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

Bušenje rupa u kamenu za satove - to je bio početak rada lasera. Govorimo o rubinima, koji se koriste u satovima kao klizni ležajevi. U proizvodnji takvih ležajeva potrebno je izbušiti rupe u rubinu - vrlo tvrdom i istovremeno krhkom materijalu - rupe promjera samo 0,1-0,05 mm. Dugi niz godina ova se operacija nakita izvodila uobičajenom mehaničkom metodom 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 bilo je potrebno i do 10-15 minuta. Kako ukloniti čepove u ušima - sumporni čep nmedik.org/sernaya-probka.html.

Počevši od 1964. godine, neučinkovito mehaničko bušenje kamena za satove posvuda se počelo zamjenjivati ​​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 pojava. U tu se svrhu posebno koriste laseri od neodimijskog stakla. Rupa u kamenu (s debljinom obratka od 0,5-1 mm) se probija nizom od nekoliko laserskih impulsa s energijom od 0,5-1 J. Produktivnost laserskog stroja u automatskom načinu rada je kamen u sekundi. To je tisuću puta veće od produktivnosti mehaničkog bušenja!

Ubrzo nakon pojave, laser je dobio sljedeći zadatak, s kojim se jednako uspješno nosio - bušenje (probijanje) rupa u dijamantnim kalupima. Za dobivanje vrlo tanke žice od bakra, bronce, volframa koristi se tehnologija izvlačenja metala kroz rupu odgovarajućeg promjera. Takve rupe se buše u materijalima s posebno velikom tvrdoćom, jer u procesu povlačenja 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, nije teško probiti ovu rupu nizom od nekoliko snažnih laserskih impulsa.

Danas se lasersko bušenje široko koristi ne samo za posebno tvrde materijale, već i za materijale karakterizirane povećanom krhkošću. Pokazalo se da je laserska bušilica ne samo moćan, već i vrlo osjetljiv "alat". Primjer: korištenje lasera pri bušenju rupa u podlogama mikro krugova izrađenim od aluminijeve keramike. Keramika je izuzetno krta. Iz tog razloga, mehaničko bušenje rupa u podlozi mikro kruga u pravilu je izvedeno na "sirovom" materijalu. Keramika je pečena nakon bušenja. U ovom slučaju došlo je do neke deformacije proizvoda, relativni položaj izbušenih rupa je iskrivljen. Problem je riješen pojavom laserskih bušilica. Pomoću njih moguće je raditi s keramičkim podlogama koje su već pečene. Uz pomoć lasera u keramici se buše vrlo tanke rupice – promjera svega 10 mikrona. Takve se rupe ne mogu dobiti mehaničkim bušenjem.

Nitko nije sumnjao u činjenicu da je bušenje zvanje lasera. Ovdje laser zapravo nije imao dostojnih konkurenata, pogotovo kada se radilo o bušenju vrlo tankih i vrlo dubokih rupa, kada je trebalo bušiti rupe u vrlo krhke ili vrlo tvrde materijale.

4. Lasersko rezanje i zavarivanje.

Laserska zraka može rezati apsolutno sve: tkaninu, papir, drvo, šperploču, gumu; plastika, keramika, azbestni listovi, staklo, metalni limovi. U ovom slučaju moguće je dobiti točne rezove duž složenih profila. Kod rezanja zapaljivih materijala mjesto reza se propuhuje mlazom inertnog plina; rezultat je gladak, nepečen rezni rub. CW laseri se obično koriste za rezanje. 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; piljevine, naravno, nije bilo.

Za rezanje metala potrebni su laseri snage nekoliko kilovata. Potrebnu snagu moguće je smanjiti metodom rezanja plinskim laserom - kada se istovremeno s laserskom zrakom na površinu koja se reže usmjeri snažan mlaz kisika. Tijekom izgaranja metala u mlazu kisika (zbog reakcija oksidacije metala koje se odvijaju u tom mlazu) oslobađa se značajna energija; kao rezultat, može se koristiti lasersko zračenje snage samo 100-500 vata. Osim toga, mlaz kisika otpuhuje i odnosi talinu i produkte izgaranja metala iz zone rezanja.

Prvi primjer ovakvog rezanja je lasersko rezanje tkanina u tkaonici. Postava uključuje CO2 laser od 100 W, sustav za fokusiranje i pomicanje laserske zrake, računalo te uređaj za istezanje i pomicanje tkiva. U procesu rezanja, zraka se kreće po površini 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; dok su rubovi reza glatki i otvrdnuti. Drugi primjer je automatizirano rezanje limova od aluminija, čelika, titana u zrakoplovnoj industriji. Tako CO2 laser snage 3 kW reže lim 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 studiranju 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. Stoletovim.

Zavod za FPM.

Sažetak na temu

“Lasersko bušenje rupa”

Završeno:

Grupa studenata LT - 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

lasersko bušenje razlikovanje povećana lomljivost

Zaključak

Bibliografija

Uvod

Trenutno se laserom uspješno izvode brojne tehnološke operacije, prije svega kao što su rezanje, zavarivanje, bušenje rupa, površinska toplinska obrada, crtanje, označavanje, graviranje itd., au nekim slučajevima daje prednosti u odnosu na druge vrste obrade. rupa u materijalu može se dovršiti brže, a pisanje različitih materijala je savršenije. 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 provoditi 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 u prijevodu na ruski znači: pojačanje svjetlosti putem stimulirane emisije. Klasično se dogodilo da se pri opisu tehnologija laserske obrade materijala glavna pažnja posvećuje samo samim laserima, njihovim principima rada i tehničkim parametrima. Međutim, za provedbu bilo kojeg procesa 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 upuhivanje plina, sustavi za optičko navođenje i pozicioniranje, softver za kontrolu procesa, lasersko rezanje, graviranje itd. U većini slučajeva izbor parametara za uređaje i sustave koji izravno opslužuju laser nije ništa manje važan od parametara samog lasera. Na primjer, za označavanje ležajeva promjera manjeg od 10 mm ili za precizno točkasto lasersko zavarivanje, vrijeme utrošeno na pozicioniranje proizvoda i fokusiranje premašuje vrijeme graviranja ili zavarivanja za jedan ili dva reda veličine (vrijeme za nanošenje oznaka na ležaju je približno 0,5 s). Stoga, bez upotrebe sustava za automatsko pozicioniranje i fokusiranje, uporaba laserskih sustava u mnogim slučajevima postaje ekonomski neisplativa. Analogija laserskih sustava s automobilima pokazuje da laser funkcionira kao motor. Koliko god motor bio dobar, ali bez kotača i svega ostalog auto neće ići.

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 u većini slučajeva laserski sustavi ugrađuju za zamjenu zastarjelih tehnoloških procesa (udarno i kemijsko označavanje proizvoda, mehaničko graviranje, ručno zavarivanje, ručno označavanje itd.). Šefovi poduzeća koja moderniziraju svoju proizvodnju, u pravilu, iz etičkih razloga, zamjenjujući staru opremu novom, napuštaju staro (doslovno i figurativno) servisno 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 isplativije kupiti sofisticiranu opremu s mogućnošću jednostavnog održavanja nego pozvati visokokvalificirano osoblje.

Stoga zadatak korištenja laserskih tehnologija u suvremenoj proizvodnji treba razmatrati ne samo sa stajališta 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 graviranja, konfiguracija - linije rezanja, promjena obradnog materijala itd.);

Vrijeme ugradnje i pozicioniranja proizvoda;

Parametri uvjeta okoline (raspon temperature, vlažnost, sadržaj prašine) u ---- u kojima sustav može raditi;

Zahtjevi za osposobljenost servisnog osoblja.

Na temelju ovih parametara odabire se vrsta lasera, uređaj za brisanje snopa, razvija se dizajn pričvršćivača proizvoda, razina automatizacije sustava u cjelini, pitanje potrebe pisanja specijaliziranih programa za pripremu odlučuje se o turpijama za crtanje, linijama 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 žarišnoj točki, uvjeti fokusiranja, fizički svojstva materijala.

Laserska zraka kao bušilica

Bušenje rupa u kamenu za satove - to je bio početak rada lasera. Govorimo o rubinima, koji se koriste u satovima kao klizni ležajevi. U proizvodnji takvih ležajeva potrebno je izbušiti rupe u rubinu - vrlo tvrdom i istovremeno krhkom materijalu - rupe promjera samo 1-0,05 mm. Dugi niz godina ova se operacija nakita izvodila uobičajenom mehaničkom metodom 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 bilo je potrebno i do 10-15 minuta.

Počevši od 1964. godine, neučinkovito mehaničko bušenje kamena za satove posvuda se počelo zamjenjivati ​​laserskim bušenjem. Naravno, izraz "lasersko bušenje" ne treba shvatiti doslovno; Laserska zraka ne buši rupu, već je buši, uzrokujući intenzivno isparavanje materijala. Danas je lasersko bušenje kamena za satove uobičajena pojava. U tu se svrhu posebno koriste laseri od neodimijskog stakla. Rupa u kamenu (s debljinom obratka od 0,5-1 mm) se probija nizom od nekoliko laserskih impulsa s energijom od 0,5-1 J. Produktivnost laserskog stroja 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 dobivanje vrlo tanke žice od bakra, bronce, volframa koristi tehnologija izvlačenja metala kroz rupu odgovarajućeg promjera. Takve rupe se buše u materijalima s posebno velikom tvrdoćom, jer u procesu 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.

Ovako izgleda rupa u dijamantnoj matrici u presjeku. Laserski impulsi probijaju grubi kanal u dijamantnom uzorku. Zatim, ultrazvučnom obradom kanala, brušenjem i poliranjem, daju mu potreban 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.

Uz pomoć lasera u keramici se buše vrlo tanke rupice – promjera samo 10 mikrona. Imajte na umu da se takve rupe ne mogu dobiti mehaničkim bušenjem.

Nitko nije sumnjao u činjenicu da je bušenje zvanje lasera. Ovdje laser zapravo nije imao dostojnih konkurenata, pogotovo kada se radilo o bušenju vrlo tankih i vrlo dubokih rupa, kada je trebalo bušiti rupe u vrlo krhke ili vrlo tvrde materijale. Prošlo je relativno kratko vrijeme 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

Postoje prednosti korištenja lasera kao alata za bušenje.

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

Povećana je 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 što je to slučaj 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 pomoću pulsirajućih lasera koji rade u slobodnom načinu rada s trajanjem impulsa reda veličine 1 μs iu Q-sklopkom s trajanjem od nekoliko desetaka nanosekundi. U oba slučaja dolazi do toplinskog učinka na materijal, njegovog taljenja i isparavanja. U dubinu, rupa raste uglavnom zbog isparavanja, au promjeru zbog taljenja stijenki i istjecanja tekućine pod stvorenim viškom tlaka pare.

Tipično, duboke rupe željenog promjera dobivaju se korištenjem ponavljajućih laserskih impulsa niske energije. U tom slučaju nastaju rupe s manjim konusom i bolje kvalitete od rupa dobivenih s većom energijom jednog impulsa. Izuzetak su materijali koji sadrže elemente koji mogu stvoriti visoki tlak pare. Stoga je vrlo teško zavarivati ​​mjed laserskim pulsnim 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 najbolje kvalitete sa željenom geometrijom i s malim odstupanjem 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 impulsi visoke energije. Dijafragmiranje laserskog protoka omogućuje dobivanje oblikovanih rupa, ali se ova metoda češće koristi u obradi tankih filmova i nemetalnih materijala. 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 uz relativno niske snage.

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

Laseri koji se koriste za bušenje rupa u metalu trebali bi osigurati gustoću snage fokusiranog snopa reda veličine 107 - 108 W/cm2. 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 dovoljno visokom točnošću postavljanja. Stručnjaci tvrtke "General Electric" (SAD) izračunali su da lasersko bušenje rupa u usporedbi s obradom elektronskim snopom ima visoku ekonomsku konkurentnost. 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 103 W, u pulsnom načinu rada do stotina kilovata, au Q-sklopkom do nekoliko megavata. Neki rezultati obrade takvim laserima dati su u tablici.

	Debljina, mm	Promjer rupe, mm	Trajanje bušenje	laserska energija,
		ulazni	vikend
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. Trenutačno proces laserskog bušenja postaje neovisni smjer laserske tehnologije. Materijali koji se buše pomoću laserske zrake uključuju nemetale kao što su dijamanti, rubin, ferit, keramika itd., u kojima je bušenje rupa konvencionalnim metodama određena poteškoća ili je 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 određenom smjeru: u ovom slučaju, u pravilu se koriste laseri s kontinuiranim valom, kao i pulsni laseri koji rade s povećanom stopom ponavljanja impulsa .

U drugoj metodi, koja se naziva metoda projekcije, obrađena rupa ponavlja 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 se na putanju snopa postavi dijafragma (maska), tada se na taj način može odrezati njen periferni dio i dobiti relativno jednolika raspodjela intenziteta po presjeku snopa. Zbog toga je granica ozračene zone oštrija, konusnost otvora je smanjena, a kvaliteta je poboljšana.

Postoji niz tehnika koje vam omogućuju dodatno odabiranje dijela rastaljenog materijala iz rupe koja se obrađuje. Jedan od njih je stvaranje viška tlaka komprimiranim zrakom ili drugim plinovima, koji se unose 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 nije lak zadatak: konvencionalna metoda zahtijeva dijamantni alat, dok su druge postojeće metode otežane zbog veličine rupe u promjeru jednake 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 dobivanja tankih rupa; to je 2:1 kod konvencionalnog bušenja i oko 4:1 kod ultrazvučne metode koja se koristi kod bušenja keramike i drugih vatrostalnih materijala.

Metoda laserskog bušenja ove klase materijala omogućuje postizanje najboljeg omjera uz vrlo visoku točnost postavljanja rupa i relativno kraće vrijeme. Tako je za lasersko bušenje polikristalne aluminijeve keramike visoke gustoće korišten rubinski laser s pulsnom energijom od 1,4 J, fokusiranom lećom sa žarišnom duljinom od 25 mm na površini diska i koja osigurava gustoću snage od oko 4 -106 W/cm2. U prosjeku je bilo potrebno 40 impulsa s brzinom ponavljanja od 1 Hz za bušenje kroz keramički disk debljine 3,2 mm. Trajanje laserskog impulsa bilo je 0,5 ms. Rezultirajuće rupe imale su konus promjera od oko 0,5 mm na ulazu i 0,1 mm na izlazu. Može se vidjeti da je omjer dubine i prosječnog promjera rupe oko 11:1, što je puno više od sličnog omjera za druge metode bušenja rupa. Za jednostavne materijale ovaj omjer za lasersko bušenje 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. Slika 7 prikazuje parametre rupa u nekim nemetalnim materijalima i načine 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 dobivanje preciznih rupa s tolerancijom od oko 2 µm koriste se laseri s vrlo kratkim impulsima u rasponu od ns i ps. Omogućujući vam kontrolu promjera rupe na određenoj razini, tj. ne dovodeći do zagrijavanja i taljenja stijenki odgovornih 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 implementaciju laserskog bušenja rupa: bušenje s jednim impulsom koristi jedan impuls, uslijed čega se buši 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 se stvara pomoću nekoliko laserskih impulsa kratkog trajanja i energije.

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

Bušenje rupa događa se pod djelovanjem nekoliko laserskih impulsa. Najprije laserski čekić izbuši početnu rupu. Zatim povećava početnu rupu pomičući se nekoliko puta duž rastuće kružne putanje na obratku. Većina rastaljenog materijala se istiskuje iz rupe prema dolje. Zavojno bušenje, za razliku od jezgrenog bušenja, ne uključuje izradu početne rupe. Laser se već od prvih impulsa kreće kružnom putanjom kroz materijal. Ovim kretanjem velika količina materijala ide gore. Krećući se poput spiralnih stepenica, laser produbljuje rupu. Nakon što je laser prošao 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 dobivanja malih rupa (manjih od 100 mikrona), potreba za bušenjem rupa pod kutom, bušenje rupa u vrlo tvrdim materijalima, mogućnost dobivanja rupa koje nisu okrugle, visoka produktivnost procesa, nizak toplinski učinak na materijal (zagrijavanje se smanjuje sa smanjenjem trajanja impulsa materijala), beskontaktna metoda koja omogućuje bušenje lomljivih materijala (dijamant, porculan, ferit, safirno staklo, staklo), visoka automatizacija procesa, dug radni vijek život i stabilnost procesa.

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

Za pokuse je korišten infracrveni pulsirajući Nd:YAG laser valne duljine 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 dobivene su udarnim bušenjem. Tijekom laserskog bušenja snaga laserskog zračenja varirala je od 3,7 W do 61,4 W, promjer laserske točke na površini uzorka varirao je od 2 mm do 4 mm.

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

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

Tablica 1 prikazuje načine laserskog bušenja na različitim tvrdim površinama.

Načini laserskog bušenja rupa na različitim površinama

Lasersko bušenje karakterizirano povećanom krhkošću

lasersko bušenje naširoko se koriste za dobivanje rupa ne samo u tvrdim i supertvrdim materijalima, već iu materijalima karakteriziranim povećanom krtošću.

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

Glavni procesi u laser bušenje nemetalnih materijala, kao i tijekom rezanja, su zagrijavanje, taljenje i isparavanje iz zone laserskog zračenja. Da bi se osigurali ovi 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 stvorene prekomjernim tlakom pare Trenutna industrija trenutno široko koristi lasersko bušenje rupa u dijamantima, pružajući visoku preciznost i kontrolu nad stvaranjem rupa u procesu bušenja.

Bušenje rupa metalnim svrdlima promjera manjeg od 0,25 mm težak je praktični zadatak, dok lasersko bušenje omogućuje dobivanje rupa s promjerom koji odgovara valnoj duljini zračenja, s dovoljno visokom točnošću postavljanja.

Iz pokusa je poznato da su tehnička svojstva i značajke preciznog laserskog rezanja tankih metalnih ploča uglavnom određena istim uvjetima i čimbenicima kao i tehnička svojstva procesa. višepulsno lasersko bušenje . Prosječna širina proreza u tankim metalnim pločama je obično 30 - 50 mikrona po cijeloj dužini uzorka, njihovi zidovi su gotovo paralelni, površina ne sadrži velike nedostatke i strane uključke. Jedna od značajki rezanja pulsnim zračenjem je mogućnost takozvanog efekta kanaliziranja. Ovaj učinak se izražava u uvlačenju kvalitativne (difrakcijske) zrake u kanal formiran prethodnim impulsima putem rerefleksije od njegove stijenke. Formiranje novog kanala počinje nakon pomicanja cijele difrakcijske zrake izvan obrisa prethodne. Ovaj proces određuje graničnu hrapavost rezne stijenke i može stabilizirati točnost rezanja kompenzirajući nestabilnost usmjerenog uzorka tijekom višeprolazne obrade. U tom slučaju hrapavost rezanih rubova obično nije prelazila 4–5 μm, što se može smatrati sasvim zadovoljavajućim.

Laseri također izvode operaciju kao što je gruba obrada istrošenih kalupa na sljedeći veći promjer prema standardu. Ako je tijekom mehaničkog bušenja ova operacija trajala oko 20 sati, onda s lasersko bušenje zahtijeva 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. Proces je trenutno lasersko bušenje postaje samostalan pravac laserske tehnologije i zauzima značajan udio u domaćoj i stranoj industriji. Materijali koji se buše pomoću laserske zrake uključuju nemetale kao što su dijamanti, rubin, ferit, keramika itd., u kojima je bušenje rupa konvencionalnim metodama određena poteškoća ili je neučinkovito.

Međutim, kada se buše rupe u debelim materijalima, preferiraju se pojedinačni impulsi visoke energije. Dijafragmiranje laserskog protoka omogućuje dobivanje oblikovanih rupa, ali se ova metoda češće koristi u obradi tankih filmova i nemetalnih materijala. U tom slučaju, do kada l lasersko bušenje proizveden 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 pri relativno malim snagama. Kod velikih debljina, prema sl. 83, pojavljuje se nelinearnost 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 masi za 2-4 puta u usporedbi s uporabom krutih PCB-a u MEA. . Sada već postojeća kočnica u razvoju fleksibilnog softvera, odnosno dobro poznati konzervativizam dizajnera koji su navikli raditi s konvencionalnim softverom, može se smatrati prijeđenom fazom. U ovom slučaju olakšava se zadatak smanjenja mehaničkih naprezanja između PCB-a i LSI-ja koji je na njemu instaliran u držaču kristala, a također postaje moguće dobiti lasersko bušenje subminijaturnih rupa promjera 125 mikrona (umjesto 800 mikrona u konvencionalnim tiskanim pločama) za međuslojno prebacivanje kontinuiranim punjenjem bakrom. Konačno, fleksibilni poliimidni PCB je proziran, što 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 u izradi laserske tehnološke instalacije je izrada tehničkog zadatka. U mnogim slučajevima kupci pokušavaju igrati na sigurno i u njega stavljaju karakteristike koje daleko premašuju stvarne potrebe proizvodnje. Kao rezultat toga, trošak opreme povećava se za 30-50%. Paradoksalno, razlog tome je u pravilu relativno visoka cijena laserskih sustava. Mnogi poslovni lideri razmišljaju ovako:

“... ako kupim novu skupu opremu, onda bi po karakteristikama trebala premašiti standarde koji su trenutno potrebni, “možda”, jednog dana će mi dobro doći ...”. Kao rezultat toga, potencijalne mogućnosti opreme nikada nisu iskorištene, a njezino vrijeme povrata se povećava.

Primjer takvog pristupa je prijelaz s mehaničkog označavanja dijelova na lasersko označavanje. Glavni kriteriji označavanja 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 projektnog zadatka za lasersku instalaciju ti parametri uzimaju u obzir. Ali širina linije tijekom laserskog graviranja je 0,01-0,03 mm, odnosno dubina natpisa može biti 0,05 mm, tj. red veličine manje nego kod mehaničkog. Stoga se odnos između snage lasera i vremena označavanja može optimizirati u odnosu na cijenu sustava. Time se smanjuje cijena laserske instalacije, a time i vrijeme povrata.

Uvođenje laserskih tehnologija u mnogim slučajevima omogućuje rješavanje "starih" problema temeljno novim metodama. Klasičan primjer toga je nanošenje zaštitnih natpisa, žigova itd. o proizvodima za zaštitu od krivotvorenja. Mogućnosti laserske tehnologije omogućuju prepoznavanje sigurnosnog natpisa po jednom retku u natpisu. Mogućnost korištenja kriptografskih metoda omogućuje implementaciju "dinamičke" zaštite od lažiranja, tj. prilikom spremanja općeg crteža nakon određenog vremena mijenjaju se neki elementi koji su prepoznatljivi samo stručnjacima ili posebnoj opremi. Nedostižna za metode mehaničkog krivotvorenja je mogućnost stvaranja male izbočine (3-10 mikrona) od metalnih emisija na rubovima linije za graviranje laserom. Složena uporaba 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 potpuno nove metode njenog održavanja, u pravilu, uključujući povećanu pažnju osoblja i održavanje "čistoće" u prostoriji u kojoj se nalazi. Oni. dolazi do prijelaza na kvalitativno novu razinu kulture proizvodnje. Istodobno se broj zaposlenika obično smanjuje, a menadžeri poduzeća počinju se baviti pitanjima organizacije rada ne „radnog tima“, već optimizacije rada poduzeća u kojem su zaposlenici samo sastavni dio tehnološkog postupak. Bez obzira na to hoće li se laserska tehnologija u budućnosti koristiti u ovoj proizvodnji ili ne, stečeno iskustvo i stvorena kultura neće nigdje nestati. To je ono što vanjski promatrači obično nazivaju tehnološkom ili znanstveno-tehnološkom revolucijom, iako se zapravo radi o normalnom evolucijskom procesu. Povijest razvoja mnogih velikih tehnoloških tvrtki pokazuje da su u nekom trenutku u početnim fazama razvoja sve imale sličnu fazu tranzicije. Može se dogoditi 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 Thunder Grun...”), koji opisuje proces kada male promjene u prošlosti ili sadašnjosti dovode do globalnih posljedica u budućnosti.

Popis korištene literature

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

2. Grigoryants A.G., Shiganov I.N., Misyurov A.I. Tehnološki procesi laserske obrade: Zbornik. 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 izradi instrumenata. - L., Strojarstvo. Lenjingrad. odjel, 1978., 336 str.

Domaćin na Allbest.ru

...

Slični dokumenti

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

diplomski rad, dodan 29.07.2010


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

seminarski rad, 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. Glavni načini završnih operacija za proizvodnju svrdla.

diplomski rad, dodan 30.09.2011


Povijest strojeva za rezanje metala. Svrha bušenja su operacije dobivanja rupa u različitim materijalima tijekom njihove obrade, čija je svrha izrada rupa za narezivanje navoja, razvrtanje, razvrtanje. Glavne vrste istezanja.

prezentacija, dodano 05.10.2016


Glavne poteškoće obrade rupa. Mogućnosti postavljanja za operacije dubokog bušenja. Funkcije tekućine za podmazivanje, metode njezine opskrbe. Vrste dubokog bušenja. Zadovoljavajuće formiranje strugotine i njeno uklanjanje iz rupe.

priručnik za obuku, dodan 12/08/2013


Opis tehnoloških operacija - bušenje i razvrtanje za dobivanje rupa u detalju "provodna ploča". Izbor alatnog stroja za njegovu obradu. Načelo njegovog rada i proračun za točnost. Određivanje uvjeta rezanja i sile stezanja.

seminarski rad, dodan 17.01.2013


Formiranje rupa u čvrstom metalu bušenjem, točnost njihove obrade, set alata; razred hrapavosti površine. Načini bušenja, upuštanja, razvrtanja. Izrada sheme stezanja dijela; proračun greške baziranja i sile stezanja.

laboratorijski rad, dodan 29.10.2014


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

kontrolni rad, dodano 21.11.2010


laserska tehnologija. Princip rada lasera. Osnovna svojstva laserske zrake. Monokromatičnost laserskog zračenja. Njegova moć. Divovski zamah. Primjena laserske zrake u industriji i tehnici, medicini. Holografija.

sažetak, dodan 23.11.2003


Bušenje je proces pravljenja 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. Prihvaćanje,
LLC "Alt laser", Kharkov

Trenutno se laserom uspješno izvode brojne tehnološke operacije, prije svega kao što su rezanje, zavarivanje, bušenje, površinska toplinska obrada, graviranje, označavanje, graviranje itd., au nekim slučajevima daje prednosti u odnosu na druge vrste obrade. Tako se bušenje rupa u materijalu može brže završiti, a pisanje različitih materijala je savršenije. 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 tehnološku obradu bili su plinski plamenik, električno lučno pražnjenje, plazma luk i elektronski snop. Pojavom lasera koji emitiraju veliku energiju, pokazalo se da je moguće stvoriti velike gustoće svjetlosnog toka na tretiranoj površini. Uloga lasera kao izvora svjetlosti koji rade u kontinuiranom, pulsnom ili gigantskom pulsu je da površini obrađenog materijala osigura gustoću snage dovoljnu 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, površinska toplinska obrada, crtanje, označavanje, graviranje itd., au nekim slučajevima daje prednosti u odnosu na druge vrste obrade. Tako se bušenje rupa u materijalu može brže završiti, a pisanje različitih materijala je savršenije. 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 provoditi 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 stimuliranom emisijom . Klasično se dogodilo da se pri opisu tehnologija laserske obrade materijala glavna pažnja posvećuje samo samim laserima, njihovim principima rada i tehničkim parametrima. No, za provedbu bilo kojeg procesa laserske dimenzionalne obrade materijala, osim lasera, potreban je i sustav za fokusiranje snopa, uređaj za upravljanje kretanjem snopa po površini izratka ili uređaj za pomicanje proizvoda u odnosu na snop, sustav za upuhivanje plina, sustave optičkog navođenja i pozicioniranja, softver za upravljanje procesima laserskog rezanja, graviranja itd. U većini slučajeva izbor parametara uređaja i sustava koji izravno služe laseru nije ništa manje važan od parametrima samog lasera. Na primjer, za označavanje ležajeva promjera manjeg od 10 mm ili precizno točkasto lasersko zavarivanje, vrijeme utrošeno na pozicioniranje proizvoda i fokusiranje premašuje vrijeme graviranja ili zavarivanja za jedan ili dva reda veličine (vrijeme označavanja ležaja je približno 0,5 s). Stoga, bez upotrebe sustava za automatsko pozicioniranje i fokusiranje, uporaba laserskih sustava u mnogim slučajevima postaje ekonomski neisplativa. Analogija laserskih sustava s automobilima pokazuje da laser funkcionira kao motor. Koliko god motor bio dobar, ali bez kotača i svega ostalog auto neće ići.

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.). Šefovi poduzeća koja moderniziraju svoju proizvodnju, u pravilu, iz etičkih razloga, zamjenjujući staru opremu novom, napuštaju staro (doslovno i figurativno) servisno 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 isplativije kupiti sofisticiranu opremu s mogućnošću jednostavnog održavanja nego pozvati visokokvalificirano osoblje.

Stoga zadatak korištenja laserskih tehnologija u suvremenoj proizvodnji treba promatrati ne samo sa stajališta tehničkih parametara samog lasera, već i uzimajući u obzir karakteristike opreme i softvera koji omogućuju korištenje specifičnih svojstava lasera. laser 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 linije rezanja, promjena obradnog materijala itd.);
• vrijeme postavljanja i pozicioniranja proizvoda;
• parametri uvjeta okoline (raspon temperature, vlažnost, sadržaj prašine) u kojima sustav može raditi;
• zahtjevi za osposobljenost servisnog osoblja.

Na temelju ovih parametara odabire se vrsta lasera, uređaj za brisanje snopa, razvija se dizajn pričvršćivača proizvoda, razina automatizacije sustava u cjelini, pitanje potrebe pisanja specijaliziranih programa za pripremu odlučuje se o turpijama za crtanje, linijama 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 žarišnoj točki, uvjeti fokusiranja, fizički svojstva materijala (reflektivnost, termofizička svojstva, talište, itd.).

Lasersko bušenje rupa u metalu

Postoje prednosti korištenja lasera kao alata za bušenje.

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

Povećana je 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 što je to slučaj 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 pomoću pulsirajućih lasera koji rade u slobodnom načinu rada s trajanjem impulsa reda veličine 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 zidova i istjecanja tekućine pod stvorenim viškom tlaka pare.

Tipično, duboke rupe željenog promjera dobivaju se korištenjem ponavljajućih laserskih impulsa niske energije. U tom slučaju nastaju rupe s manjim konusom i bolje kvalitete od rupa dobivenih s većom energijom jednog impulsa. Izuzetak su materijali koji sadrže elemente koji mogu stvoriti visoki tlak pare. Stoga je vrlo teško zavarivati ​​mjed laserskim pulsnim 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 najbolje kvalitete sa željenom geometrijom i s malim odstupanjem 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 impulsi visoke energije. Dijafragmiranje laserskog protoka omogućuje dobivanje oblikovanih rupa, ali se ova metoda češće koristi u obradi tankih filmova i nemetalnih materijala. 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 uz relativno niske snage.

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

Laseri koji se koriste za bušenje rupa u metalu trebali bi dati fokusiranu zraku s gustoćom snage reda veličine 10 7 -10 8 W/cm 2 . 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 dovoljno visokom točnošću postavljanja. Stručnjaci tvrtke "General Electric" (SAD) izračunali su da lasersko bušenje rupa u usporedbi s obradom elektronskim snopom ima visoku ekonomsku konkurentnost (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 je u svom razvoju imalo dvije faze. U početku je razvijeno točkasto zavarivanje. To je objašnjeno prisutnošću snažnih pulsirajućih lasera čvrstog stanja u to vrijeme. Trenutačno, u prisutnosti plinskih CO 2 i čvrstih Nd:YAG lasera velike snage koji pružaju kontinuirano i pulsno kontinuirano zračenje, moguće je zavarivanje šavova s ​​dubinom prodiranja do nekoliko milimetara. Lasersko zavarivanje ima brojne prednosti u odnosu na druge vrste zavarivanja. Uz visoku gustoću svjetlosnog toka i optički sustav, moguća je lokalna penetracija u danoj točki s visokom točnošću. Ova okolnost omogućuje zavarivanje materijala u teško dostupnim područjima, u vakuumu ili komori ispunjenoj plinom s prozorima koji su transparentni 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 puno nižim gustoćama snage od rezanja. To se objašnjava činjenicom da je tijekom zavarivanja potrebno 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, prijenos topline u dubinu zavarenih dijelova provodi se zahvaljujući toplinskoj vodljivosti, a zona prodiranja mijenja se tijekom vremena s pravilno odabranim načinom zavarivanja. U slučaju nedovoljnih gustoća snage dolazi do neprobojnosti zavarene zone, a kod velikih gustoća snage dolazi do isparavanja metala i stvaranja rupa.

Zavarivanje se može izvoditi na plinsko-laserskom stroju za rezanje pri nižoj snazi ​​i slabim udarom 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. 3 prikazani su podaci o sučeonom zavarivanju 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 s preklapanjem, čeonim i kutnim zavarivanjem, dobivene su brzine blizu onih navedenih u tablici, uz potpuno prodiranje materijala koji se zavaruje u zoni udara grede.

Laserski sustavi za zavarivanje mogu zavarivati ​​različite metale, proizvodeći minimalne toplinske efekte zbog male veličine laserske točke, kao i zavarivati ​​tanke žice promjera manjeg od 20 mikrona u uzorku žica-žica ili žičane ploče.

Književnost

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

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

Sastav betonskih mješavina koje se koriste u građevinarstvu uključuje grubo zrnate 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 u betonu je proces formiranja rupe bez upotrebe vode ili bilo koje druge rashladne tekućine. Do danas je teško zamisliti pouzdaniju, sigurniju i precizniju metodu od bušenja betonskih površina alatima s dijamantnim premazom. Takvo bušenje izvode posebne instalacije, koje zauzvrat zahtijevaju određene vještine u rukovanju njima. Stoga je za pomoć bolje obratiti se profesionalcima koji dobro znaju kako to učiniti brzo i učinkovito.

Dijamantni alat omogućuje bušenje rupa promjera od 15 do 1000 mm i dubine do 5 m

Popis zadataka koji se rješavaju bušenjem je vrlo širok.

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

• cijevi za grijanje, opskrbu plinom, opskrbu strujom;
• protupožarni sustavi;
• ventilacijski sustavi i klima uređaji;
• razne komunikacije (internet, telefon, itd.);
• postavljanje ograda i ograda na stubištima;
• ugradnja kemijskih sidara;
• montaža opreme za bazene.

Uz pomoć tehnologije dijamantnog bušenja također je moguće izrezati otvore u stropovima i zidovima. za ventilacijske kanale, vrata, prozore i druge potrebe u slučaju da za to nije moguće koristiti posebnu opremu za rezanje betona.

Tehnologija ove metode leži u činjenici da su rupe promjera 130-200 mm izbušene duž perimetra budućeg otvora. Zatim se rubovi otvora izravnavaju perforatorom ili smjesom cementa i pijeska. Unatoč činjenici da ova metoda zahtijeva puno vremena, rezultat se praktički ne razlikuje od rezanja. Ova tehnologija se naziva horizontalno dijamantsko bušenje.

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, ali 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 - potpuno odsustvo jakih udaraca na betonsku površinu i nepodnošljive buke. Takve pozitivne osobine čine dijamantnu tehnologiju neophodnom za popravke u stanovima višekatnica. Dijamantno bušenje omogućuje izbjegavanje stvaranja pukotina na površinama zidova, 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 položiti sve tehnološke rupe za razne potrebe, bušenje dijamantnim alatom postaje jedini način stvaranja otvora pri polaganju cijevi za grijanje, vodoopskrbu i druge komunikacije. 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 prednosti kao mogućnosti bušenja betona s bilo kojim stupnjem armature.

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

Za razliku od “mokrih” svrdla, kod kojih se dijamantni segmenti lemom spajaju na radnu površinu, suha svrdla izrađuju se isključivo laserskim zavarivanjem.

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

Ova temperatura je talište običnog lema, pa njime zalemljeni segment jednostavno odleti i ostane u rupi. Za nastavak rada, segment se mora ukloniti iz rupe, jer se ne može bušiti. Alat s laserski zavarenim segmentima može izdržati dovoljno visoke temperature i ne "opterećuje" se tijekom rada.

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

Usisavač izvlači prašinu nastalu tijekom bušenja i istovremeno hladi svrdlo. Budući da je adapter spojen na bazu krune, 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. Postrojenje za mokri proces zauzima puno više prostora, jer je obično opremljeno prilično velikim 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 objektima u kojima nema vodoopskrbe;
• u sobama s finom završnom obradom;
• uz opasnost od poplave donjih prostorija vodom.

Nažalost, suha metoda ima mnogo nedostataka. Glavni je nemogućnost rada s maksimalnim učinkom 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 pogledu promjera i dubine 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, puno 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 dijamantne krunice koje ne trebaju dodatno hlađenje. Hlade se strujanjem zraka i visokokvalitetnim podmazivanjem. Kruna izgleda kao šuplji metalni cilindar. Na jednom kraju ovog stakla nalazi se oštrica s dijamantnim premazom. Druga ili stražnja strana krunice namijenjena je za montažu u korištenu opremu i ima čep.

Kruna tijekom bušenja proizvodi kružne pokrete rezanja. Ovi pokreti se događaju 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 bušenja. Stoga je vrlo važan pravilan proračun mehaničke sile. Pri izračunavanju ove sile potrebno je uzeti u obzir ukupnu površinu dijamantnih segmenata i vrstu materijala koji se obrađuje.

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

• male veličine;
• srednji;
• veliki;
• super-veliki.

Male veličine uključuju krunice promjera 4-12 mm. Uglavnom se koriste za bušenje malih rupa za električne instalacije. Srednje mlaznice imaju promjer 35-82 mm i koriste se za bušenje rupa za utičnice, male cijevi i sl.

Krune velikih dimenzija promjera 150-400 mm koriste se za bušenje rupa u čvrstim armiranobetonskim konstrukcijama, na primjer, za ulazak visokonaponskih električnih kabela ili kanalizacije. Mlaznice promjera 400-1400 mm koriste se u razvoju prilično moćnih infrastrukturnih objekata. Zapravo, ni 1400 mm za krunice nije granica.

Na zahtjev možete izraditi veću mlaznicu. 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, postoje sljedeće vrste svrdla za beton:

• prsten. Imaju izgled čvrste dijamantne matrice u obliku prstena pričvršćenog za tijelo. Obično takve bušilice imaju mali promjer, ali postoje iznimke;
• nazubljena su najčešća vrsta jezgrenih svrdla. ;
• kombinirani. Ove se krunice uglavnom koriste za posebne vrste betonskih radova.

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

Materijal od kojeg su izrađeni segmenti i u koji su učvršćeni dijamanti naziva se vezivo, a jezikom profesionalaca – matrica. Daje dijamantnom segmentu oblik i snagu. Tijekom praktične primjene matrica bi se trebala istrošiti na način da se “radni” dijamanti nakon otupljenja odlome, a novi 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 mikrorezača u takvim matricama može biti do 120 kom/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 dijamantnog alata, struktura njegovog dizajna je identična. U pravilu se sastoji od potpornog metalnog tijela i sloja koji sadrži dijamant, koji je u izravnoj interakciji s materijalom i osnova je alata. Ovaj sloj je kombinacija dijamanata i metalnog praha.

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

Svaki veći proizvođač razvija vlastitu formulu dijamantnog sloja za svaki alat i time osigurava njegovu jedinstvenost.

Najpopularniji potrošni materijal sada koriste sljedeći proizvođači:

• Bosch. Proizvodi proizvedeni pod ovom markom pružaju 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 pribora za nju;
• Hilti specijalizirana je za proizvodnju opreme vrlo visoke kvalitete i stalno unapređuje svoj proizvodni proces;
• Bis je domaća tvrtka. U početku se bavila prodajom inozemne opreme, ali od 2007. godine počela je proizvoditi vlastite instrumente.

Husqvarna je pionir u dijamantnom bušenju industrijskog betona

Rotacija krune je posljedica sile opreme za bušenje. Kruna se može postaviti i na konvencionalnu bušilicu i na posebnu instalaciju. Jedinica rotira alat velikom brzinom, ali nema učinaka udara. 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 značajno ubrzava i pojednostavljuje tijek rada. Kruna će se za nekoliko minuta udubiti u površinu zida do željenog položaja, a zatim će se jednostavno morati izvući zajedno s izrezanim komadom betona.

Glavne faze tehničkog procesa

Algoritam za bušenje betonskih konstrukcija je sljedeći:

• odabir krunice;
• montaža jedinice za bušenje;
• priprema radnog mjesta;
• označavanje radne površine s točnom naznakom središta bušenja;
• ugradnja jedinice na radnu površinu;
• ugradnja krune za bušenje;
• bušenje;
• 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 suvišno, stoga radno područje mora biti očišćeno od krhotina i drugih nepotrebnih predmeta. Označavanje radne površine počinje crtanjem dviju okomitih linija koje se presijecaju. Zatim se iz njihovog središta gradi krug potrebnog promjera. Ovaj krug će biti mjesto krune.

Tijekom bušenja također je potrebno uzeti u obzir neke nijanse. Za početak, krunu morate vrlo pažljivo namjestiti, postavljajući je točno u nacrtani krug. Prvo se izvodi probno bušenje u trajanju od 4-8 sekundi. Na taj se način stvara mali kanal koji pojednostavljuje ugradnju krune i provedbu kapitalnog 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 bušilicom. Zanimljivo je i da se istrošena mlaznica može popraviti u posebnoj radionici. Kvaliteta obavljenog posla izravno ovisi o kvaliteti korištene opreme. Bušilice proizvođača kao što su Hilti, Husqvarna, Cedima, Tyrolit smatraju se među najboljima.

Resurs dijamantnog alata uvelike ovisi o vrsti materijala u kojem je rupa izbušena, o vrsti dijamantnog segmenta i pravilnoj uporabi bušilice. Bitovi velikog promjera u pravilu imaju i duži radni vijek, što je povezano s velikim brojem dijamantnih segmenata. Prosječni resurs dijamantnih krunica promjera 200 mm s dobrim zasićenjem reznih segmenata je oko 18-20 tekućih metara pri bušenju armiranog betona.

Nekruto pričvršćivanje stroja i alata dovodi do lomljenja reznih segmenata alata

Istodobno, glavna potrošnja dijamantnih segmenata pada na prevladavanje armature. Čimbenici kao što je prekomjerno ili neravnomjerno pomicanje nastavka ili izvlačenje nastavka kada je nosač labav, mogu ozbiljno skratiti život nastavka ili ga čak potpuno uništiti.

Lasersko bušenje betona

Industrijsko bušenje rupa laserom počelo je nedugo nakon njegovog izuma. Upotreba lasera za bušenje malih rupa u dijamantnim zrncima objavljena je još 1966. godine. Prednost laserskog bušenja najjasnije se očituje pri izradi rupa do 10 mm dubine 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. Laserom se mogu izbušiti 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 zbog kutne raspodjele unutar dijagrama zračenja i raspodjele intenziteta zračenja u ravnini. laserskog otvora.

U ovom trenutku postoje posebne metode za formiranje gore navedenih parametara koji vam omogućuju stvaranje rupa različitih oblika, na primjer, trokutastih i točno u skladu s navedenim karakteristikama 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 skoka u snazi ​​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 korišteno je za rezanje i bušenje tvrdih materijala kao što su beton i prirodni kamen.

Laserska tehnologija bez buke i vibracija najučinkovitije se primjenjuje u seizmičkim područjima kada se stvaraju rupe u već postojećim betonskim zgradama. Tamo se koriste za jačanje hitnih kuća čeličnom vezom, kao iu obnovi arhitektonskih spomenika. U nuklearnoj industriji snažno se lasersko zračenje naširoko 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 bušilica se koristi za bušenje rupa u betonskim zidovima i drugim površinama.. Sastoji se od elektromotora, mjenjača, osovine vretena, laserskog uređaja, alata za bušenje. Potonji ima oblik vijka, koji je izravno povezan s kućištem mjenjača. Na jednom kraju ovog vijka pričvršćena je visokotemperaturna kruna, a drugi kraj spojen je s osovinom vretena. Laserski uređaj nalazi se u gornjem dijelu kućišta mjenjača.

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

Sigurnosne mjere

Prilikom bušenja rupa u betonskim konstrukcijama treba koristiti osobnu zaštitnu opremu. To uključuje zaštitne naočale, platnene rukavice, respirator. Rukovatelj mora biti odjeven u radnu odjeću od guste tkanine i gumene cipele. Tijekom rada morate paziti da bilo koji komad odjeće ne padne u pokretne dijelove opreme za bušenje.

Prema statistikama, najveći broj ozljeda zadobivaju radnici na gradilištima zbog neispravnosti električnog alata ili njegove 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. Dakle, moguće je izbušiti rupu samo na razini ljudskog rasta. Ako je rupa viša, 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 se mogu ozlijediti 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 ukopanih žica.

Prilikom bušenja rupa laserom, izbjegavajte dolazak različitih dijelova tijela u njegovo područje djelovanja kako se ne biste opekli. Nemojte gledati u samu lasersku zraku ili njenu refleksiju, kako ne biste oštetili rožnicu oka. Iz istog razloga, potrebno je raditi samo u posebnim zaštitnim naočalama. Pri radu s laserskom opremom morate se pridržavati istih sigurnosnih pravila kao i pri korištenju bilo kojeg električnog alata.

Trošak rada

Na formiranje cijene usluga bušenja betona utječu čimbenici kao što su:

• potreban promjer rupe. S povećanjem promjera povećava se i trošak bušenja;
• površinski materijal u kojem se buši. U armiranobetonskim konstrukcijama bušenje je skuplje nego u zidovima od opeke;
• dubina bušenja. Naravno, što je veća duljina buduće rupe, to će 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 obaviti bez upotrebe posebnog alata.

Troškovi radova mogu se povećati i 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 daleko je najsigurnija, najbrža i najisplativija opcija za bušenje rupa u najtvrđim građevinskim materijalima današnjice. Korištenjem jezgrenih svrdla moguće je napraviti rupe koje točno odgovaraju zadanom promjeru. Rupe su također idealnog oblika i ne zahtijevaju nikakvu dodatnu obradu, što značajno štedi vrijeme, a što je najvažnije i novac kupca.

Takve prednosti dijamantnog bušenja kao što je odsutnost buke i vibracija omogućuju rad ne samo na velikim gradilištima, već iu stambenim prostorima, koji su u popravci iu gotovom (završnom) 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 se ispunjavaju 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 mehaničkog utjecaja na materijal koji se obrađuje i dolazi do blagih deformacija. Kao rezultat toga, moguće je izvesti lasersko rezanje s visokom preciznošću, uključujući lako deformabilne i nekrute dijelove. Zbog velike snage 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.

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

Solid state laseri nemetalni materijali režu puno lošije od plinovitih materijala, ali imaju prednost kod rezanja metala - iz razloga što se val od 1 mikrona lošije odbija od vala od 10 mikrona. Bakar i aluminij za valnu duljinu od 10 mikrona gotovo su savršeno reflektirajući medij. No, s druge strane, lakše je i jeftinije napraviti CO2 laser nego solid state.

Točnost lasersko rezanje doseže 0,1 mm uz ponovljivost od +0,05 mm, a kvaliteta reza je konstantno visoka, jer ovisi samo o konstantnosti brzine laserske zrake, čiji parametri ostaju nepromijenjeni.

Kratak opis kroja: kamenca obično nema, 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.

Šivanje rupa

Važan faktor za lasersko rezanje je probijanje originalne rupe da ga pokrenem. Neki laserski sustavi imaju mogućnost dobivanja do 4 rupe u sekundi korištenjem takozvanog procesa letećeg probijanja u hladno valjanom čeliku debljine 2 mm. Dobivanje jedne rupe u debljim (do 19,1 mm) listovima vruće valjanog čelika tijekom laserskog rezanja provodi se pomoću probijanja za oko 2 s. Korištenje obje ove metode omogućuje vam povećanje produktivnosti laserskog rezanja na razinu koja se može postići na CNC prešama za probijanje.

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 rupe 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, kamenje). U industriji se laseri koriste za bušenje rupa u satovima i u kalupima za izvlačenje, s produktivnošću do 700.000 rupa po smjeni.

Skriptiranje

Često se koristi način rezanja bez prolaska, tzv. scribing. Široko se koristi u industriji, posebno u mikroelektronici, za odvajanje silikonskih podložaka u pojedinačne elemente (fragmente) duž zadane konture. U ovom procesu, međusobna usmjerenost projekcije vektora električnog polja upadnog zračenja i smjera skeniranja također je bitna kako bi se osigurala visoka učinkovitost i kvaliteta procesa.

Skriptiranje naširoko se koristi u industriji (mikroelektronika, industrija satova itd.) za odvajanje tankih ploča od polikora i safira, rjeđe za odvajanje silikonskih podložaka. U tom slučaju, za daljnje mehaničko odvajanje, dovoljno je scribiranje do dubine od oko trećine ukupne debljine ploče koja se odvaja.

Procesi mikrostrojne obrade

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