, тъй като обикновено е оборудвана с доста голям 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 съоръжения, където няма водоснабдяване;
  • в стаи с фино покритие;
  • с опасност от наводняване на долните помещения с вода.

За съжаление, сухият метод има много недостатъци. Основният 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 с въздушно-вихрови потоци.

Сухото пробиване има ограничения за диаметъра и дълбочината на отворите

По този начин мокрото сондиране е предпочитаният метод, въпреки факта, че използването му води до допълнителни усилия за организация на работата, а именно, необходимо е да се погрижите за подаването и отводняването на вода. Въпреки това, когато се извършва работа с достатъчно голям обем, допълнителните усилия, свързани с доставката на вода, 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 се нуждаят от допълнително охлаждане. Те се охлаждат от въздушни течения и висококачествено смазване. Короната прилича на кух метален цилиндър. В единия край на това стъкло има режещ ръб с диамантено покритие. Другата или задната страна на короната е предназначена за монтаж в използваното оборудване и има щепсел.

Короната по време на пробиване произвежда кръгови режещи движения. Тези движения се извършват с висока скорост и под натиск, така че инструментът унищожава желаната зона от бетонната повърхност много точно. 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 пробиване. 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 обработвания материал.

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

  • малогабаритни;
  • среден;
  • голям;
  • супер-голям.

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

Корони с големи размери с диаметър 150-400 mm се използват за пробиване на отвори в масивни 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 дори 1400 мм за короните не е границата.

При поискване можете да направите по-голяма дюза. Важен параметър е и дължината на сондажния инструмент. Дължината на най-късите дюзи не надвишава 15 см. Дължината на короните от средния клас е 400-500 см.

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

  • пръстен. Те имат вид на твърда диамантена матрица под формата на пръстен, прикрепен към тялото. Обикновено такива свредла имат малък диаметър, но има изключения;
  • назъбенса най-често срещаният тип боркорони. ;
  • комбинирани. Тези корони се използват главно за специални видове бетонови работи.

Режещата част на назъбените корони 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 диаманти, се нарича биндер, а на езика на професионалистите - матрица. Придава форма и здравина на диамантения сегмент. По време на практическа употреба матрицата трябва да се износи по такъв начин, че „работещите“ диаманти да се отчупят след затъпяване и нови и остри диаманти да действат като техен „заместител“ върху режещата повърхност.

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

  • един слой. 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 микрорезите в такива матрици може да бъде до 120 бр./карат. Многослойните коронки се наричат ​​още самозаточващи се. Когато повърхностният слой от диаманти е износен, 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, структурата на неговия дизайн е идентична. По правило се състои от носещо метално тяло и диамантен слой, който директно взаимодейства с материала и е основата на инструмента. Този слой е комбинация от диаманти и метален прах.

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

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

Най-популярните консумативи сега се използват от следните производители:

  • 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 аксесоари за него;
  • Хилтие специализирана в производството на оборудване с много високо качество и непрекъснато подобрява своя производствен процес;
  • Бисе местна компания. Първоначално тя 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. Короната може да се монтира както на конвенционална бормашина, така и на специална инсталация. Устройството върти инструмента с висока скорост, но няма ударни ефекти. Дюзата просто се върти и постепенно притиска бетонната повърхност. Така тя захапва милиметър по милиметър в дебелината на бетона.

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

Основните етапи на техническия процес

Алгоритъмът за пробиване на бетонни конструкции е както следва:

  • избор на корона;
  • монтаж на сондажния агрегат;
  • подготовка на работната площадка;
  • маркиране на работната повърхност с точно посочване на центъра на пробиване;
  • монтаж на устройството върху работната повърхност;
  • монтаж на сондажна корона;
  • пробиване;
  • 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 излишно, така че работната зона 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 местоположението на короната.

По време на пробиването също е необходимо да се вземат предвид някои нюанси. Като начало короната трябва много внимателно да се коригира, като се постави точно в начертания кръг. Първо се извършва пробно пробиване за 4-8 секунди. По този начин се създава малък канал, който опростява монтажа на короната и извършването на капитално 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 леко да го издърпате с лост или перфоратор. Интересно е също, че износена дюза може да бъде ремонтирана в специален сервиз. Качеството на извършената работа зависи пряко от качеството на използваното оборудване. Сондажните машини на производители като Hilti, Husqvarna, Cedima, Tyrolit се считат за едни от най-добрите.

Ресурсът на един 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. Като правило битовете с голям диаметър имат и по-дълъг експлоатационен живот, което е свързано с голям брой диамантени сегменти. Средният ресурс на диамантени корони с диаметър 200 mm с добро насищане на режещите сегменти е около 18-20 текущи метра при пробиване на стоманобетон.

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

В същото време основната консумация на диамантени сегменти пада върху преодоляването на армировката. Фактори като прекомерно или неравномерно подаване на накрайника или биене на накрайника поради хлабава опора могат значително да скъсят или дори да унищожат накрайника.

Лазерно пробиване на бетон

Промишленото пробиване на дупки с лазер започва малко след изобретяването му. Използването на лазер за пробиване на малки дупки в диамантени зърна е съобщено още 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 като правило се използват импулсни лазери с импулсна енергия 0,1–30 J. С лазер могат да се пробиват глухи 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 предния и задния му ръб, както и неговите пространствени характеристики, дължащи се на ъгловото разпределение в радиационната диаграма и разпределението на интензитета на радиация в равнината на лазерната бленда.

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 зададените 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 системата за фокусиране. По този начин могат да се създават цилиндрични, конични и дори бъчвообразни отвори.

През последните двадесет години се наблюдава рязък скок в 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, участващи в изследвания в различни области. В резултат на тези изследвания лазерното лъчение с висока мощност е използвано за рязане и пробиване на твърди материали като бетон и естествени камъни.

Лазерната технология без шум и вибрации се прилага най-ефективно в сеизмични зони при създаване на дупки в вече съществуващи бетонни сгради. Там се използват за укрепване на аварийни къщи със стоманена замазка, 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. Важна роля играе и дистанционното управление на процеса, т.е. отдалеченото местоположение на оборудването от обекта.

Лазерна бормашина се използва за пробиване на отвори в бетонни стени и други повърхности.. Състои се от електродвигател, редуктор, шпинделен вал, лазерно устройство, пробивен инструмент. Последният има формата на винт, който е директно свързан към корпуса на скоростната кутия. В единия край на този винт е фиксирана високотемпературна корона, а другият й край е свързан към вала на шпиндела. Лазерното устройство е разположено в горната част на корпуса на скоростната кутия.

Лазерният лъч значително увеличава скоростта на пробиване в твърди 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, респиратор. Операторът трябва да бъде облечен в работно облекло от плътен плат и гумени обувки. По време на работа трябва да се внимава никакви дрехи да не попаднат в движещите се части на сондажното оборудване.

Според статистиката най-голям брой наранявания се получават от работници на строителни обекти поради неизправност на електроинструмент или неговата неправилна употреба. 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 е възможно да се пробие дупка само на нивото на човешкия растеж. Ако отворът е по-висок, 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 могат да бъдат наранени 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 вкопани проводници.

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

Разходи за работа

Формирането на 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 материалв който да пробия. В стоманобетонни конструкции пробиването е по-скъпо, отколкото в тухлени стени;
  • дълбочина на пробиване. Естествено, колкото по-голяма е дължината на бъдещия отвор, толкова по-скъпо ще струва 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 работите също може да се увеличи, ако се извършват 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 е най-сигурният, най-бързият и най-рентабилният вариант за пробиване на отвори в най-твърдите строителни материали днес. С помощта на боркорони е възможно да се направят отвори, точно съответстващи на зададения диаметър. Отворите също са с идеална форма и не изискват допълнителна обработка, което значително спестява време и най-важното пари на клиента.

Такива предимства на диамантеното пробиване като липсата на шум и вибрации позволяват да се работи не само на големи строителни обекти, но и в жилищни помещения, които са както в 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 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 леки 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 производствената индустрия. Основно предимство лазерно рязане- позволява ви да превключвате от един тип детайли с всякаква геометрична сложност към друг тип без почти никакво губене на време. В сравнение с традиционните методи на рязане и обработка, скоростта се различава няколко пъти. Поради липсата на термични и силови ефекти върху изработената част, тя не претърпява деформации по време на производствения процес. Качеството на произвежданите изделия 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 причината, че вълна от 1 μm се отразява по-лошо от вълна от 10 μm. Медта и алуминият за дължина на вълната от 10 микрона са почти перфектно отразяваща среда. Но, от друга страна, е по-лесно и по-евтино да се направи CO2 лазер, отколкото твърдотелен.

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

Кратко описание на разфасовката:мащаб обикновено липсва, лека конусност (в зависимост от дебелината), получените отвори са кръгли и чисти, възможно е да се получат много малки части, ширината на рязане е 0,2-0,375 mm, изгарянията са невидими, топлинният ефект е много малък , възможно е да се режат неметални материали.

Зашиване на дупки

Важен фактор за лазерно рязанее firmware на оригиналната дупказа да го стартирате. Някои лазерни системи имат способността да получават до 4 дупки в секунда, използвайки така наречения процес на летящ пиърсинг в студено валцована стомана с дебелина 2 mm. Получаването 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 около 2 s. Използването на двата метода ви позволява да увеличите производителността на лазерното рязане до нивото, постижимо на пресите за щанцоване с ЦПУ.

Пробиване на дупки

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 на височината на отвора към диаметъра на отвора 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 промишлеността лазерите се използват за пробиване на дупки в камъни за часовници и в матрици за изтегляне, с производителност до 700 000 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 е от съществено значение за осигуряване на висока ефективност и качество на процеса.

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

Процеси на микрообработка

Високата степен на автоматизация през последните години направи възможно отново на нов етап да се използват в практиката процеси като настройка на стойността 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 до момента все още не са напълно разкрити.

КАТЕГОРИИ

ПОПУЛЯРНИ СТАТИИ

2023 "kingad.ru" - ултразвуково изследване на човешки органи