Laserska zraka kao bušilica. Oprema za lasersku obradu u proizvodnji tiskanih pločica

Bušenje rupa u kamenu za satove - ovdje je laser započeo svoj rad. Govorimo o rubinima, koji se koriste u satovima kao klizni ležajevi. Prilikom izrade takvih ležajeva potrebno je izbušiti rupe promjera samo 0,1-0,05 mm u rubinu - vrlo tvrdom i istovremeno krhkom materijalu. Dugi niz godina ova se operacija nakita izvodila na uobičajeni mehanički način pomoću svrdla izrađenih od tanke piano žice promjera 40-50 mikrona. Takva bušilica napravila je do 30 tisuća okretaja u minuti i istovremeno napravila oko stotinu povratnih pokreta. Za bušenje jednog kamena potrebno je do 10-15 minuta. Kako ukloniti čepiće iz ušiju - čepić od voska nmedik.org/sernaya-probka.html.

Od 1964., niskoproduktivno mehaničko bušenje kamenja za satove uvelike je zamijenjeno laserskim bušenjem. Naravno, izraz "lasersko bušenje" ne treba shvatiti doslovno; laserska zraka ne buši rupu - ona je buši, uzrokujući intenzivno isparavanje materijala. Danas je lasersko bušenje kamena za satove uobičajena praksa. U tu svrhu koriste se posebno laseri od neodimijskog stakla. Rupa u kamenu (s debljinom izratka od 0,5-1 mm) izrađuje se nizom nekoliko laserskih impulsa s energijom od 0,5-1 J. Produktivnost laserske instalacije u automatskom načinu rada je kamen u sekundi. To je tisuću puta veće od produktivnosti mehaničkog bušenja!

Ubrzo nakon rođenja, laser je dobio sljedeći zadatak, s kojim se jednako uspješno nosio - bušenje (probijanje) rupa u dijamantnim matricama. Za dobivanje vrlo tanke žice od bakra, bronce, volframa koristi se tehnologija izvlačenja metala kroz rupu odgovarajućeg promjera. Takve se rupe buše u materijalima koji imaju posebno veliku tvrdoću, jer tijekom procesa izvlačenja žice promjer rupe mora ostati nepromijenjen. Poznato je da je dijamant najtvrđi. Stoga je najbolje provući tanku žicu kroz rupu u dijamantu – kroz takozvane dijamantne matrice. Samo uz pomoć dijamantnih matrica moguće je dobiti ultratanku žicu promjera samo 10 mikrona. Ali kako izbušiti tanku rupu u supertvrdom materijalu poput dijamanta? Vrlo je teško to izvesti mehanički - potrebno je i do deset sati da se mehanički izbuši jedna rupa u dijamantnoj matrici. No, kako se pokazalo, ovu rupu nije nimalo teško probušiti nizom od nekoliko snažnih laserskih impulsa.

Danas se lasersko bušenje naširoko koristi ne samo za posebno tvrde materijale, već i za materijale koji se odlikuju povećanom krhkošću. Pokazalo se da je laserska bušilica ne samo moćan, već i vrlo delikatan "alat". Primjer: korištenje lasera pri bušenju rupa u podlogama od aluminijeve keramike. Keramika je neobično krhka. Iz tog razloga, mehaničko bušenje rupa u podlozi čipa u pravilu je izvedeno na "sirovom" materijalu. Keramika je pečena nakon bušenja. U ovom slučaju došlo je do neke deformacije proizvoda, a relativni položaj izbušenih rupa je iskrivljen. Problem je riješen pojavom laserskih bušilica. Pomoću njih možete raditi s keramičkim podlogama koje su već pečene. Pomoću lasera u keramici se buše vrlo tanke rupe - promjera samo 10 mikrona. Takve se rupe ne mogu dobiti mehaničkim bušenjem.

Nitko nije sumnjao da je bušenje poziv lasera. Ovdje laser zapravo nije imao dostojnih konkurenata, pogotovo kada se radilo o bušenju posebno tankih i posebno dubokih rupa, kada je potrebno bušiti rupe u vrlo krhkim ili vrlo tvrdim materijalima.

4. Lasersko rezanje i zavarivanje.

Laserska zraka može rezati apsolutno sve: tkaninu, papir, drvo, šperploču, gumu; plastika, keramika, azbestne ploče, staklo, metalne ploče. Istodobno je moguće dobiti uredne rezove duž složenih profila. Kod rezanja zapaljivih materijala, mjesto rezanja se upuhuje strujom inertnog plina; rezultat je gladak, nespaljen rezni rub. Za rezanje se obično koriste laseri koji kontinuirano emitiraju. Potrebna snaga zračenja ovisi o materijalu i debljini izratka. Primjerice, CO2 laser od 200 W korišten je za rezanje ploča debljine 5 cm. Širina reza bila je samo 0,7 mm; Naravno, nije bilo piljevine.

Za rezanje metala potrebni su laseri snage nekoliko kilovata. Potrebna snaga može se smanjiti metodom rezanja plinskim laserom - kada se istovremeno s laserskom zrakom na površinu koju treba rezati usmjeri jaka struja kisika. Kada metal gori u struji kisika (zbog reakcija oksidacije metala koje se odvijaju u ovoj struji), oslobađa se značajna energija; Kao rezultat, može se koristiti lasersko zračenje snage samo 100-500 W. Osim toga, struja kisika otpuhuje talinu i produkte izgaranja metala iz zone rezanja.

Prvi primjer ove vrste rezanja je lasersko rezanje tkanina u tkaonici. Instalacija uključuje CO2 laser od 100 W, sustav za fokusiranje i pomicanje laserske zrake, računalo te uređaj za zatezanje i pomicanje tkiva. Tijekom procesa rezanja, zraka se kreće duž površine tkanine brzinom od 1 m/s. Promjer fokusirane svjetlosne točke je 0,2 mm. Pokretima zrake i samog tkiva upravlja računalo. Instalacija omogućuje, primjerice, krojenje materijala za 50 odijela unutar sat vremena. Rezanje se izvodi ne samo brzo, već i vrlo precizno; u ovom slučaju, rubovi reza su glatki i otvrdnuti. Drugi primjer je automatizirano rezanje limova od aluminija, čelika i titana u zrakoplovnoj industriji. Tako CO2 laser snage 3 kW reže lim od titana debljine 5 mm brzinom od 5 cm/s. Korištenjem mlaza kisika postiže se približno isti rezultat sa snagom zračenja od 100-300 W.

Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja jednostavno je. Koristite obrazac u nastavku

Studenti, diplomanti, mladi znanstvenici koji koriste bazu znanja u svom studiju i radu bit će vam vrlo zahvalni.

Objavljeno na http://www.allbest.ru/

Ministarstvo obrazovanja i znanosti Ruske Federacije. Savezna državna proračunska obrazovna ustanova visokog obrazovanja. Vladimirsko državno sveučilište nazvano po A.G. i N.G. Stoletov.

Odjel za fiziku i matematiku.

Sažetak na temu

“Lasersko bušenje rupa”

Završeno:

Učenik LT grupe - 115

Gordeeva Ekaterina

Vladimir, 2016. (enciklopedijska natuknica).

Uvod

Laserska zraka kao bušilica

Lasersko bušenje rupa u metalu

Bušenje nemetalnih materijala

Lasersko bušenje rupa u tvrdim površinama

Značajke laserskog bušenja s povećanom krhkošću

Zaključak

Bibliografija

Uvod

Trenutno laser uspješno obavlja niz tehnoloških operacija, a prije svega, kao što su rezanje, zavarivanje, bušenje rupa, toplinska obrada površine, crtanje, označavanje, graviranje itd., te u nekim slučajevima daje prednosti u odnosu na druge vrste obrade. Dakle, bušenje rupa u materijalu može se završiti brže, a pisanje različitih materijala je naprednije. Osim toga, s velikim uspjehom izvode se neke vrste operacija koje je prije bilo nemoguće izvesti zbog teške pristupačnosti. Na primjer, zavarivanje materijala i bušenje rupa može se vršiti kroz staklo u vakuumu ili atmosferi raznih plinova.

Riječ "laser" sastoji se od početnih slova engleske fraze Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, što prevedeno na ruski znači: pojačanje svjetlosti putem stimulirane emisije. Klasično se dogodilo da se pri opisivanju laserskih tehnologija obrade materijala glavna pozornost posvećuje samo samim laserima, principima njihova rada i tehničkim parametrima. Međutim, za provedbu bilo kojeg postupka laserske dimenzionalne obrade materijala, osim lasera, potreban je sustav za fokusiranje zrake, uređaj za kontrolu kretanja zrake po površini izratka ili uređaj za pomicanje proizvoda u odnosu na snop, sustav za ubrizgavanje plina, sustavi za optičko navođenje i pozicioniranje te softver za kontrolu procesa također su potrebni lasersko rezanje, graviranje itd. U većini slučajeva izbor parametara uređaja i sustava koji direktno opslužuju laser nije ništa manje važan od parametara samog lasera. Na primjer, za označavanje ležajeva promjera manjeg od 10 mm ili precizno lasersko točkasto zavarivanje, vrijeme utrošeno na pozicioniranje i fokusiranje proizvoda premašuje vrijeme graviranja ili zavarivanja za jedan do dva reda veličine (vrijeme potrebno za označavanje smjer je približno 0,5 s). Stoga, bez upotrebe sustava za automatsko pozicioniranje i fokusiranje, korištenje laserskih kompleksa u mnogim slučajevima postaje ekonomski nepraktično. Analogija laserskih sustava s automobilima pokazuje da laser obavlja funkcije motora. Koliko god motor bio dobar, auto neće krenuti bez kotača i svega ostalog.

Drugi važan čimbenik pri odabiru sustava laserske tehnologije je njihovo jednostavno održavanje. Kao što je praksa pokazala, operateri imaju niske kvalifikacije za servisiranje takve opreme. Jedan od razloga tome je što se laserski sustavi ugrađuju u većini slučajeva radi zamjene zastarjelih tehnoloških procesa (udarno i kemijsko označavanje proizvoda, mehaničko graviranje, ručno zavarivanje, ručno označavanje itd.). Menadžeri poduzeća koji moderniziraju svoju proizvodnju, u pravilu, iz etičkih razloga, zamjenjujući staru opremu novom, ostavljaju za sobom staro (doslovno i figurativno) uslužno osoblje. Stoga je za uvođenje laserskih tehnoloških sustava u proizvodnju u danim početnim uvjetima njegovog razvoja (u postsovjetskim republikama) potrebno osigurati najvišu moguću razinu automatizacije i jednostavnosti obuke. Ne treba zanemariti činjenicu da je plaća nekvalificiranog osoblja niža od plaće školovanog stručnjaka. Stoga je ekonomski isplativije kupiti složenu opremu s mogućnošću jednostavnog održavanja nego pozvati visokokvalificirano osoblje.

Stoga zadatak korištenja laserskih tehnologija u suvremenoj proizvodnji treba promatrati ne samo s gledišta tehničkih parametara samog lasera, već i uzimajući u obzir karakteristike opreme i softvera koji omogućuju korištenje specifičnih svojstava lasera za rješavanje određenog tehnološkog problema.

Svaki laserski sustav dizajniran za dimenzionalnu obradu materijala karakteriziraju sljedeći parametri:

Brzina obrade (rezanje, graviranje itd.);

Rezolucija;

Točnost obrade;

Veličina radnog polja;

Raspon materijala za obradu (željezni metali, obojeni metali, drvo, plastika itd.);

Raspon veličina i težina proizvoda namijenjenih preradi;

Konfiguracija proizvoda (na primjer, graviranje na ravnim, cilindričnim, valovitim površinama);

Potrebno vrijeme za promjenu obavljenih zadataka (promjena uzorka za graviranje, konfiguracija - linija rezanja, promjena obradnog materijala itd.);

Vrijeme za ugradnju i pozicioniranje proizvoda;

Parametri uvjeta okoline (raspon temperature, vlažnost, prašina) u kojima sustav može raditi;

Zahtjevi za osposobljenost servisnog osoblja.

Na temelju ovih parametara odabire se vrsta uređaja za skeniranje lasera i snopa, razvija se dizajn pričvršćivača proizvoda, razvija se razina automatizacije sustava u cjelini, postavlja se pitanje potrebe pisanja specijaliziranih programa za pripremu crteža. datoteke, linije za rezanje itd.

Osnovne tehničke karakteristike koje određuju prirodu tretmana su energetski parametri lasera - energija, snaga, gustoća energije, trajanje impulsa, prostorna i vremenska struktura zračenja, prostorna distribucija gustoće snage zračenja u točki fokusiranja, uvjeti fokusiranja, zračenje, zračenje, zračenje, zračenje, zračenje. fizička svojstva materijala.

Laserska zraka kao bušilica

Bušenje rupa u kamenu za satove - ovdje je laser započeo svoj rad. Govorimo o rubinima, koji se koriste u satovima kao klizni ležajevi. U proizvodnji takvih ležajeva potrebno je izbušiti rupe promjera samo 1-0,05 mm u rubinu - vrlo tvrdom i istovremeno krhkom materijalu. Dugi niz godina ova se operacija nakita izvodila na uobičajeni mehanički način pomoću svrdla izrađenih od tanke piano žice promjera 40-50 mikrona. Takva bušilica napravila je do 30 tisuća okretaja u minuti i istovremeno izvršila oko stotinu povratnih pokreta. Za bušenje jednog kamena potrebno je do 10-15 minuta.

Od 1964., niskoproduktivno mehaničko bušenje kamenja za satove uvelike je zamijenjeno laserskim bušenjem. Naravno, izraz "lasersko bušenje" ne treba shvatiti doslovno; Laserska zraka ne buši rupu - ona je buši, uzrokujući intenzivno isparavanje materijala. Danas je lasersko bušenje kamena za satove uobičajena praksa. U tu svrhu koriste se posebno laseri od neodimijskog stakla. Rupa u kamenu (s debljinom izratka od 0,5-1 mm) izrađuje se nizom nekoliko laserskih impulsa s energijom od 0,5-1 J. Produktivnost laserske instalacije u automatskom načinu rada je kamen u sekundi. To je tisuću puta veće od produktivnosti mehaničkog bušenja!

Ubrzo nakon rođenja, laser je dobio sljedeći zadatak, s kojim se jednako uspješno nosio: bušenje (probijanje) rupa u dijamantnim matricama. Možda ne znaju svi da se za proizvodnju vrlo tanke žice od bakra, bronce, volframa koristi tehnologija izvlačenja metala kroz rupu odgovarajućeg promjera. Takve rupe se buše u materijalima koji imaju posebno veliku tvrdoću, jer tijekom procesa izvlačenja žice promjer rupe mora ostati nepromijenjen. Poznato je da je dijamant najtvrđi. Stoga je najbolje provući tanku žicu kroz rupu u dijamantu – kroz takozvane dijamantne matrice. Samo uz pomoć dijamantnih matrica moguće je dobiti ultratanku žicu promjera samo 10 mikrona. Ali kako izbušiti tanku rupu u supertvrdom materijalu poput dijamanta? Vrlo je teško to učiniti mehanički, potrebno je i do deset sati da se mehanički izbuši jedna rupa u dijamantnoj matrici.

Ovako izgleda rupa u dijamantnoj matrici u presjeku. Laserski impulsi buše grubi kanal u dijamantnom izratku. Zatim ultrazvučnom obradom, brušenjem i poliranjem kanalu daju željeni profil. Žica dobivena provlačenjem kroz matricu ima promjer d

Ove uredne rupe promjera 0,3 mm izbušene su u keramičkoj ploči debljine 0,7 mm pomoću CO2 lasera

Laserima se u keramici buše vrlo tanke rupe promjera samo 10 mikrona. Imajte na umu da se takve rupe ne mogu dobiti mehaničkim bušenjem.

Nitko nije sumnjao da je bušenje poziv lasera. Ovdje laser zapravo nije imao dostojnih konkurenata, pogotovo kada se radilo o bušenju posebno tankih i posebno dubokih rupa, kada je potrebno bušiti rupe u vrlo krhkim ili vrlo tvrdim materijalima. Prošlo je relativno malo vremena i postalo je jasno da se laserska zraka može uspješno koristiti ne samo za bušenje, već i za mnoge druge operacije obrade materijala. Tako danas možemo govoriti o pojavi i razvoju nove tehnologije – lasera.

Lasersko bušenje rupa u metalu

Korištenje lasera kao alata za bušenje ima prednosti.

Ne dolazi do mehaničkog kontakta alata za bušenje i materijala, kao ni do loma i trošenja svrdla.

Povećava se točnost postavljanja rupa, budući da se optika koja se koristi za fokusiranje laserske zrake također koristi za usmjeravanje na željenu točku. Rupe mogu biti usmjerene u bilo kojem smjeru.

Postiže se veći omjer dubine i promjera bušenja nego kod drugih metoda bušenja.

Kod bušenja, kao i kod rezanja, svojstva materijala koji se obrađuje značajno utječu na laserske parametre potrebne za izvođenje operacije. Bušenje se provodi pulsirajućim laserima koji rade iu slobodnom načinu rada s trajanjem impulsa od oko 1 μs iu Q-sklopkom s trajanjem od nekoliko desetaka nanosekundi. U oba slučaja dolazi do toplinskog učinka na materijal, njegovog taljenja i isparavanja. Rupa raste u dubinu uglavnom zbog isparavanja, a u promjer zbog taljenja stijenki i protoka tekućine pod stvorenim viškom tlaka pare.

Obično se duboke rupe željenog promjera dobivaju upotrebom ponovljenih niskoenergetskih laserskih impulsa. U ovom slučaju, rupe se formiraju s manjim konusom i bolje su kvalitete od rupa dobivenih s većom energijom pojedinačnog impulsa. Izuzetak su materijali koji sadrže elemente koji mogu stvoriti visoki tlak pare. Dakle, mjed je vrlo teško zavariti pulsnim laserskim zračenjem zbog visokog sadržaja cinka, međutim, kod bušenja mjed ima neke prednosti, budući da atomi cinka značajno poboljšavaju mehanizam isparavanja.

Budući da višepulsni način rada omogućuje dobivanje rupa bolje kvalitete s potrebnom geometrijom i uz neznatno odstupanje od navedenih dimenzija, u praksi je ovaj način postao široko rasprostranjen pri bušenju rupa u tankim metalima i nemetalnim materijalima. Međutim, kada se buše rupe u debelim materijalima, preferiraju se pojedinačni visokoenergetski impulsi. Dijafragmiranje laserske zrake omogućuje dobivanje oblikovanih rupa, ali se ova metoda češće koristi pri obradi tankih filmova i nemetalnih materijala. U slučaju kada se lasersko bušenje izvodi u tankim limovima debljine manje od 0,5 mm, postoji određena unifikacija procesa, koja se sastoji u činjenici da se rupe promjera od 0,001 do 0,2 mm mogu napraviti u svim metalima na relativno male snage.

Bušenje rupa u metalu može se koristiti u brojnim slučajevima. Tako se uz pomoć pulsirajućih lasera može izvesti dinamičko balansiranje dijelova koji rotiraju velikom brzinom. Neravnoteža se odabire lokalnim taljenjem određenog volumena materijala. Laser se također može koristiti za postavljanje elektroničkih elemenata bilo lokalnim isparavanjem materijala ili općim zagrijavanjem. Velika gustoća snage, mala veličina točke i kratko trajanje impulsa čine laser idealnim alatom za ove namjene.

Laseri koji se koriste za bušenje rupa u metalu moraju osigurati gustoću snage reda veličine 107 - 108 W/cm2 u fokusiranom snopu. Bušenje rupa s metalnim svrdlima promjera manjeg od 0,25 mm težak je praktični zadatak, dok lasersko bušenje omogućuje dobivanje rupa promjera promjera valnoj duljini zračenja s prilično visokom točnošću postavljanja. Stručnjaci iz General Electrica (SAD) izračunali su da je lasersko bušenje rupa visoko ekonomski konkurentno u usporedbi s obradom elektronskim snopom. Trenutno se za bušenje rupa uglavnom koriste poluprovodnički laseri. Omogućuju frekvenciju ponavljanja impulsa do 1000 Hz i snagu u kontinuiranom načinu rada od 1 do 103 W, u pulsirajućem načinu rada do nekoliko stotina kilovata, a u načinu rada s Q-sklopkom do nekoliko megavata. Neki rezultati obrade takvim laserima dati su u tablici

	Debljina, mm	Promjer rupe, mm	Trajanje bušenje	Laserska energija,
		ulazni	slobodan dan
Ne hrđajući Čelik				10 impulsa
Čelik od nikla
Volfram
Molibden

Bušenje nemetalnih materijala

Bušenje rupa jedno je od prvih područja laserske tehnologije. Prvo, spaljivanjem rupa u raznim materijalima, eksperimentatori su ih koristili za procjenu energije zračenja laserskih impulsa. Trenutno proces laserskog bušenja postaje neovisni smjer laserske tehnologije. Materijali koji se mogu bušiti pomoću laserske zrake uključuju nemetale kao što su dijamanti, rubin, ferit, keramika itd., u kojima je bušenje rupa konvencionalnim metodama teško ili neučinkovito. Pomoću laserske zrake možete bušiti rupe različitih promjera. Za ovu operaciju koriste se sljedeće dvije metode. U prvoj metodi, laserska zraka se kreće duž zadane konture, a oblik rupe određen je putanjom relativnog kretanja. Ovdje se odvija proces rezanja, u kojem se izvor topline kreće određenom brzinom u zadanom smjeru: u ovom slučaju, u pravilu se koriste laseri s kontinuiranim valom, kao i oni pulsirajući, koji rade s povećanim ponavljanjem impulsa stopa.

U drugoj metodi, nazvanoj projekcija, obrađena rupa prati oblik laserske zrake kojoj se pomoću optičkog sustava može dati bilo koji presjek. Metoda projekcije bušenja rupa ima neke prednosti u odnosu na prvu. Dakle, ako na putanju snopa postavite dijafragmu (masku), onda na taj način možete odrezati njegov periferni dio i dobiti relativno jednoliku raspodjelu intenziteta po presjeku snopa. Zahvaljujući tome, granica ozračene zone postaje oštrija, konusnost otvora se smanjuje, a kvaliteta se poboljšava.

Postoji niz tehnika koje vam omogućuju da dodatno odaberete dio rastaljenog materijala iz rupe koja se obrađuje. Jedan od njih je stvaranje viška tlaka komprimiranim zrakom ili drugim plinovima, koji se dovode u zonu bušenja pomoću mlaznice koaksijalne s laserskim zračenjem. Ovom metodom izbušene su rupe promjera 0,05-0,5 mm u keramičkim pločama debljine do 2,5 mm pomoću CO2 lasera koji radi u kontinuiranom načinu rada.

Bušenje rupa u tvrdoj keramici je težak zadatak: konvencionalna metoda zahtijeva dijamantni alat, dok druge postojeće metode imaju poteškoće povezane s veličinom rupe u promjeru, koja je jednaka desetinkama milimetra. Ove poteškoće su posebno uočljive kada je debljina ploče koja se obrađuje veća od promjera rupe. Omjer dubine rupe (debljine materijala) i njenog promjera mjerilo je kvalitete izrade tankih rupa; to je 2:1 za konvencionalno bušenje i oko 4:1 za ultrazvučnu metodu koja se koristi pri bušenju keramike i drugih vatrostalnih materijala.

Laserska metoda bušenja ove klase materijala omogućuje postizanje boljeg omjera uz vrlo visoku točnost postavljanja rupa i relativno manje vremena. Dakle, prilikom laserskog bušenja polikristalne aluminijeve keramike visoke gustoće, rubinski laser s pulsnom energijom od 1,4 J, fokusiranom lećom sa žarišnom duljinom od 25 mm na površini diska i osiguravajući gustoću snage od oko 4 Upotrijebljeno je -106 W/cm2. Za bušenje keramičkog diska debljine 3,2 mm u prosjeku je bilo potrebno 40 impulsa s brzinom ponavljanja od 1 Hz. Trajanje laserskog impulsa bilo je 0,5 ms. Dobivene rupe su sužene s promjerom od oko 0,5 mm na ulazu i 0,1 mm na izlazu. Vidljivo je da je omjer dubine i prosječnog promjera rupe oko 11:1, što je znatno više od sličnog omjera za druge metode bušenja rupa. Za jednostavne materijale ovaj omjer tijekom laserskog bušenja može biti 50:1.

Za uklanjanje produkata izgaranja i tekuće faze iz zone bušenja koristi se propuhivanje zrakom ili drugim plinovima. Učinkovitije puhanje proizvoda nastaje kombinacijom puhanja s prednje strane i vakuuma sa stražnje strane uzorka. Slična shema korištena je za bušenje rupa u keramici debljine do 5 mm. Međutim, učinkovito uklanjanje tekuće faze u ovom slučaju događa se tek nakon formiranja prolazne rupe.

U tablici Na slici 7 prikazani su parametri rupa u nekim nemetalnim materijalima i načini njihove obrade.

Materijal	Parametri rupa	Način obrade
	Promjer, mm	Dubina, mm	Omjer dubine i promjera	energija, J	Trajanje pulsa	Gustoća toka, W/cm2	Broj impulsa po rupi
Keramika

Lasersko bušenje rupa u tvrdim površinama

Lasersko bušenje rupa karakteriziraju fizikalni procesi kao što su zagrijavanje, isparavanje i taljenje materijala. Pretpostavlja se da se rupa povećava u dubinu kao rezultat isparavanja, au promjeru kao rezultat taljenja stijenki i istiskivanja tekućine prekomjernim tlakom pare.

Za izradu preciznih rupa s tolerancijom od oko 2 µm koriste se laseri s vrlo kratkim impulsima u rasponu ns i ps. Omogućujući vam kontrolu promjera rupe na određenoj razini, tj. ne dovodeći do zagrijavanja i taljenja stijenki, koje su odgovorne za rast promjera otvora, već do isparavanja materijala iz čvrste faze. Također, korištenjem lasera s ns i ps rasponima impulsa može se značajno smanjiti prisutnost skrutnute tekuće faze na bočnim površinama otvora.

Trenutačno postoji nekoliko metoda za izvođenje laserskog bušenja rupa: bušenje s jednim impulsom koristi jedan impuls kojim se izbuši rupa. Prednosti ove metode su brzina. Nedostaci: visoka energija impulsa, mala debljina i kanonski oblik rupe zbog smanjenja prijenosa toplinske energije s povećanjem dubine rupe.

Kod udarnog bušenja rupa nastaje pod utjecajem više laserskih impulsa beznačajnog trajanja i energije.

Prednosti: mogućnost stvaranja dubljih rupa (oko 100 mm), dobivanje rupa malog promjera. Nedostatak ove metode je duži proces bušenja.

Prstenasto bušenje nastaje pod utjecajem nekoliko laserskih impulsa. Najprije laserski čekić izbuši početnu rupu. Zatim povećava početnu rupu pomičući se u sve većoj kružnoj putanji na obratku nekoliko puta. Većina rastaljenog materijala se istiskuje iz rupe prema dolje. Spiralno bušenje, za razliku od kružnog bušenja, ne uključuje izradu početne rupe. Već od prvih impulsa, laser se kreće kružnom putanjom po materijalu. Ovim pokretom dolazi do velike količine materijala. Krećući se poput spiralnih stepenica, laser produbljuje rupu. Nakon što laser prođe kroz materijal, može se napraviti još nekoliko krugova. Osmišljeni su za proširenje donje strane rupe i zaglađivanje rubova. Spiralno bušenje proizvodi vrlo velike i duboke rupe visoke kvalitete. Prednosti: dobivanje velikih i dubokih rupa visoke kvalitete.

Prednosti laserskog bušenja: mogućnost izrade malih rupa (manjih od 100 mikrona), potreba za bušenjem rupa pod kutom, bušenje rupa u vrlo tvrdim materijalima, mogućnost izrade neokruglih rupa, visoka produktivnost procesa, nizak toplinski učinak na materijalu (sa smanjenjem trajanja impulsa, zagrijavanje smanjuje materijal), beskontaktna metoda koja omogućuje bušenje lomljivih materijala (dijamant, porculan, ferit, safirno staklo, staklo), visoka automatizacija procesa, dug vijek trajanja i stabilnost procesa.

Ovaj rad je posvećen traženju optimalnih načina laserskog bušenja rupa na različitim tvrdim površinama.

Za provođenje pokusa korišten je infracrveni pulsirajući Nd:YAG laser valne duljine od 1064 nm. S maksimalnom snagom lasera od 110 W, brzinom ponavljanja impulsa od 10 kHz i trajanjem impulsa od 84 ns, rupe u ovom radu proizvedene su udarnim bušenjem. Tijekom laserskog bušenja snaga laserskog zračenja varirala je od 3,7 W do 61,4 W, a promjer laserske mrlje na površini uzorka varirao je od 2 mm do 4 mm.

Lasersko bušenje rupa provedeno je na sljedećim tvrdim površinama: plastika (žuta), karbonska vlakna, aluminij, debljine 1, 22, 3 mm, redom. lasersko bušenje hole metal

Na kvalitetu laserskog površinskog bušenja značajno utječu sljedeći parametri: prosječna snaga laserskog zračenja, promjer laserske točke na površini uzorka, fizikalna svojstva materijala (koeficijent apsorpcije laserskog zračenja površinom, temperatura taljenja), valna duljina laserskog zračenja. , trajanje impulsa i metoda laserskog bušenja (jednostruki puls, udarno bušenje, itd.).

Tablica 1 prikazuje načine laserskog bušenja na različitim tvrdim površinama.

Načini za lasersko bušenje rupa na različitim površinama

Lasersko bušenje vrlo lomljivih materijala

Lasersko bušenje naširoko se koriste za izradu rupa ne samo u tvrdim i supertvrdim materijalima, već iu materijalima karakteriziranim povećanom krhkošću.

Za lasersko bušenje rupa Trenutno koriste instalaciju Kvant-11, stvorenu na temelju pulsirajućeg YAG-Nd lasera. Lasersko zavarivanje također se temelji na djelovanju zavarivanja fokusiranog zračenja pulsirajućeg lasera. Štoviše, koriste se i šavno i točkasto zavarivanje

Glavni procesi tijekom laser Prilikom bušenja nemetalnih materijala, kao i kod rezanja, dolazi do zagrijavanja, taljenja i isparavanja iz zone laserskog zračenja. Da bi se osigurali ti procesi, potrebna je gustoća snage od 106 - 107 W/cm2 koju stvara optički sustav u žarištu. U tom slučaju, rupa raste u dubinu zbog isparavanja materijala; također dolazi do taljenja stijenki i izbacivanja tekuće frakcije zbog stvorenog viška tlaka pare.Domaća industrija trenutno široko koristi lasersko bušenje rupa u dijamantima, što omogućuje visoku preciznost i kontrolu nad nastankom rupa tijekom procesa bušenja.

Bušenje rupa metalnim svrdlima promjera manjeg od 0,25 mm težak je praktični zadatak, dok lasersko bušenje omogućuje vam da dobijete rupe promjera razmjernog valnoj duljini zračenja, s prilično visokom točnošću postavljanja.

Iz eksperimenata je poznato da su tehničke karakteristike i značajke preciznog laserskog rezanja tankih metalnih ploča općenito određene istim uvjetima i čimbenicima kao i tehničke karakteristike procesa višepulsno lasersko bušenje . Prosječna širina proreza u tankim metalnim pločama je obično 30 - 50 mikrona duž cijele duljine uzorka, njihove stijenke su gotovo paralelne, a površina ne sadrži velike nedostatke ili strane uključke. Jedna od značajki rezanja pulsnim zračenjem je mogućnost takozvanog efekta kanaliziranja. Ovaj učinak se izražava u uvlačenju visokokvalitetne (difrakcijske) zrake u kanal formiran prethodnim impulsima kroz ponovnu refleksiju od njegove stijenke. Formiranje novog kanala počinje nakon što se cijela difrakcijska zraka pomakne izvan obrisa prethodne. Ovaj proces određuje konačnu hrapavost stijenke rezanja i može stabilizirati točnost rezanja kompenzirajući nestabilnost uzorka tijekom višeprolazne obrade. U tom slučaju hrapavost izrezanih rubova obično nije prelazila 4 - 5 mikrona, što se može smatrati sasvim zadovoljavajućim.

Laseri također izvode takvu operaciju kao što je gruba završna obrada istrošenih matrica na sljedeći veći promjer prema standardu. Ako je s mehaničkim bušenjem ova operacija trajala oko 20 sati, onda s Kod laserskog bušenja potrebno je samo nekoliko desetaka impulsa. Ukupni vremenski interval je oko 15 minuta za grubu obradu jedne matrice.

Bušenje rupa je možda jedno od prvih područja laserske tehnologije. Trenutno proces Lasersko bušenje postaje samostalno područje laserske tehnike i zauzima značajan udio u domaćoj i stranoj industriji. Materijali koji se mogu bušiti pomoću laserske zrake uključuju nemetale kao što su dijamanti, rubin, ferit, keramika itd., u kojima je bušenje rupa konvencionalnim metodama teško ili neučinkovito.

Međutim, kada se buše rupe u debelim materijalima, preferiraju se pojedinačni visokoenergetski impulsi. Dijafragmiranje laserske zrake omogućuje dobivanje oblikovanih rupa, ali se ova metoda češće koristi pri obradi tankih filmova i nemetalnih materijala. U tom slučaju, Do kada l lasersko bušenje se proizvodi u tankim limovima debljine manje od 0,5 mm, postoji određena unifikacija procesa, koja se sastoji u činjenici da se rupe promjera od 0,001 do 0,2 mm mogu proizvesti u svim metalima pri relativno malim snagama. Za velike debljine, prema sl. 83, nelinearnost se pojavljuje zbog efekta zaslona.

Još ranije je primijećeno da uporaba fleksibilnih PCB-a povećava njihovu pouzdanost, smanjuje vrijeme sastavljanja uređaja za stotine sati i daje dobitak u volumenu i težini za 2-4 puta u usporedbi s uporabom krutih PCB-a u MEA. Sada se prethodna prepreka u razvoju fleksibilnih PCB-a, naime dobro poznati konzervativizam dizajnera naviknutih na rad s konvencionalnim PCB-ima, može smatrati prijeđenom fazom. Istovremeno, zadatak smanjenja mehaničkih naprezanja između PCB-a i LSI-ja instaliranih na njemu u držaču kristala je pojednostavljen, a također postaje moguće dobiti lasersko bušenje subminijaturnih rupa promjera 125 mikrona (umjesto 800 mikrona u konvencionalnim PCB-ima) za međuslojno prebacivanje kontinuiranim punjenjem bakrom. Konačno, fleksibilni poliimidni PCB je proziran, što vam omogućuje vizualni pregled svih lemljenih spojeva u svakom sloju pod pažljivo odabranim uvjetima osvjetljenja.

Zaključak

Zaključno, želio bih se zadržati na nekim općim pitanjima uvođenja laserskih tehnologija u modernu proizvodnju.

Prva faza izrade laserske tehnološke instalacije je izrada tehničke specifikacije. U mnogim slučajevima kupci pokušavaju igrati na sigurno i uključuju karakteristike koje daleko premašuju stvarne proizvodne potrebe. Kao rezultat toga, trošak opreme povećava se za 30-50%. Paradoksalno, razlog tome je u pravilu relativno visoka cijena laserskih sustava. Mnogi poslovni lideri tvrde sljedeće:

“...ako kupim novu skupu opremu, onda bi njezine karakteristike trebale prelaziti norme koje su trenutno potrebne, “možda” će mi jednom zatrebati...”. Kao rezultat toga, potencijalne mogućnosti opreme nikada nisu iskorištene, a njezino vrijeme povrata se povećava.

Primjer ovog pristupa je prijelaz s mehaničkog označavanja dijelova na lasersko označavanje. Glavni kriteriji za označavanje su kontrast natpisa i otpornost na habanje. Kontrast je određen omjerom širine i dubine linije graviranja. Minimalna širina linije za mehaničko graviranje je približno 0,3 mm. Da bi se dobio kontrastni natpis, njegova dubina bi trebala biti oko 0,5 mm. Stoga se u mnogim slučajevima pri izradi tehničkih specifikacija za lasersku instalaciju ti parametri uzimaju u obzir. Ali širina linije za lasersko graviranje je 0,01-0,03 mm, odnosno dubina natpisa može biti 0,05 mm, tj. red veličine manje nego kod mehaničkih. Stoga se odnos između snage lasera i vremena označavanja može optimizirati u odnosu na cijenu sustava. Time se smanjuje cijena laserskog sustava, a time i vrijeme povrata.

Uvođenje laserskih tehnologija u mnogim slučajevima omogućuje rješavanje "starih" problema temeljno novim metodama. Klasičan primjer toga je postavljanje zaštitnih natpisa, pečata i sl. na proizvodima kako bi se osigurala zaštita od krivotvorenja. Mogućnosti laserske tehnologije omogućuju prepoznavanje sigurnosnog natpisa po jednom retku u natpisu. Mogućnost korištenja kriptografskih metoda omogućuje implementaciju "dinamičke" zaštite od krivotvorenja, tj. dok se održava cjelokupni obrazac, nakon određenog vremena mijenjaju se neki elementi, prepoznatljivi samo stručnjacima ili posebnoj opremi. Nedostupna metodama mehaničkog krivotvorenja je mogućnost stvaranja malog ruba (3-10 mikrona) laserom od metalnih emisija na rubovima linije graviranja. Integrirano korištenje takvih tehnika smanjuje vjerojatnost krivotvorenja i čini ga ekonomski neisplativim.

Uvođenje laserskih tehnologija na ovom stupnju tehnološkog razvoja (prijelaz iz “divljeg” kapitalizma u normalnu proizvodnju) samo je jedna od opcija za početak formiranja onoga što se naziva visokotehnološka proizvodnja. Ona mala poduzeća koja koriste nekoliko ovakvih laserskih sustava potvrdila su zakon dijalektike prijelaza kvantitete u kvalitetu. Nova oprema zahtijeva temeljno nove metode servisiranja, što obično zahtijeva povećanu pozornost osoblja i održavanje "čistoće" u prostoriji u kojoj se nalazi. Oni. Postoji prijelaz na kvalitativno novu razinu kulture proizvodnje. U ovom slučaju, obično se smanjuje broj zaposlenih, a menadžeri poduzeća počinju rješavati pitanja organizacije rada ne „radnog kolektiva“, već optimizacije rada poduzeća, u kojem su zaposlenici samo sastavni dio tehnološki proces. Bez obzira na to hoće li se laserska tehnologija u budućnosti koristiti u ovoj proizvodnji ili ne, stečeno iskustvo i formirana kultura neće nigdje nestati. To je ono što vanjski promatrači obično nazivaju tehnološkom ili znanstveno-tehničkom revolucijom, iako se zapravo radi o normalnom evolucijskom procesu. Povijest razvoja mnogih velikih tehnoloških tvrtki pokazuje da su u nekom trenutku tijekom početnih faza razvoja sve prošle kroz sličnu prijelaznu fazu. Može se pokazati da smo trenutno na stupnju tehnološkog razvoja gdje će relativno mala ulaganja u nove tehnologije sada dovesti do velikih povrata u budućnosti. U sinergetici, znanosti o samoorganizirajućim sustavima, takva situacija podliježe zakonu “leptira” (R. Bradbury “And the thunder strick...”), koji opisuje proces kada male promjene u prošlosti ili sadašnjosti dovedu do do globalnih posljedica u budućnosti.

Popis korištene literature

1. Rykalin N.N. Laserska obrada materijala. M., Strojarstvo, 1975, 296 str.

2. Grigoryants A.G., Shiganov I.N., Misyurov A.I. Tehnološki procesi laserske obrade: Udžbenik. priručnik za sveučilišta / Ed. A.G. Grigorijanci. - M.: Izdavačka kuća MSTU im. N.E. Bauman, 2006. -664 str.

3. Krylov K.I., Prokopenko V.T., Mitrofanov A.S. Primjena lasera u strojarstvu i instrumentarstvu. - L., Strojarstvo. Leningr. odjel, 1978., 336 str.

Objavljeno na Allbest.ru

...

Slični dokumenti

Razvoj stroja za bušenje rupa u hrbatu knjižnog bloka tiskanih materijala. Analiza postojeće opreme za bušenje rupa, njeni nedostaci. Izrada tehnološke sheme stroja i izvedbe bušaće glave.

diplomski rad, dodan 29.07.2010


Faze razvoja alata za bušenje rupa u dijelovima: postavljanje obratka u vodoravnoj ravnini na površini, odabir opreme za tehnološki proces, izračunavanje uvjeta rezanja, grešaka u proizvodnji i točnosti učvršćenja.

kolegij, dodan 16.11.2010


Tehnološke osnove procesa bušenja rupa. Vrste strojeva i njihove glavne komponente. Utjecaj materijala i geometrijskih elemenata svrdla. Promjena geometrijskih parametara reznog dijela svrdla. Osnovni načini dorade za izradu svrdla.

diplomski rad, dodan 30.09.2011


Povijest strojeva za rezanje metala. Svrha bušenja je postupak izrade rupa u različitim materijalima tijekom njihove obrade, čija je svrha izrada rupa za narezivanje navoja, upuštanje i razvrtanje. Osnovne vrste provlačenja.

prezentacija, dodano 05.10.2016


Glavne poteškoće obrade rupa. Mogućnosti postavljanja za operacije dubokog bušenja. Funkcije tekućine za rezanje, metode njezine opskrbe. Vrste dubokog bušenja. Formiranje zadovoljavajućih strugotina i njihovo uklanjanje iz rupe.

priručnik za obuku, dodan 12/08/2013


Opis tehnoloških operacija - bušenje i razvrtanje za dobivanje rupa u dijelu jig plate. Izbor alatnog stroja za njegovu obradu. Načelo njegovog rada i proračun točnosti. Određivanje uvjeta rezanja i sile stezanja.

kolegij, dodan 17.01.2013


Izrada rupa u čvrstom metalu bušenjem, preciznost njihove obrade, set alata; razred hrapavosti površine. Načini bušenja, upuštanja, razvrtanja. Izrada sheme stezanja dijela; proračun pogreške pozicioniranja i sile stezanja.

laboratorijski rad, dodan 29.10.2014


Bušenje, razvrtanje, upuštanje i razvrtanje rupa u velikim i teškim dijelovima. Marke materijala preporučenih za glodalice, njihove karakteristike. Proračun uvjeta rezanja za izradu uzdužnog tokarenja čelične osovine.

test, dodan 21.11.2010


Laserska tehnologija. Princip rada lasera. Osnovna svojstva laserske zrake. Monokromatičnost laserskog zračenja. Njegova snaga. Gigantski impuls. Primjena laserske zrake u industriji, tehnici, medicini. Holografija.

sažetak, dodan 23.11.2003


Bušenje je proces izrade rupa u čvrstom materijalu pomoću alata koji se zove svrdlo. Određivanje glavnih čimbenika koji utječu na točnost tehnološkog procesa, postojeća kretanja: rotacijska i translacijska usmjerena.

Laserske tehnologije sposobne su igrati sve važniju ulogu u industrijskoj obradi materijala. Uspješno izvode zahvate rezanja, zavarivanja, bušenja, toplinske površinske obrade, piskanja i druge operacije. Prednosti toga su veća produktivnost, savršena kvaliteta, jedinstvenost operacija koje se izvode na nedostupnim mjestima ili vrlo malim površinama. Automatski sustavi za pozicioniranje i fokusiranje laserskih kompleksa čine njihovu primjenu još učinkovitijom, a jednostavnost rukovanja stvara preduvjete za njihovu široku implementaciju u proizvodne procese

S N. Kolpakov, A.A. Prihvatljiv,
Alt Laser LLC, Kharkov

Trenutno se laserom uspješno izvode brojne tehnološke operacije, prije svega kao što su rezanje, zavarivanje, bušenje rupa, toplinska obrada površine, crtanje, označavanje, graviranje itd., au nekim slučajevima daje prednosti u odnosu na druge vrste obrade. Tako se bušenje rupa u materijalima može brže izvršiti, a iscrtavanje različitih materijala je naprednije. Osim toga, neke vrste operacija koje su prije bile nemoguće zbog povećanog intenziteta rada izvode se s velikim uspjehom. Na primjer, zavarivanje materijala i bušenje rupa može se provoditi kroz staklo u vakuumu ili atmosferi raznih plinova

Industrijska obrada materijala postala je jedno od područja u kojima se laseri najviše koriste. Prije pojave lasera, glavni izvori topline za obradu bili su plinski plamenik, pražnjenje električnog luka, plazma luk i elektronski snop. S pojavom lasera koji emitiraju veliku energiju, postalo je moguće stvoriti velike gustoće svjetlosnog toka na površini koja se obrađuje. Uloga lasera kao izvora svjetlosti, koji rade u kontinuiranom, pulsirajućem ili velikom pulsu, je osigurati na površini materijala koji se obrađuje dovoljnu gustoću snage za njegovo zagrijavanje, taljenje ili isparavanje, što je osnova laserske tehnologije.

Trenutno se laserom uspješno izvode brojne tehnološke operacije, prije svega kao što su rezanje, zavarivanje, bušenje rupa, toplinska obrada površine, crtanje, označavanje, graviranje itd., au nekim slučajevima daje prednosti u odnosu na druge vrste obrade. Tako se bušenje rupa u materijalima može brže izvršiti, a iscrtavanje različitih materijala je naprednije. Osim toga, s velikim uspjehom izvode se neke vrste operacija koje je prije bilo nemoguće izvesti zbog teške pristupačnosti. Na primjer, zavarivanje materijala i bušenje rupa može se vršiti kroz staklo u vakuumu ili atmosferi raznih plinova.

Riječ "laser" sastoji se od početnih slova engleske fraze Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, što prevedeno na ruski znači: pojačanje svjetlosti putem stimulirane emisije . Klasično se dogodilo da se pri opisivanju laserskih tehnologija obrade materijala glavna pozornost posvećuje samo samim laserima, principima njihova rada i tehničkim parametrima. Međutim, za provedbu bilo kojeg postupka laserske dimenzionalne obrade materijala, osim lasera, potreban je sustav za fokusiranje zrake, uređaj za kontrolu kretanja zrake po površini izratka ili uređaj za pomicanje proizvoda u odnosu na snop, sustav za ubrizgavanje plina, sustavi za optičko navođenje i pozicioniranje te upravljački softver također su potrebni procesi laserskog rezanja, graviranja itd. U većini slučajeva ništa manje važan nije ni izbor parametara uređaja i sustava koji direktno opslužuju laser nego parametri samog lasera. Na primjer, za označavanje ležajeva promjera manjeg od 10 mm ili precizno lasersko točkasto zavarivanje, vrijeme potrošeno na pozicioniranje i fokusiranje proizvoda premašuje vrijeme graviranja ili zavarivanja za jedan do dva reda veličine (vrijeme potrebno za označavanje ležaja je otprilike 0,5 s). Stoga, bez upotrebe sustava za automatsko pozicioniranje i fokusiranje, korištenje laserskih kompleksa u mnogim slučajevima postaje ekonomski nepraktično. Analogija laserskih sustava s automobilima pokazuje da laser obavlja funkcije motora. Koliko god motor bio dobar, auto neće krenuti bez kotača i svega ostalog.

Drugi važan čimbenik pri odabiru sustava laserske tehnologije je njihovo jednostavno održavanje. Kao što je praksa pokazala, operateri imaju niske kvalifikacije za servisiranje takve opreme. Jedan od razloga tome je što se laserski sustavi ugrađuju u većini slučajeva radi zamjene zastarjelih tehnoloških procesa (udarno i kemijsko označavanje proizvoda, mehaničko graviranje, ručno zavarivanje, ručno označavanje itd.). Menadžeri poduzeća koji moderniziraju svoju proizvodnju, u pravilu, iz etičkih razloga, zamjenjujući staru opremu novom, ostavljaju za sobom staro (doslovno i figurativno) uslužno osoblje. Stoga je za uvođenje laserskih tehnoloških sustava u proizvodnju u danim početnim uvjetima njegovog razvoja (u postsovjetskim republikama) potrebno osigurati najvišu moguću razinu automatizacije i jednostavnosti obuke. Ne treba zanemariti činjenicu da je plaća nekvalificiranog osoblja niža od plaće školovanog stručnjaka. Stoga je ekonomski isplativije kupiti složenu opremu s mogućnošću jednostavnog održavanja nego pozvati visokokvalificirano osoblje.

Stoga zadatak korištenja laserskih tehnologija u suvremenoj proizvodnji treba promatrati ne samo s gledišta tehničkih parametara samog lasera, već i uzimajući u obzir karakteristike opreme i softvera koji omogućuju korištenje specifičnih svojstva lasera za rješavanje određenog tehnološkog problema.

Svaki laserski sustav dizajniran za dimenzionalnu obradu materijala karakteriziraju sljedeći parametri:

• brzina obrade (rezanje, graviranje itd.);
• rezolucija;
• točnost obrade;
• veličina radnog polja;
• raspon materijala za obradu (željezni metali, obojeni metali, drvo, plastika itd.);
• raspon veličina i težina proizvoda namijenjenih preradi;
• konfiguracija proizvoda (na primjer, graviranje na ravnim, cilindričnim, valovitim površinama);
• potrebno vrijeme za promjenu obavljenih zadataka (promjena uzorka za graviranje, konfiguracije linije rezanja, promjena obradnog materijala itd.);
• vrijeme ugradnje i pozicioniranja proizvoda;
• parametri uvjeta okoline (raspon temperature, vlažnost, prašina) u kojima sustav može raditi;
• zahtjevi za kvalifikacijama servisnog osoblja.

Na temelju ovih parametara odabire se vrsta uređaja za skeniranje lasera i snopa, razvija se dizajn pričvršćivača proizvoda, razvija se razina automatizacije sustava u cjelini, postavlja se pitanje potrebe pisanja specijaliziranih programa za pripremu crteža. datoteke, linije za rezanje itd.

Glavne tehničke karakteristike koje određuju prirodu obrade su energetski parametri lasera - energija, snaga, gustoća energije, trajanje impulsa, prostorna i vremenska struktura zračenja, prostorna raspodjela gustoće snage zračenja u točki fokusiranja, uvjeti fokusiranja, zračenje, zračenje, zračenje, zračenje, zračenje. fizička svojstva materijala (reflektivnost, termofizička svojstva, talište, itd.).

Lasersko bušenje rupa u metalu

Korištenje lasera kao alata za bušenje ima prednosti.

Ne dolazi do mehaničkog kontakta alata za bušenje i materijala, kao ni do loma i trošenja svrdla.

Povećava se točnost postavljanja rupa, budući da se optika koja se koristi za fokusiranje laserske zrake također koristi za usmjeravanje na željenu točku. Rupe mogu biti usmjerene u bilo kojem smjeru.

Postiže se veći omjer dubine i promjera bušenja nego kod drugih metoda bušenja.

Kod bušenja, kao i kod rezanja, svojstva materijala koji se obrađuje značajno utječu na laserske parametre potrebne za izvođenje operacije. Bušenje se provodi pulsirajućim laserima koji rade iu slobodnom načinu rada s trajanjem impulsa od oko 1 μs iu Q-sklopkom s trajanjem od nekoliko desetaka nanosekundi. U oba slučaja dolazi do toplinskog učinka na materijal, njegovog taljenja i isparavanja. Rupa raste u dubinu uglavnom zbog isparavanja, au promjeru - zbog taljenja stijenki i protoka tekućine pod stvorenim viškom tlaka pare.

Obično se duboke rupe željenog promjera dobivaju upotrebom ponovljenih niskoenergetskih laserskih impulsa. U ovom slučaju, rupe se formiraju s manjim konusom i bolje su kvalitete od rupa dobivenih s većom energijom pojedinačnog impulsa. Izuzetak su materijali koji sadrže elemente koji mogu stvoriti visoki tlak pare. Dakle, mjed je vrlo teško zavariti pulsnim laserskim zračenjem zbog visokog sadržaja cinka, međutim, kod bušenja mjed ima neke prednosti, budući da atomi cinka značajno poboljšavaju mehanizam isparavanja.

Budući da višepulsni način rada omogućuje dobivanje rupa bolje kvalitete s potrebnom geometrijom i uz neznatno odstupanje od navedenih dimenzija, u praksi je ovaj način postao široko rasprostranjen pri bušenju rupa u tankim metalima i nemetalnim materijalima. Međutim, kada se buše rupe u debelim materijalima, preferiraju se pojedinačni visokoenergetski impulsi. Dijafragmiranje laserske zrake omogućuje dobivanje oblikovanih rupa, ali se ova metoda češće koristi pri obradi tankih filmova i nemetalnih materijala. U slučaju kada se lasersko bušenje izvodi u tankim limovima debljine manje od 0,5 mm, postoji određena unifikacija procesa, koja se sastoji u činjenici da se rupe promjera od 0,001 do 0,2 mm mogu napraviti u svim metalima na relativno male snage.

Bušenje rupa u metalu može se koristiti u brojnim slučajevima. Tako se uz pomoć pulsirajućih lasera može izvesti dinamičko balansiranje dijelova koji rotiraju velikom brzinom. Neravnoteža se odabire lokalnim taljenjem određenog volumena materijala. Laser se također može koristiti za postavljanje elektroničkih elemenata bilo lokalnim isparavanjem materijala ili općim zagrijavanjem. Velika gustoća snage, mala veličina točke i kratko trajanje impulsa čine laser idealnim alatom za ove namjene.

Laseri koji se koriste za bušenje rupa u metalu moraju osigurati gustoću snage reda veličine 10 7 -10 8 W/cm 2 u fokusiranom snopu. Bušenje rupa s metalnim svrdlima promjera manjeg od 0,25 mm težak je praktični zadatak, dok lasersko bušenje omogućuje dobivanje rupa promjera promjera valnoj duljini zračenja s prilično visokom točnošću postavljanja. Stručnjaci iz General Electrica (SAD) izračunali su da je lasersko bušenje rupa visoko ekonomski konkurentno u usporedbi s obradom elektronskim snopom (tablica 1). Trenutno se za bušenje rupa uglavnom koriste poluprovodnički laseri. Omogućuju brzinu ponavljanja impulsa do 1000 Hz i snagu u kontinuiranom načinu rada od 1 do 10 3 W, u pulsirajućem načinu rada - do stotina kilovata, a u načinu rada s Q-sklopkom - do nekoliko megavata. Neki rezultati obrade takvim laserima dati su u tablici. 2.

Lasersko zavarivanje metala

Lasersko zavarivanje imalo je dvije faze u svom razvoju. U početku je razvijeno točkasto zavarivanje. To je objašnjeno dostupnošću snažnih pulsirajućih lasera u čvrstom stanju u to vrijeme. Trenutno, s dostupnošću snažnih plinskih CO 2 i Nd:YAG lasera u čvrstom stanju koji pružaju kontinuirano i pulsno-kontinuirano zračenje, moguće je zavarivanje šavova s ​​dubinom prodiranja do nekoliko milimetara. Lasersko zavarivanje ima brojne prednosti u usporedbi s drugim vrstama zavarivanja. Uz visoku gustoću svjetlosnog toka i optički sustav, lokalno prodiranje moguće je u danoj točki s velikom točnošću. Ova okolnost omogućuje zavarivanje materijala u teško dostupnim područjima, u vakuumu ili komori ispunjenoj plinom ako ima prozore prozirne za lasersko zračenje. Zavarivanje, na primjer, mikroelektroničkih elemenata u komori s atmosferom inertnog plina je od posebnog praktičnog interesa, jer u tom slučaju nema oksidacijskih reakcija.

Zavarivanje dijelova odvija se pri znatno nižim gustoćama snage od rezanja. To se objašnjava činjenicom da zavarivanje zahtijeva samo zagrijavanje i taljenje materijala, tj. potrebne su gustoće snage koje su još uvijek nedostatne za intenzivno isparavanje (10 5 -10 6 W/cm 2), s trajanjem impulsa od oko 10 - 3 -10 -4 Sa. Budući da je lasersko zračenje usmjereno na materijal koji se obrađuje površinski izvor topline, toplinska vodljivost prenosi toplinu u dubinu dijelova koji se zavaruju, a zona prodiranja se mijenja tijekom vremena s pravilno odabranim načinom zavarivanja. U slučaju nedovoljnih gustoća snage dolazi do nedostatka prodiranja zavarene zone, a kod velikih gustoća snage dolazi do isparavanja metala i stvaranja rupa.

Zavarivanje se može izvesti na plinskom laserskom rezaču pri nižim snagama i uz slabo ubrizgavanje inertnog plina u zonu zavarivanja. Sa CO 2 laserom snage oko 200 W moguće je zavarivati ​​čelik debljine do 0,8 mm brzinom od 0,12 m/min; Kvaliteta šava nije lošija nego kod obrade elektronskim snopom. Zavarivanje elektronskim snopom ima nešto veće brzine zavarivanja, ali se provodi u vakuumskoj komori, što stvara velike neugodnosti i zahtijeva značajne ukupne vremenske troškove.

U tablici Na slici 3 prikazani su podaci sučeonog zavarivanja CO 2 laserom snage 250 W različitih materijala.

Pri drugim snagama zračenja CO 2 lasera dobiveni su podaci o zavarivanju šava navedeni u tablici 1. 4. Kod zavarivanja preklapanja, kraja i kuta, dobivene su brzine bliske onima navedenima u tablici, s potpunim prodiranjem materijala koji se zavaruje u području zahvaćenom gredom.

Laserski sustavi za zavarivanje mogu zavarivati ​​različite metale, proizvodeći minimalne toplinske učinke zbog male veličine laserske točke i zavarivati ​​tanke žice promjera manjeg od 20 mikrona u konfiguraciji žica-žica ili žica-ploča.

Književnost

1. Krylov K.I., Prokopenko V.T., Mitrofanov A.S. Primjena lasera u strojarstvu i instrumentarstvu. — L.: Strojarstvo. Leningr. odjel, 1978. - 336 str.

2. Rykalin N.N. Laserska obrada materijala. - M., Strojarstvo, 1975. - 296 str.

Sastav betonskih mješavina koje se koriste u građevinarstvu uključuje grube materijale poput drobljenog kamena i šljunka. Osim toga, betonske konstrukcije su ojačane. Stoga, prilikom bušenja, alat mora prevladati metalne i kamene prepreke. Kvaliteta izbušene rupe u betonu izravno ovisi o pravilnom izboru alata i načinu bušenja.

Suho bušenje betona je proces formiranja rupe bez upotrebe vode ili bilo koje druge rashladne tekućine. Danas je teško zamisliti pouzdaniju, sigurniju i precizniju metodu od bušenja betonskih površina alatima s dijamantnim premazom. Takvo se bušenje izvodi posebnim instalacijama, koje zauzvrat zahtijevaju određene vještine rukovanja. Stoga je za pomoć bolje obratiti se stručnjacima koji dobro znaju kako to učiniti brzo i učinkovito.

Dijamantni alati omogućuju vam bušenje rupa promjera od 15 do 1000 mm i dubine do 5 m

Popis zadataka koji se rješavaju pomoću bušenja vrlo je širok.

U osnovi, dijamantsko bušenje se koristi za stvaranje rupa u stropovima i zidovima za:

• cijevi za grijanje, opskrba plinom, opskrba električnom energijom;
• protupožarni sustavi;
• ventilacijski sustavi i klima uređaji;
• razne komunikacije (internet, telefon, itd.);
• postavljanje ograda i ograda na otvorima stubišta;
• ugradnja kemijskih sidara;
• montaža opreme za bazene.

Tehnologija dijamantnog bušenja također se može koristiti za rezanje otvora u podovima i zidovima. za ventilacijske kanale, vrata, prozore i druge potrebe u slučajevima kada nije moguće koristiti posebnu opremu za rezanje betona u tu svrhu.

Tehnologija ove metode je da se duž perimetra budućeg otvora izbuše rupe promjera 130-200 mm. Zatim se rubovi otvora izravnavaju pomoću čekić bušilice ili mješavine cementa i pijeska. Unatoč činjenici da ova metoda zahtijeva puno vremena, rezultat se praktički ne razlikuje od rezanja. Ova se tehnologija naziva linijskim dijamantnim bušenjem.

Bušenje betona bez udara

Tehnologija dijamantnog bušenja temelji se na jedinstvenoj osobini dijamanta – njegovoj nenadmašnoj tvrdoći. Rezni rub alata za bušenje presvučen je premazom koji sadrži dijamant, takozvanom "matricom". Tijekom procesa bušenja, dijamantni segmenti alata proizvode lokalno razaranje bez udara u zoni rezanja. Istovremeno s razaranjem betona dolazi i do abrazije same matrice, no budući da je višeslojna, na njezinoj se površini pojavljuju nova dijamantna zrnca, a radni rub ostaje dugo oštar.

Dijamantno bušenje ima jednu vrlo važnu prednost - potpunu odsutnost oštrih udaraca na površinu betona i nepodnošljive buke. Takve pozitivne osobine čine dijamantnu tehnologiju nezamjenjivom pri izvođenju popravaka u stanovima višekatnica. Dijamantno bušenje omogućuje vam da izbjegnete stvaranje pukotina na zidnim površinama, što prije ili kasnije dovodi do potpunog gubitka njihove nosivosti, smanjenja razine toplinske i zvučne izolacije i pogoršanja karakteristika čvrstoće.

Budući da je u monolitnoj konstrukciji nemoguće unaprijed postaviti sve tehnološke rupe za različite potrebe, bušenje dijamantnim alatom postaje jedini način za stvaranje otvora pri postavljanju cijevi za grijanje, vodoopskrbu i druge komunikacijske cijevi. Korištenje udarnog čekića za takav rad nije samo ekonomski neisplativo, već je i krajnje nesigurno, jer dinamička opterećenja na armaturnim pojasevima mogu uzrokovati pukotine na betonskim površinama.

Dijamantni alati popularni su zbog svoje sposobnosti bušenja betona s bilo kojim stupnjem armature

Dijamantno bušenje može se izvesti na dva načina: pomoću vode, koja smanjuje zagrijavanje alata, i također "na suho". Tehnološki, suho bušenje je puno jednostavnije i stoga praktičnije. Izvodi se pomoću posebnih krunica koje se nazivaju "suhi rezači". Tijelo ovih krunica ima prolazne rupe koje osiguravaju odvođenje topline i smanjuju rizik od deformacije.

Za razliku od alata za mokro bušenje, čiji se dijamantni segmenti lemljenjem pričvršćuju na radnu površinu, svrdla za suho bušenje izrađuju se isključivo laserskim zavarivanjem.

Zašto je lasersko zavarivanje dijamantnih segmenata toliko važno kod suhog bušenja? Odgovor je vrlo jednostavan: temperatura u zoni bušenja bez upotrebe rashladnog sredstva vrlo brzo raste do 600 stupnjeva.

Ova temperatura je talište običnog lema, tako da segment zalemljen uz njegovu pomoć jednostavno odleti i ostane u rupi. Za nastavak rada, segment se mora ukloniti iz rupe, jer ga je nemoguće izbušiti. Alat sa segmentima zavarenim laserskim zavarivanjem može izdržati prilično visoke temperature i ne postaje "mastan" tijekom rada.

Husqvarna je bila jedna od prvih koja je predložila ideju suhog bušenja rupa u betonskim površinama. Za ovu metodu razvila je poseban adapter s mogućnošću spajanja na usisivač.

Usisavač uklanja prašinu koja nastaje tijekom bušenja i istovremeno hladi svrdlo. Budući da je adapter spojen na bazu svrdla, prašina se skuplja izravno u području bušenja i ne širi se po prostoriji.

Prednosti suhog bušenja

Glavna prednost suhog dijamantnog bušenja je mogućnost korištenja ove metode u slučajevima kada je uporaba vodenog hlađenja neprihvatljiva. Osim, Stroj za suho bušenje može se koristiti u relativno malim prostorima. Instalacija za mokru metodu zauzima mnogo veće područje, jer je u pravilu opremljena prilično impresivnim spremnikom vode koji se koristi za hlađenje alata.

Suha metoda bušenja rupa u betonu posebno je relevantna kada se radovi izvode:

• u neposrednoj blizini električnih instalacija;
• na mjestima gdje nema vodoopskrbe;
• u prostorijama s finom završnom obradom;
• uz opasnost od poplave donjih prostorija vodom.

Nažalost, suha metoda ima mnogo nedostataka. Glavni je nemogućnost rada s maksimalnom produktivnošću i opterećenjem. To je zbog brzog zagrijavanja dijamantnih segmenata, što dovodi do smanjenja intenziteta resursa alata i njegovog brzog kvara. Sa suhom metodom, proces bušenja se povremeno prekida kako bi se alat ohladio strujanjem vrtloga zraka.

Suho bušenje ima ograničenja u promjeru i dubini rupa

Stoga je mokro bušenje poželjna metoda, unatoč činjenici da njegova uporaba podrazumijeva dodatne napore za organizaciju rada, naime, potrebno je voditi računa o dovodu i odvodnji vode. Međutim, pri izvođenju radova dovoljno velikog volumena, dodatni napori povezani s opskrbom vodom neće biti toliko opterećujući u usporedbi s troškovima suhe metode. Drugim riječima, mnogo je lakše voditi računa o dovodu i odvodnji vode nego bušiti s puno truda i vremena.

Korišten alat za obradu

Za suho bušenje koriste se dijamantna kruna koja ne zahtijevaju dodatno hlađenje. Hlade se strujanjem zraka i kvalitetnim podmazivanjem. Kruna izgleda kao šuplji metalni cilindar. Na jednom kraju ovog stakla nalazi se oštrica presvučena dijamantom. Druga ili stražnja strana krunice je namijenjena za pričvršćivanje u korištenu opremu i ima čep.

Kruna proizvodi kružne rezne pokrete tijekom bušenja. Ovi pokreti se javljaju velikom brzinom i pod pritiskom, tako da alat vrlo precizno uništava željeno područje betonske površine. Brzina bušenja i trošenje alata izravno ovise o sili pritiska. Vrlo visok tlak dovodi do brzog uništenja alata, a vrlo nizak tlak značajno smanjuje brzinu rada bušenja. Stoga je vrlo važan pravilan proračun mehaničke sile. Prilikom izračuna ove sile potrebno je uzeti u obzir ukupnu površinu dijamantnih segmenata i vrstu materijala koji se obrađuje.

Postoji ogroman broj varijanti dijamantnih krunica. Ovisno o veličini dijele se na:

• male veličine;
• prosjek;
• velike veličine;
• jako veliko.

U male krunice spadaju krunice promjera 4-12 mm. Uglavnom se koriste za bušenje malih rupa za električne instalacije. Srednje burgije su promjera 35-82 mm i koriste se za bušenje rupa za nastavke, male cijevi i sl.

Velika svrdla promjera 150-400 mm koriste se za bušenje rupa u trajnim armiranobetonskim konstrukcijama, na primjer za uvođenje visokonaponskih električnih kabela ili kanalizacije. Mlaznice promjera 400-1400 mm koriste se u razvoju prilično moćnih infrastrukturnih objekata. Zapravo, 1400 mm nije granica za krunice.

Na zahtjev se može izraditi i veća mlaznica. Važan parametar je i duljina alata za bušenje. Duljina najkraćih mlaznica ne prelazi 15 cm. Duljina krunica srednje klase je 400-500 cm.

Ovisno o obliku rezne površine, razlikuju se sljedeće vrste bušilica za beton:

• prsten. Izgledaju poput čvrste dijamantne matrice u obliku prstena, pričvršćene na tijelo. Obično takve bušilice imaju mali promjer, ali postoje iznimke;
• zupčanik su najčešća vrsta jezgrenih svrdla. ;
• kombinirani. Takve se krunice koriste uglavnom za posebne vrste betonskih radova.

Rezni dio zupčanika sastoji se od pojedinačnih dijamantnih elemenata kojih može biti od 3 do 32

Materijal od kojeg su izrađeni segmenti i u koji su fiksirani dijamanti naziva se vezivo, a jezikom profesionalaca – matrica. Daje dijamantnom segmentu oblik i snagu. Tijekom praktične uporabe matrica se mora istrošiti na način da se “radni” dijamanti nakon otupljenja odlome, a novi i oštri dijamanti djeluju kao njihova “zamjena” na reznoj površini.

Ovisno o položaju dijamanata u matrici reznih segmenata, krunice se dijele na:

• jednoslojni. Matrica u ovom slučaju ima samo jedan površinski sloj dijamantnih rezača. Njihova gustoća nije veća od 60 kom/karat. Jednoslojni dijamantni vrhovi smatraju se najkratkovijim. Koriste se uglavnom za bušenje betona bez armature;
• višeslojni. Gustoća mikrosjekutića u takvim matricama može biti do 120 komada/karat. Višeslojne krunice nazivaju se i samooštreće. Kada se površinski sloj dijamanata istroši, sljedeći sloj je izložen;
• impregniran. Takve krunice također imaju matricu s nekoliko slojeva dijamantnih zrna, ali njihova gustoća je oko 40-60 kom/karat.

Unatoč raznolikosti vrsta dijamantnih alata, njihova struktura je identična. U pravilu se sastoji od potpornog metalnog tijela i sloja koji sadrži dijamant, koji je u izravnoj interakciji s materijalom i čini osnovu alata. Ovaj sloj je mješavina dijamanata i metalnog praha.

Što je točnije odabran sastav veziva, to će dijamantni alat učinkovitije i bolje raditi kao cjelina. Ne postoji standardni recept za izradu veziva.

Svaki veliki proizvođač razvija vlastitu formulu sloja koji sadrži dijamante za svaki instrument, čime osigurava njegovu jedinstvenost.

Trenutno su najpopularniji potrošni materijal sljedećih proizvođača:

• Bosch. Proizvodi proizvedeni pod ovom markom osiguravaju visokokvalitetne građevinske radove, jer su pouzdani i imaju dug vijek trajanja;
• Husqvarna. Ovaj proizvođač je poznat po korištenju inovativnih tehnologija u proizvodnji dijamantnih alata;
• Cedima jedan je od vodećih proizvođača alata za rezanje betona;
• Rothenberger. Ova tvrtka se bavi proizvodnjom opreme za dijamantno bušenje i komponenti za nju;
• Hilti specijalizirana je za proizvodnju vrlo kvalitetne opreme i stalno unapređuje svoj proizvodni proces;
• Sidro- domaća tvrtka. U početku se bavio prodajom inozemne opreme, ali od 2007. počeo je proizvoditi vlastite instrumente.

Husqvarna je pionir u dijamantnom bušenju industrijskog betona

Rotacija krune nastaje zbog sile opreme za bušenje. Bit se može ugraditi ili na konvencionalnu bušilicu ili na posebnu instalaciju. Instalacija rotira alat velikom brzinom, ali nema udarca. Mlaznica se jednostavno okreće i postupno pritišće betonsku površinu. Tako se milimetar po milimetar zagriza u debljinu betona.

Budući da je krunica iznutra šuplja, samo se njezine stijenke urezuju u beton. To znatno ubrzava i pojednostavljuje proces rada. Krunica će se za nekoliko minuta uvući u površinu zida do željenog položaja, a zatim ju je potrebno jednostavno izvući zajedno s izrezanim komadom betona.

Glavne faze tehničkog procesa

Algoritam rada za bušenje betonskih konstrukcija je sljedeći:

• odabir krunice;
• montaža bušilice;
• priprema gradilišta;
• označavanje radne površine s točnom naznakom centra bušenja;
• ugradnja jedinice na radnu površinu;
• ugradnja svrdla;
• izvođenje bušenja;
• završetak bušenja;
• provjera kvalitete rada.

Instalacija se mora sastaviti vrlo pažljivo. Preporuča se obratiti posebnu pozornost na pričvršćivanje alata za bušenje. Vrlo je važno da tijekom bušenja nema ništa nepotrebno, tako da mjesto rada mora biti očišćeno od krhotina i drugih nepotrebnih predmeta. Označavanje radne površine počinje crtanjem dviju okomitih linija koje se sijeku. Zatim se iz njihovog središta gradi krug potrebnog promjera. Ovaj krug će biti mjesto za ugradnju krunice.

Tijekom bušenja također je potrebno uzeti u obzir neke nijanse. Za početak, krunu morate vrlo pažljivo namjestiti, postavljajući je točno unutar nacrtanog kruga. Prvo se izvodi probno bušenje u trajanju od 4-8 sekundi. Time se stvara mali kanal, što olakšava ugradnju krune i izvođenje većeg bušenja.

Na kraju radnog procesa, krunica se uklanja i provjerava stupanj istrošenosti. Središnji dio izrezane rupe uklanja se zajedno s krunom, ali ponekad ga je potrebno malo zaboditi pajserom ili čekićem. Još jedna zanimljiva činjenica je da se istrošena mlaznica može popraviti u posebnoj radionici. Kvaliteta obavljenog posla izravno ovisi o kvaliteti korištene opreme. Nekima od najboljih smatraju se bušilice proizvođača kao što su Hilti, Husqvarna, Cedima, Tyrolit.

Vijek trajanja dijamantnog alata uvelike ovisi o vrsti materijala u kojem se rupa buši, o vrsti dijamantnog segmenta i pravilnoj uporabi bušilice. Krunice velikog promjera u pravilu imaju i dulji radni vijek, što je povezano s većim brojem dijamantnih segmenata. Prosječni resurs dijamantnih bitova promjera 200 mm s dobrim zasićenjem reznih segmenata pri bušenju armiranog betona je oko 18-20 linearnih metara.

Nekruto pričvršćivanje instalacije i alata dovodi do lomljenja reznih segmenata alata

U ovom slučaju, glavna potrošnja dijamantnih segmenata je svladavanje armature. Čimbenici kao što je pretjerano jako ili neravnomjerno pomicanje svrdla ili njegovo lupanje kada nosač nije čvrsto pričvršćen mogu uvelike smanjiti vijek trajanja svrdla ili ga čak potpuno uništiti.

Lasersko bušenje betona

Industrijsko lasersko bušenje rupa počelo je ubrzo nakon izuma. Korištenje lasera za bušenje malih rupa u dijamantnim zrncima objavljeno je još 1966. godine. Prednost laserskog bušenja najjasnije se očituje pri izradi rupa dubine do 10 mm i promjera od desetinki do stotinki milimetra. Upravo u tom rasponu veličina, kao i kod bušenja krhkih i tvrdih materijala, prednost laserske tehnologije je neosporna.

Laserom možete bušiti rupe u bilo kojem materijalu. U tu se svrhu u pravilu koriste pulsni laseri s energijom impulsa od 0,1-30 J. Pomoću lasera možete bušiti slijepe i prolazne rupe različitih oblika presjeka. Na kvalitetu i točnost izrade rupa utječu takvi vremenski parametri impulsa zračenja kao što su strmost njegovih prednjih i stražnjih rubova, kao i njegove prostorne karakteristike, određene kutnom raspodjelom unutar dijagrama zračenja i raspodjelom intenziteta zračenja u ravnina laserskog otvora.

Trenutno postoje posebne metode za formiranje gore navedenih parametara, koje vam omogućuju stvaranje rupa različitih oblika, na primjer, trokutastih i točno odgovarajućih zadanih karakteristika kvalitete. Na prostorni oblik rupa u njihovom uzdužnom presjeku značajno utječe položaj žarišne ravnine leće u odnosu na ciljnu površinu, kao i parametri sustava za fokusiranje. Na taj način se mogu napraviti cilindrični, stožasti pa čak i bačvasti otvori.

U posljednjih dvadesetak godina došlo je do naglog porasta snage laserskog zračenja. Razlog tome je pojava i daljnji razvoj kompaktnih lasera nove arhitekture (fiber i diodni laseri). Relativna jeftinost emitera snage veće od 1 kW osigurala je njihovu komercijalnu dostupnost za stručnjake koji se bave istraživanjem u različitim područjima. Kao rezultat ovih studija, lasersko zračenje velike snage počelo se koristiti za rezanje i bušenje tvrdih materijala kao što su beton i prirodni kamen.

Laserska tehnologija, bez buke i vibracija, najučinkovitije se koristi u seizmičkim područjima pri stvaranju rupa u postojećim betonskim zgradama. Tamo se koriste za učvršćivanje dotrajalih kuća čeličnim vezama, kao i tijekom obnove arhitektonskih spomenika. U nuklearnoj industriji, lasersko zračenje velike snage naširoko se koristi za dekontaminaciju betonskih nuklearnih struktura koje su već stavljene izvan pogona. U ovom slučaju korisnike privlači niska emisija prašine tijekom obrade betonskih konstrukcija. Važnu ulogu ima i daljinsko upravljanje procesom, odnosno udaljenost opreme od objekta.

Laserska električna bušilica služi za bušenje rupa u betonskim zidovima i drugim površinama.. Sastoji se od elektromotora, mjenjača, osovine vretena, laserskog uređaja i alata za bušenje. Potonji ima oblik vijka, koji je izravno povezan s kućištem mjenjača. Na jedan kraj ovog vijka pričvršćena je visokotemperaturna kruna, a drugi kraj spojen je na osovinu vretena. Laserski uređaj nalazi se u gornjem dijelu kućišta mjenjača.

Laserska zraka značajno povećava brzinu bušenja u čvrstim betonskim zidovima i granitnim blokovima

Sigurnosne mjere

Prilikom bušenja rupa u betonskim konstrukcijama treba koristiti osobnu zaštitnu opremu. To uključuje zaštitne naočale, platnene rukavice i respirator. Rukovatelj mora biti odjeven u deblju radnu odjeću i gumene cipele. Tijekom rada morate paziti da nikakvi dijelovi odjeće ne padnu u pokretne dijelove opreme za bušenje.

Prema statistikama, radnici na gradilištima najviše stradaju zbog neispravnog rada električnih alata ili njihove nestručne uporabe. Stoga električni alat mora biti u dobrom radnom stanju. Osim toga, prije svake uporabe potrebno je provjeriti je li kabel za napajanje oštećen. Tijekom rada kabel mora biti postavljen tako da se ni na koji način ne može oštetiti.

Najsigurnije je bušiti beton stojeći na podu, ali to, nažalost, nije uvijek slučaj. Na ovaj način možete izbušiti rupu samo u visini ljudske visine. Ako se rupa nalazi više, mora se koristiti dodatna baza. Glavno pravilo u ovom slučaju je pouzdanost temelja. Radniku treba osigurati stabilan, ravan položaj tijekom rada. Dodatna mjera sigurnosti pri radu na visini je uklanjanje svih predmeta iz radnog područja koji bi mogli izazvati ozljede ako slučajno padnu.

Prilikom bušenja rupa u betonskim zidovima postoji velika vjerojatnost oštećenja raznih komunikacija. To može biti električno ožičenje, cijevi centralnog grijanja, itd. Električne žice pod naponom mogu se lako otkriti pomoću detektora skrivenih ožičenja.

Kada bušite rupe laserom, trebali biste izbjegavati ulazak raznih dijelova tijela u njegovo područje djelovanja kako biste izbjegli opekline. Ne biste trebali gledati u samu lasersku zraku ili njen odraz, kako ne biste oštetili rožnicu očiju. Iz istog razloga, potrebno je raditi samo u posebnim zaštitnim naočalama. Pri radu s laserskom opremom trebali biste se pridržavati istih sigurnosnih pravila kao i pri korištenju bilo kojeg električnog alata.

Trošak rada

Na cijene usluga bušenja betona utječu čimbenici kao što su:

• potreban promjer rupe. Kako se promjer povećava, tako se povećava i cijena bušenja;
• površinski materijal, u kojem će se vršiti bušenje. U armiranobetonskim konstrukcijama bušenje je skuplje nego u zidovima od opeke;
• dubina bušenja. Naravno, što je duža buduća rupa, to će samo bušenje biti skuplje.

Dodatni čimbenici također mogu utjecati na troškove bušenja. Na primjer, bušenje na visini zahtijeva korištenje dodatne opreme. Bušenje pod kutom ne može se izvesti bez upotrebe posebnog alata.

Troškovi radova također se mogu povećati ako se izvode na otvorenom iu nepovoljnim vremenskim uvjetima.

Procijenjeni trošak bušenja rupa dijamantnim alatom:

Promjer rupe, mm	Trošak 1 cm bušenja, rub.
	Cigla	Beton	Ojačani beton
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

zaključke

Dijamantna tehnologija danas je nedvojbeno najsigurnija, najbrža i najisplativija opcija za bušenje rupa u najtvrđim građevinskim materijalima. Pomoću prstenastih svrdla možete napraviti rupe koje točno odgovaraju zadanom promjeru. Oblik rupa je također idealan i ne zahtjeva nikakvu dodatnu obradu, što značajno štedi vrijeme i, što je najvažnije, novac korisniku usluge.

Prednosti dijamantnog bušenja, poput odsutnosti buke i vibracija, omogućuju izvođenje radova ne samo na velikim gradilištima, već iu stambenim prostorima koji su i u fazi popravka iu gotovom (završenom) stanju . Zahvaljujući dijamantnim alatima i profesionalnoj opremi zidne i podne obloge u potpunosti zadržavaju svoj izvorni izgled pri radu u čistoj prostoriji.

Praktične nijanse suhog bušenja betona s dijamantnom krunom prikazane su u videu:

Narudžbe ispunjava do lasersko rezanješirok raspon materijala, konfiguracija i veličina.

Fokusirano lasersko zračenje omogućuje rezanje gotovo svih metala i legura, bez obzira na njihova termofizička svojstva. Kod laserskog rezanja nema mehaničkih utjecaja na materijal koji se obrađuje te dolazi do manjih deformacija. Kao rezultat toga, moguće je izvesti lasersko rezanje s visokom preciznošću, uključujući lako deformabilne i nekrute dijelove. Zahvaljujući velikoj snazi ​​laserskog zračenja, osigurana je visoka produktivnost procesa rezanja. U ovom slučaju postiže se tako visoka kvaliteta rezanja da se u dobivenim rupama mogu rezati niti.

Naširoko se koristi u proizvodnji nabave. Glavna prednost lasersko rezanje- omogućuje vam prijelaz s jedne vrste dijelova bilo koje geometrijske složenosti na drugu vrstu praktički bez gubitka vremena. U usporedbi s tradicionalnim metodama rezanja i strojne obrade, brzina se razlikuje nekoliko puta. Zbog odsutnosti utjecaja topline i sile na proizvedeni dio, on se ne deformira tijekom procesa proizvodnje. Kvaliteta proizvedenih proizvoda omogućuje sučeono zavarivanje bez pomicanja rezanih rubova i predobrade spojenih stranica.

Laseri čvrstog stanja Nemetalni materijali režu znatno lošije od plinovitih materijala, ali imaju prednost pri rezanju metala - iz razloga što se val duljine 1 mikrona lošije odbija od vala duljine 10 mikrona. Bakar i aluminij za valnu duljinu od 10 mikrona gotovo su savršeno reflektirajući medij. No, s druge strane, izrada CO2 lasera lakša je i jeftinija od čvrstog.

Točnost lasersko rezanje doseže 0,1 mm s ponovljivošću od +0,05 mm, a kvaliteta reza je konstantno visoka, budući da ovisi samo o konstantnosti brzine kretanja laserske zrake, čiji parametri ostaju nepromijenjeni.

Kratke karakteristike kroja: obično nema ljuski, lagano se sužava (ovisno o debljini), rezultirajuće rupe su okrugle i čiste, moguće je dobiti vrlo male dijelove, širina rezanja je 0,2-0,375 mm, opekline su nevidljive, toplinski učinak je vrlo mali , moguće je rezati nemetalne materijale.

Bušenje rupa

Važan faktor za lasersko rezanje je bljeskanje početne rupe da ga pokrenem. Neki laserski sustavi imaju mogućnost proizvesti do 4 rupe u sekundi korištenjem takozvanog procesa letećeg probijanja u hladno valjanom čeliku debljine 2 mm. Izrada jedne rupe u debljim (do 19,1 mm) limovima od toplovaljanog čelika tijekom laserskog rezanja izvodi se probijanjem za približno 2 s. Korištenje obje ove metode omogućuje vam povećanje produktivnosti laserskog rezanja na razinu postignutu s CNC prešama za bušenje.

Probijanje rupa

Ovom metodom moguće je dobiti rupe promjera 0,2-1,2 mm s debljinom materijala do 3 mm. Uz omjer visine rupe i promjera od 16:1, lasersko bušenje je ekonomičnije od gotovo svih drugih metoda. Predmeti primjene ove tehnologije su: sita, iglene uši, mlaznice, filteri, nakit (privjesci, brojanice, kamenčići). U industriji se laseri koriste za bušenje rupa u kamenu za satove i u kalupima za izvlačenje, a produktivnost doseže 700 tisuća rupa po smjeni.

Skriptiranje

Često se koristi način rezanja bez prolaska, tzv. scribing. Široko se koristi u industriji, posebice u mikroelektronici, za razdvajanje silikonskih podložaka u pojedinačne elemente (fragmente) duž zadane konture. U ovom procesu, međusobna usmjerenost projekcije vektora električnog polja upadnog zračenja i smjera skeniranja također se pokazuje bitnom za osiguranje visoke učinkovitosti i kvalitete procesa.

Skriptiranješiroko se koristi u industriji (mikroelektronika, industrija satova i sl.) za odvajanje tankih polikornih i safirnih pločica, rjeđe za odvajanje silikonskih podložaka. U ovom slučaju, za izvođenje daljnjeg mehaničkog odvajanja, dovoljno je scribiranje do dubine od oko jedne trećine ukupne debljine ploče koja se odvaja.

Procesi mikrostrojne obrade

Visoki stupanj automatizacije posljednjih godina omogućio je ponovno korištenje procesa kao što su podešavanje vrijednosti otpornika i piezoelektrični elementi, žarenje implantiranih prevlaka na površini poluvodiča, taloženje tankih filmova, čišćenje zona i rast kristala. Mogućnosti mnogih procesa još nisu u potpunosti istražene.