Mélyfúrás. Mikrolyukak lézeres fúrása hőálló ötvözetekben

A szakértők számos módszert fejlesztettek ki a gyémántok feldolgozására, hogy javítsák ezeknek a köveknek a minőségét. A lézeres fúrást tartják a gyémántok minőségének javításának leginkább bevált módszerének.

Ezt a fajta gyémántfeldolgozást először a múlt század 70-es éveiben használták kereskedelmi forgalomba. A sötét zárványok, mint a magnetitok, pirrotitok és szénzárványok nem javítják a kő optikai tulajdonságait, még kevésbé vonzzák a vásárlókat. A lézeres fúrási folyamat során ezek zárványok kiégnek salétromsavval vagy kénsavval feloldva vagy derítve.

Egy speciális eszközből, egy körülbelül 1060 nm hullámhosszú infravörös kvantumgenerátorból származó lézersugár 20-60 mikronnál nem nagyobb átmérőjű mikrolyukat fúr. 20 mikron 0,02 mm-nek felel meg, ami egy emberi hajszál vastagsága. Gyémánt fúrás legfeljebb 1,6 mm mélységig kell elvégezni. Ez a folyamat átlagosan 30 percig vagy tovább tart.

Van mód a sötét zárványok világosítására. A levegő lézersugárral fúrt lyukon keresztül jut be, melynek hatására a zárvány színe jelentősen világosabbá válhat. A derítés másik módja, hogy a lézerlyuk csatornájába vákuumkörnyezetben reagenst vezetnek be, amely kitisztítja vagy teljesen feloldja a zárványt. A végeredmény a zárvány kémiai összetételétől függ.

Mikroszkóp vagy nagyító alatti tízszeres nagyításnál nem nehéz megvizsgálni a lézerlyukak csatornáit, még akkor sem, ha le vannak zárva. Van nekik típusú tölcsér alakú mélyedések a felületen, belül pedig fehéres színű egyenes vonalak. A közelmúltban olyan anyagokat használnak a csatornák feltöltésére, mint a műgyanta vagy viasz magas törésmutatójuk miatt. A csatorna megfelelő anyaggal való feltöltése után a csatornát lezárjuk. Bár a kitöltött lyukak kevésbé észrevehetők a felületen, és kevésbé érzékenyek a szennyeződésre, visszavert fényben „kráter” látható a fúrás helyén. A felületen lévő kerek barázdák tű hegyével is tapinthatók. Figyelembe kell venni, hogy ha a lyukfúrás során a lézersugár erős belső feszültségű területet ér, akkor a csatorna körül jól látható feszültségek és hasadási repedések keletkeznek.

Az ilyen kövek értékelése során nehézségek merülnek fel. Természetesen a vizuális gemológiai jellemzők észrevehetően javulnak, de a fúrás mesterséges hibákat hoz létre kis repedések formájában.

A gyémántokat a megjelenésük és a fúrt lyukak jelenléte alapján egy meghatározott tisztasági csoportba sorolják. Megjegyzendő, hogy a lézerfúrás célja nem a gyémánt tisztaságának növelése, hanem a sötét zárványok világosítása. Ez a kő megjelenésének javulásához vezet, és jobban vonzza a vásárlókat.

A vonatkozó minőségi tanúsítványoknak, számláknak és egyéb dokumentumoknak szükségszerűen tartalmazniuk kell az emberi beavatkozás eredményeiről és a lézeres lyukak jelenlétéről szóló információkat.

Nemrég kifejlesztett új lézeres feldolgozási módszer gyémántok, amelyekben a csatorna nem kerül a felszínre. Ez a fajta kezelés alkalmas a felülethez közel elhelyezkedő sötét zárványokkal rendelkező gyémántokhoz. Ennek a módszernek a használata azonban még mindig nem garantálja az új hasadási és feszültségrepedések, „tollak” és mikrorepedések hiányát a zárványok körül. A kezelés előtt fennálló ilyen jellegű hibák a módszer alkalmazása után súlyosbodhatnak. Másrészt a felszínt érő új repedések csatornaként működhetnek. Amikor savakat vezetnek be ezekbe a csatornákba, a zárványok világosabbá válnak. Ez a módszer nem minden kőre alkalmas, de gyémántok sötét zárványokkal, a felszín közelében található, apró repedésekkel - ideális anyag ehhez a finomítási módszerhez.

Ennek a lézeres feldolgozási módszernek az a lényege, hogy a lézereket pulzáló üzemmódban pontosan a befogadásig fókuszálják. Az eljárás során jelentős mennyiségű hő keletkezik, ami elősegíti a repedések terjedését a kő felületére. Így nem kell csatornát fúrni ahhoz, hogy tölcsért képződjön a felületen. Az oldószer, amely az új repedéseken keresztül könnyen behatol a zárványba, vagy megvilágosítja, vagy feloldja. De ez a módszer is lehet gödrök és üregek kialakulásához vezetnek a kő felszínén azzal a különbséggel, hogy a formájuk nem lesz olyan tökéletesen kerek, és a méreteik valamivel kisebbek lesznek.

Egy másik lézeres feldolgozási módszer izraeli szakemberek fejlesztették ki a 2000-es évek elején. KM-nek hívták (a rövidítése "Kiduah Meuhad"), ami héberről fordítva „speciális fúrást” jelent. Az Antwerpenben népszerűvé vált módszert a sötét zárványok mikrorepedésekkel történő világosítására alkalmazzák speciális körülmények között sav segítségével. A lézersugarat a felülethez legközelebb eső hibára irányítják, így a hiba a felületre terjed ki.

A lézeres expozíció után a gyémántot tömény savba mártják, és nyomás alatt magas hőmérsékletre melegítik. A kialakult feltételeknek köszönhetően a sav behatolás előtt behatol a belsejébe és feloldja azt.

A QM feldolgozás utáni gyémántok a visszavert fényben helyenként kékes-barnás árnyalatok jelenlétéről azonosíthatók mesterségesen létrehozott repedések, különösen kő gördítésekor. Ugyanez nem mondható el a gyémántokról, amelyeket hagyományos lézeres fúrási technológiával dolgoznak fel, hogy észrevehető lyukakat képezzenek a felületen. Sőt, a CM-feldolgozott gyémántokban a lézeres kezelés során keletkezett feszültségrepedések felületén esetenként kis mennyiségű feketés színű anyag is látható szabálytalan vonalak formájában.

Műszaki adatok:
Maximális munkadarab mérete, mm	600 x 650 (egyéb megegyezés szerint)
UV lézer hullámhossz, nm
Impulzusfrekvencia, kHz
UV lézer teljesítmény (W) 60 kHz-en, nem kevesebb
Pozícionálási pontosság az X, Y tengely mentén, µm
Min. furat átmérője, µm	50-től (a gép beállításaitól függően)
Max. furatátmérő/mélység arány
Megmunkálási mező (géptengelyek mozgása nélkül), mm	Max.: 40x40
Max. a munkadarab felületének magasságváltozásának kompenzációja, mm
Méretek és súly:
Beépítési méretek (Sz-Mé-Ma)	1320 x 1286 x 2286 mm
Beépítési súly

A gépet nagy pontosságú nyomtatott áramköri lapok (NYÁK), merev flexibilis nyomtatott áramköri lapok, flexibilis PCB-k és flexibilis kábelek, beágyazott komponensekkel ellátott PCB-k gyártására tervezték.

A gép fő megkülönböztető jellemzője egy 355 nm hullámhosszú UV lézer használata emitterként. A ~ 35 ns impulzushosszú UV lézer használata lehetővé teszi a különféle anyagok feldolgozását, miközben biztosítja a feldolgozás legmagasabb minőségét (szénlerakódások minimalizálása, rugalmas folyamatszabályozás, zsákfuratok készítésekor pontosan egy adott rézrétegnél) . Ezenkívül az infravörös lézerrel ellentétben a LaserFlex gép használata kiküszöböli a réz infravörös lézerrel történő feldolgozásához szükséges előkészítő műveleteket (például oxidáció) és az utófeldolgozást (szénlerakódások eltávolítása).

Így az univerzális LaserFlex gép az optimális eszköz olyan problémák megoldására, mint:

• Polimer bevonat fóliák eltávolítása
• Réz fólia polimer laminátumok fúrása és vágása
• Rugalmas és merev-flex PP feldolgozása
• Belső rétegek és prepregek fúrása és vágása, pl. FR4
• Vezetők elválasztása vagy „elengedése” és üregek kialakítása
• Mikrolyukak fúrása, beleértve süket

A feldolgozás gyorsaságát, pontosságát és minőségét a következő összetevők biztosítják:

• Stabil gránit alap, a tengely mozgása során fellépő mechanikai nyomatékok kompenzálására és a mozgási paraméterek hőmérséklet-stabilizálására
• Nagy dinamikus lineáris motorok (X, Y tengelyek)
• Beépített lézerteljesítmény-jelző, amely lehetővé teszi a sugárforrás paramétereinek gyors és pontos beállítását a lézer kimeneti teljesítményének tényleges értéke alapján. Lehetővé teszi a feldolgozási mód lehető legpontosabb kiválasztását és fenntartását bármilyen körülmények között: normál működés közben, az optikai rendszer szennyeződése esetén, a rutin karbantartások között, és akkor is, ha a sugárforrás áramkimaradása esetén kopás a hosszú távú működés során.

Könnyű használat és biztonság:

Az érintőképernyőn keresztül vezérelhető speciális szoftverek barátságos felületével a LaserFlex gép egyesíti az egyszerűséget és a könnyű használhatóságot

igazán lenyűgöző teljesítmény. Az egyszerű és intuitív vezérlőhéj szükségtelenné teszi a hosszadalmas kezelői képzést.

A gép minden szükséges biztonsági berendezéssel fel van szerelve, amely megfelel a nemzetközi szabványoknak. Ez a biztonsági óvintézkedések betartása mellett biztosítja a gép biztonságos és problémamentes működését.

A munkadarab rögzítése és alapozása:

A munkadarab rögzítéséhez a gép vákuumasztallal van felszerelve, amely elkerüli az elakadást és a hullámosodást rugalmas és merev-flex munkadarabok rögzítésekor.

A munkadarab helyzetét az asztalon a jelek határozzák meg CCD kamera segítségével.

Adatformátumok:

A következő formátumú adatok kerülnek bemenetre: DXF, Gerber, Bitmap.

Kiegészítő felszerelésként a következők vásárolhatók meg:

• Szűrőrendszerrel ellátott kompresszor a kívánt minőségű sűrített levegő biztosításához
• Szünetmentes áramforrás

Pico sorozatú gépek

Műszaki adatok
Vezérlő interfész
Lézer hullámhossz, nm
Lézer teljesítmény, W
Impulzus időtartama, ps
Munkadarab rögzítési rendszer	Vákuum asztal
Kezelési terület, mm
Feldolgozó állomások száma
Ismételhetőség, µm
Pozícionálási pontosság, µm
Méretek és súly:
Teljes tömeg, kg
Teljes méretek (LSHV), mm	2100x1920x1720

Cél és működési elv

A Picodrill lézeres megmunkáló központ egy nagy teljesítményű és nagy pontosságú gép különféle anyagok fúrásához, vágásához és strukturálásához. A nagy energiájú pikoszekundumos lézerimpulzusok használata lehetővé teszi a hideg precíziós anyageltávolítást. Opcióként egy teljesen automatikus feldolgozási mód is elérhető.

Lehetséges felhasználási területek a PP gyártásban

• Mikrolyukak fúrása nyomtatott áramköri lapokon, akár 4000 másodpercenként
• Mikrostrukturálás, üveg és kerámia alkatrészek precíziós megmunkálása
• Elektronikai alkatrészek, félvezető hordozók vágása, fúrása
• Mikrolyukak fúrása

Feldolgozás minősége

A pikoszekundumos lézernek köszönhetően hidegen

szinte minden anyag eltávolítása. Átlagos lézerteljesítmény 25 W és impulzuscsúcs teljesítmény max. akár 70 MW impulzusonként, lehetővé teszik a legkisebb mennyiségű anyag eltávolítását maradék égéstermékek nélkül.

Automatikus folyamatvezérlés

• A telepítés érzékelőkkel van felszerelve, amelyek kompenzálják az alkatrészek vastagságát.
• Az automatikus fókuszbeállítás a Z tengely automatikus beállításával történik.
• A lézeres energiamérő eszközök visszacsatolást és a lézerenergia automatikus beállítását biztosítják. A pontosság jelentősen javítható
• 3 tengelyes letapogató rendszerrel.

Monitoring CCD kamerával

Mindkét munkaállomás nagy felbontású CCD-kamerával rendelkezik, LED-gyűrűs megvilágítással. Ez lehetővé teszi a munkadarab elmozdulásának, forgásának, összenyomásának vagy megnyúlásának automatikus korrigálását.

Lehetőségek

Két vagy négy leolvasó fej

Különféle teljesítményű és hullámhosszú pikoszekundumos lézer (1064, 532, 355 nm)

A modern elektronika fejlődési irányai új szintre állítják a kihívásokat a nyomtatott áramköri lapok (PCB-k) gyártásában. A mobiltechnológiák fejlődése és az olyan eszközök iránti növekvő kereslet, mint az okostelefonok és az ultrabookok napjainkban a PCB-k maximális miniatürizálását, a csatlakozási sűrűség növekedését és egyúttal a legmagasabb minőséget követeli meg.

A lézertechnológia és -technológia gyors fejlődése megnyitja a holnap kapuját a nyomtatott áramköri lapok gyártása előtt, anélkül, hogy a mai napot felügyelet nélkül hagyná. A lézeres berendezéseket nemcsak ott alkalmazzák, ahol a mechanikai megmunkálási képességek kimerülnek (mikrolyukak fúrása 50 mikrontól, nehezen megmunkálható anyagok feldolgozása stb.), hanem a mechanika számára hozzáférhető műveletek elvégzésére is, nagyobb pontossággal és termelékenységgel (mikrofúrás) -furatok akár 1000 furat/sec sebességgel, ultraprecíz fúrás és marás adott mélységig). Ugyanakkor a feldolgozási mód szabályozásának lehetősége mind a sugárzási teljesítmény, mind pedig az idő és frekvencia jellemzői miatt lehetővé teszi a feldolgozás legmagasabb minőségének elérését.

Ipari anyagfeldolgozás az egyik olyan terület lett, ahol a lézereket a legszélesebb körben használják. A lézerek megjelenése előtt a feldolgozás fő hőforrásai egy gázfáklya, egy elektromos ívkisülés, egy plazmaív és egy elektronsugár volt. A nagy energiát kibocsátó lézerek megjelenésével lehetővé vált nagy fényáram-sűrűség létrehozása a feldolgozott felületen. A folyamatos, impulzusos vagy óriási impulzus üzemmódban működő lézerek, mint fényforrások szerepe, hogy a feldolgozandó anyag felületén olyan teljesítménysűrűséget biztosítsanak, amely elegendő annak felmelegítéséhez, megolvasztásához vagy elpárologtatásához, ami a lézertechnológia alapja.
Jelenleg a lézer számos technológiai műveletet és mindenekelőtt sikeresen hajt végre, mint például vágás, hegesztés, furatok fúrása, felület hőkezelése, karcolása, jelölése, gravírozása stb. . Így a lyukak fúrása az anyagokban gyorsabban elvégezhető, és a különböző anyagok beírása fejlettebb. Emellett nagy sikerrel hajtanak végre bizonyos típusú műveleteket, amelyeket korábban a nehézkes megközelíthetőség miatt nem lehetett végrehajtani. Például az anyagok hegesztése és a lyukak fúrása történhet üvegen keresztül vákuumban vagy különféle gázok légkörében.
A „lézer” szó az angol Light Amplification by Stimulated Emi ion of Radiation kifejezés kezdőbetűiből áll, amely oroszul azt jelenti: fény erősítése stimulált emisszió révén. Klasszikusan előfordult, hogy az anyagok feldolgozására szolgáló lézertechnológiák leírásakor a fő figyelmet csak maguknak a lézereknek, azok működési elveinek és műszaki paramétereinek szentelik. Az anyagok lézeres dimenziós feldolgozásának bármely folyamatának megvalósításához azonban a lézeren kívül sugárfókuszáló rendszert, a sugárnak a munkadarab felülete mentén történő mozgását vezérlő berendezést vagy a terméket a munkadarabhoz viszonyított mozgatására szolgáló eszközt a sugár, a gázbefecskendező rendszer, az optikai irányító és pozicionáló rendszerek, valamint a folyamatirányító szoftver is szükséges lézervágás, gravírozás stb. A legtöbb esetben a lézert közvetlenül kiszolgáló eszközök és rendszerek paramétereinek megválasztása nem kevésbé fontos, mint magának a lézernek a paraméterei. Például a 10 mm-nél kisebb átmérőjű csapágyak jelölésénél vagy a precíziós lézeres ponthegesztésnél a termék pozicionálására és fókuszálására fordított idő egy-két nagyságrenddel meghaladja a gravírozás vagy hegesztés idejét (a jelöléshez szükséges idő). csapágy kb. 0,5 s). Ezért az automatikus pozícionáló és fókuszáló rendszerek alkalmazása nélkül a lézerkomplexumok alkalmazása sok esetben gazdaságilag nem praktikus. A lézerrendszerek és az autók analógiája azt mutatja, hogy a lézer a motor funkcióit látja el. Hiába jó a motor, az autó kerekek és minden más nélkül nem fog mozogni.
A lézertechnológiai rendszerek kiválasztásánál egy másik fontos szempont a könnyű karbantartás. Amint azt a gyakorlat megmutatta, a kezelők alacsony képzettséggel rendelkeznek az ilyen berendezések szervizeléséhez. Ennek egyik oka, hogy a lézerrendszereket a legtöbb esetben az elavult technológiai folyamatok (termékek ütés- és kémiai jelölése, mechanikus gravírozás, kézi hegesztés, kézi jelölés stb.) helyettesítésére telepítik. Azok a vállalkozások vezetői, akik etikai okokból korszerűsítik termelésüket, a régi berendezéseket újakra cserélve, hátrahagyják a régi (szó szerint és átvitt értelemben) kiszolgáló személyzetet. Ezért ahhoz, hogy a lézeres technológiai rendszereket a fejlődés adott kezdeti feltételei mellett (a posztszovjet köztársaságokban) bevezessék a gyártásba, biztosítani kell a lehető legmagasabb szintű automatizálást és a könnyű képzést. Nem szabad figyelmen kívül hagynunk azt a tényt sem, hogy a szakképzetlen személyzet fizetése alacsonyabb, mint egy képzett szakemberé. Ezért gazdaságilag kifizetődőbb komplex berendezések vásárlása, könnyű karbantartással, mint magasan képzett személyzet meghívása.
Így a lézertechnológiák modern gyártásban való alkalmazásának feladatát nem csak magának a lézernek a műszaki paraméterei szempontjából kell mérlegelni, hanem figyelembe kell venni a berendezések és szoftverek jellemzőit is, amelyek lehetővé teszik az adott tulajdonságok alkalmazását. a lézert egy adott technológiai probléma megoldására.
Bármilyen lézerrendszer, amelyet anyagok méret szerinti feldolgozására terveztek,
a következő paraméterekkel jellemezhető:
— a feldolgozás sebessége (vágás, gravírozás stb.);
- felbontás;
— feldolgozási pontosság;
— a munkaterület mérete;
— a feldolgozó anyagok köre (vasfémek, színesfémek, fa, műanyag stb.);
— a feldolgozásra szánt termékek méret- és tömegválasztéka;
— a termék konfigurációja (például gravírozás sík, hengeres, hullámos felületekre);
— az elvégzett feladatok megváltoztatásához szükséges idő (gravírozási minta, konfiguráció - vágási vonal megváltoztatása, megmunkálási anyagcsere stb.);
— a termék beszerelésének és elhelyezésének ideje;
— azon környezeti feltételek paraméterei (hőmérséklet-tartomány, páratartalom, por), amelyek mellett a rendszer üzemeltethető;
— a kiszolgáló személyzet képesítésének követelményei.
Ezen paraméterek alapján kiválasztják a lézer- és sugárszkennelő eszköz típusát, kidolgozzák a termékrögzítő kialakítását, a rendszer egészének automatizálási szintjét, a rajzkészítéshez speciális programok írásának szükségességét. fájlokat, vágási vonalakat stb.
A feldolgozás jellegét meghatározó főbb műszaki jellemzők a lézer energetikai paraméterei - energia, teljesítmény, energiasűrűség, impulzus időtartama, a sugárzás térbeli és időbeli szerkezete, a sugárzási teljesítménysűrűség térbeli eloszlása ​​a fókuszpontban, a fókuszálás körülményei, az anyag fizikai tulajdonságai (reflexiós képesség, termofizikai tulajdonságok, olvadáspont stb.). Tekintsük a lézerek fő típusait és sugárzásuk jellemzőit. A lézerek aktív közegeként szilárd anyagokat, folyadékokat és gázokat használnak. A szilárdtestlézerekben az aktív közegek kristályos vagy amorf anyagok, amelyekben bizonyos elemek szennyeződései vannak. A lézerekben való felhasználásra alkalmas szilárd anyagok nagy száma ismert, de csak néhányat alkalmaznak széles körben az anyagfeldolgozásban: Al2O3 króm-oxid (rubin) keverékével; üveg, ittrium-alumínium gránát Y3Al5O12 és kalcium-volframát CaWO4, neodímiummal aktiválva. Ezek az aktív közegek más anyagokkal összehasonlítva lehetővé teszik nagy kimenő energiájú és nagy hatásfokú lézerek létrehozását. A folyékony lézerek működési elve szerint hasonlóak a szilárdtestlézerekhez, amelyekben folyékony dielektrikumokat használnak oldott szennyeződésekkel aktív közegként.
A szilárdtest- és folyékony lézerek sugárzási impulzusenergiája (szabadgenerációs módban) tized Joule-tól 103 J-ig és még magasabb, Q-kapcsolt üzemmódban pedig több tíz és száz Joule-ig terjed. Az impulzuslézerek sugárzási teljesítménye az üzemmódtól függően több száz kilowatttól (szabad generálás) a gigowattig (Q-kapcsolt) változhat. A tüske üzemmódban (rendellenes generálás) az átlagos impulzusonkénti integrált teljesítmény és az egyedi tüske teljesítménye közötti különbség elérheti a két nagyságrendet. A jelzett különbség valamivel kisebb egy rendezett szerkezetű impulzusnál (szabályos impulzus). Az átlagos integrált teljesítmény kissé eltér a kvázi-stacionárius sugárzási impulzusok mindenkori teljesítményétől. Ezért a kvázi-stacionárius generálási mód gyakorlati jelentőséggel bír a hegesztési eljárások és az anyagfeldolgozás szempontjából, mint olyan mód, amellyel „lágy” fűtés érhető el. Ennek az üzemmódnak a használata csökkenti az anyag eltávolítását az ütközési zónából.
Hatékonysági határérték A lézereket elsősorban az aktív közegkristály belső veszteségei és a szivattyú energiafelhasználásának hatékonysága határozzák meg. Így a rubinlézerek esetében a tényleges hatékonyság az nem haladja meg az 1% -ot, és neodímiummal ellátott üvegen lévő lézereknél - 2%.
Egy másik fajta az gázlézerek, amelynek aktív közege gáz, több gáz keveréke vagy gáz és fémgőz keveréke. A gázlézerek közé tartoznak a kémiai lézerek is., mivel ezekhez gáznemű aktív közeget használnak. A kémiai lézerben az aktív közeget gyors kémiai reakciók gerjesztik. A gázlézerekben semleges atomokat, ionokat és gázmolekulákat használnak aktív részecskékként. A semleges atomos lézerek túlnyomórészt a spektrum infravörös tartományában, részben pedig a látható spektrum vörös tartományában bocsátanak ki sugárzást.
Az iongáz lézerek főként látható és ultraibolya sugárzást bocsátanak ki. A molekuláris gázlézerek 10-100 mikron hullámhosszú sugárzást generálnak (infravörös és szubmilliméteres tartományban). A lézerek teljesítménye semleges atomokon, például hélium-neon folyamatos üzemmódban nem haladja meg az 50 mW-ot, az ion (argon) - eléri az 500 W-ot, és a molekulárisak a legerősebbek. Így a szén-dioxid lézerek több tíz kilowatt folyamatos kimeneti teljesítményt biztosítanak. Hatékonyság A semleges atomokon és ionokon működő lézerek gyakorlatilag nem haladják meg a 0,1%-ot, a molekulárisok sokkal nagyobb hatásfokkal rendelkeznek, elérik a 20%-ot.
A legígéretesebbek számos technológiai folyamatban való felhasználásra szálas lézerek. Jelenleg a piac legfeljebb 2 kW átlagos kimeneti teljesítményű egymódusú szálas lézereket, 10 kW-ig néhány üzemmódú rendszert és 50 kW kimeneti teljesítményig terjedő multimódusú rendszereket kínál. A legmagasabb teljesítményszinteket az Yb-aktivált szálas lézerekben érték el, amelyek 1,07 μm hullámhosszú sugárzást generálnak, amely jobban elnyelődik a fémekben, mint a 10,6 μm hullámhosszú sugárzás. Ezenkívül a 10-szer rövidebb hullámhossz kisebb sugárzási divergenciát tesz lehetővé, ami azt jelenti, hogy jobban fókuszálható. Ez magyarázza azt a tényt, hogy még a viszonylag kis teljesítményű, 100 wattos egymódusú lézerek is képesek 1,5 mm vastag acélt akár 4 m/perc sebességgel vágni. A szálas lézerek műszaki jellemzői lehetővé teszik a távoli hegesztési mód megvalósítását, amely jelentősen leegyszerűsíti a lézerberendezések modern robotizált gyártósorokba való integrálását, és drámaian megnöveli a hegesztési sebességet.
De ez nem csak a gerendák erejéről és eltéréséről szól. Egy másik paraméter, amely élesen kiemeli szálas lézerek, - magas energiahatékonyság. Az aktivált szálat lézerdiódák pumpálják, hatékonyság. amely meghaladja a 60%-ot, aminek köszönhetően teljes (vagy „aljzatból”) hatásfok. szálas lézerek 28-30%-a (sokszor magasabb, mint a legjobb ipari CO2 lézerek, valamint a félvezető- és lámpaszivattyúzású szilárdtestlézerek). Emiatt az energiafelhasználás és a hűtés üzemeltetési költsége 5-8-szor kisebb, mint a CO2 lézereké, és megközelítőleg 20-50-szer kisebb, mint a lámpaszivattyús szilárdtestlézereké. Ez utóbbi tény, valamint az állítható egységek hiánya a szálas lézerekben és ezek integrált szálas eszközök formájában történő megvalósítása biztosítja a rendszerek egészének magas megbízhatóságát. Szerkezetileg és működési szempontból a szálas lézerek közelebb állnak a tisztán elektronikus berendezésekhez, mint a többi ipari lézerhez. Hozzá kell tenni, hogy gyakorlatilag nem igényelnek rutin karbantartást.
A szálas lézerek modern technológiai berendezésekbe való jó integrálását az is elősegíti, hogy kimenő sugárzásuk teljesítmény- és térbeli jellemzőik elvesztése nélkül, vékony kvarcszálak mentén, a mechanikai behatásoktól védve, 8 átmérőjű hajlékony fémtömlőkkel tökéletesen továbbítható. .15 mm. Az ilyen szálkábelek hossza eléri a 200 m-t, és szükség esetén növelhető.
Az alábbiakban a lézertechnológiai rendszerekkel megoldott speciális feladatokat tekintjük át. A hangsúly az e problémák megoldására tervezett lézerek jellemzőire helyeződik át.
Fémek lézeres vágása
A lézerek fémek, valamint nem fémek vágására való alkalmazása a hagyományos módszerekkel szemben a következő előnyöknek köszönhető: a vágott anyagok széles osztálya; vékony vágások készítésének képessége a lézersugár éles fókuszálása miatt; a sugárzás termikus hatásának kis zónája; minimális mechanikai hatás az anyagra; az eszköz gyors, nagy pontosságú be- és kikapcsolásának képessége; a vágási folyamat kémiai tisztasága; a folyamat automatizálásának képessége és a módszer magas termelékenysége; összetett profil mentén történő vágás képessége két, sőt három dimenzióban.
A lézervágás a többi lézeres feldolgozáshoz hasonlóan a sugárzás termikus hatásán alapul, és mozgó hőforrással történik, amely egy speciális optikai rendszer segítségével két egymásra merőleges irányba tud mozogni, amely lehetővé teszi nagy sűrűségű folt kialakítását, ill. vigye a feldolgozott minta kívánt pontjára .
A viszonylag vastag fémlemezek vágását általában úgy hajtják végre, hogy aktív gázt (oxigént) fújnak a vágási zónába. A gázlézervágásnak (Gas-Laser Cutting, GLC) nevezett eljárás lényege, hogy a lézersugárzást egy optikai rendszer fókuszálja a megmunkálandó anyag felületére, és egy speciális eszköz segítségével a sugárral koaxiálisan szállítják az oxigént. Fémek lézeres vágásakor az oxigén a következő funkciókat látja el:
támogatja a fém égését;
eltávolítja a megsemmisítési termékeket és megtisztítja a vágási zónát a gáznemű termékek és cseppek kifújásával;
intenzíven hűti a vágási zónával szomszédos anyagterületeket.
Az oxigénáram jelenléte a fémek vágásakor lehetővé teszi a vágás mélységének és sebességének jelentős növelését, valamint kiváló minőségű élek elérését. A beeső sugárzás kis hányadát elnyeli a fém felületi rétege, és annak felmelegedéséhez vezet. A keletkező oxidfilm növeli az elnyelt energia arányát, és a fémek hőmérséklete az olvadáspontig emelkedik. A folyékony fémet és az oxidokat az oxigénáram elfújja a vágási zónából, ezáltal elősegítve az alatta lévő rétegek oxidációját. Ez addig folytatódik, amíg a fémlemezt teljes mélységig le nem vágják. Az alacsony energiabevitel és a nagy energiakoncentráció lehetővé teszi, hogy párhuzamos éleket kapjunk kis vágásszélességgel (0,1-0,5 mm) és kis hőhatászónával.
A vastag lemezek vágási sebessége a lézerteljesítmény növekedésével növekszik, és függ a lemez vastagságától és a fém hővezető képességétől. Körülbelül 400-600 W-os lézerteljesítménnyel a vasfémek és a titán körülbelül percenkénti sebességgel vágható, míg a nagy hővezető képességű fémek (réz, alumínium) vágása némileg nehézkes. A kémiai reakció energiájának a forgácsolási sebességre és az éltisztaságra gyakorolt ​​jelentős hatásáról az irodalomban elegendő információ áll rendelkezésre, de a folyamat összetettsége nem tesz lehetővé kvantitatív értékelést, különösen a végső oxidáció összetétele miatt. termékek, a gázárammal fújt fém cseppfrakciójának aránya, valamint a fázisátalakulások (olvadás, párolgás) látens hője. Az 1. táblázat mutatja a különböző fémek átlagos forgácsolási sebességét.
Asztal 1.

Gázlézeres vágáshoz általában erős CO2- és szilárdtestlézereket használnak. A gázkisüléses cső mentén lassú gázszivattyúzású modern CO2 lézerek viszonylag hosszúak, mivel fajlagos teljesítményük nem haladja meg az 50-100 W/m-t. Széles körben használják a CO2 lézereket, amelyek két, négy vagy hat csőből álló „feltekert” szerkezet formájában készülnek, körülbelül 3-6 m teljes hosszúsággal és hatékonysággal. körülbelül 10%. A közelmúltban olyan CO2 lézereket fejlesztettek ki, amelyek zárt térfogatban keringő gázt gyors keresztirányú szivattyúzással rendelkeznek. Viszonylag kis méretekkel 6-10 kW teljesítményszintet tudnak elérni folyamatos termelési üzemmódban.
A gázlézeres vágást gyakran hasonlítják a mikroplazmavágáshoz, amely lehetővé teszi vastagabb fémlemezek nagyobb sebességű vágását. Meg kell azonban jegyezni, hogy a GLR jobb lokalitást és nagyobb sűrűséget biztosít a szolgáltatott energia számára, aminek következtében a termikusan érintett zóna csökken.
A titán mechanikus vágása a magas viszkozitása miatt nehézkes, de a plazmavágás nagy hőhatású zónát és az élek gáztelítettségét eredményezi. A GLR használata a feldolgozási költségek 75%-os csökkenését eredményezi. A GLR-nél a forgácsolási sebesség meghatározásánál fontos szempont a fúvókából kiáramló gázsugár helyesen megválasztott sebessége, amelyet a vágóban lévő gáznyomás határoz meg.
Az alumínium HLR eljárás hatékonysága nagymértékben függ a felület állapotától. A sima, kezeletlen felületű lapok vágása lényegesen nehezebbé válik, míg a felület homokfúvása lehetővé teszi a GLR-t, de a vágás minősége alacsony (szabályos furatsort jelent). A sima lemez felületének oxidációja, passziválása, eloxálása és nitridálása nem biztosított megfelelő feltételeket a HLR számára. Nehézségek adódhatnak olyan anyagok vágásakor, mint a réz és a sárgaréz. A tény az, hogy ezeknek a fémeknek magas a lézersugárzás visszaverő képessége, mind hideg, mind meleg állapotban, és magas a hővezető képessége. A rajtuk képződött oxidfilmek vékonyak és nem hatékonyan nyelik el a lézersugárzást.
Lyukak lézeres fúrása fémekben
A lézer fúrószerszámként való használatának előnyei vannak.
Nincs mechanikai érintkezés a fúrószerszám és az anyag között, valamint a fúrók törése és kopása.
A lyukak elhelyezésének pontossága megnő, mivel a lézersugár fókuszálására szolgáló optikát is a kívánt pontra irányítják. A lyukak bármilyen irányba elhelyezhetők.
A mélység és a fúrási átmérő nagyobb aránya érhető el, mint más fúrási módszereknél.
Fúráskor, valamint vágáskor a megmunkálandó anyag tulajdonságai jelentősen befolyásolják a művelet elvégzéséhez szükséges lézerparamétereket. A fúrás impulzuslézerekkel történik, amelyek mind szabadon futó üzemmódban, körülbelül 1 μs impulzusidővel, mind Q-kapcsolt üzemmódban, több tíz nanoszekundumos időtartammal működnek. Mindkét esetben termikus hatás éri az anyagot, annak olvadását és párolgását. A lyuk mélysége elsősorban a párolgás, átmérője pedig a falak olvadása és a keletkezett gőztöbblet alatti folyadékáramlás miatt nő.
Jellemzően a kívánt átmérőjű mély lyukakat ismételt alacsony energiájú lézerimpulzusok alkalmazásával nyerik. Ebben az esetben a lyukak kisebb kúposságúak és jobb minőségűek, mint a nagyobb egyszeri impulzusenergiával nyert lyukak. Ez alól kivételt képeznek az olyan anyagok, amelyek magas gőznyomás létrehozására képes elemeket tartalmaznak. Így a sárgaréz nagyon nehezen hegeszthető impulzusos lézersugárzással a magas cinktartalom miatt, azonban fúráskor a sárgaréznek van néhány előnye, hiszen a cinkatomok jelentősen javítják a párolgási mechanizmust.
Mivel a többimpulzusos üzemmód lehetővé teszi, hogy a kívánt geometriával és a megadott méretektől kis eltéréssel jobb minőségű lyukakat kapjunk, a gyakorlatban ez az üzemmód vékony fémek és nem fémes anyagok lyukak fúrásakor terjedt el. Ha azonban lyukakat fúrunk vastag anyagokba, az egyszeri nagyenergiájú impulzusokat részesítjük előnyben. A lézersugár membránozása lehetővé teszi formázott lyukak készítését, de ezt a módszert gyakrabban használják vékony filmek és nem fémes anyagok feldolgozásakor. Abban az esetben, ha a lézeres fúrást vékony, 0,5 mm-nél kisebb vastagságú lemezekben végzik, az eljárás némi egységesítést mutat, ami abból áll, hogy minden fémben 0,001-0,2 mm átmérőjű furatok készíthetők viszonylag alacsony teljesítményű.
A fémekbe lyukak fúrása számos esetben használható. Így impulzuslézerek segítségével a nagy sebességgel forgó alkatrészek dinamikus kiegyensúlyozása végezhető el. Az egyensúlyhiányt bizonyos mennyiségű anyag helyi megolvasztásával választják ki. A lézer elektronikus elemek rögzítésére is használható akár az anyag helyi elpárologtatásával, akár általános melegítéssel. A nagy teljesítménysűrűség, a kis foltméret és a rövid impulzusidő ideális eszközzé teszik a lézert ezekre a célokra.
A fémben lyukak fúrására használt lézereknek 107-108 W/cm2 nagyságrendű teljesítménysűrűséget kell biztosítaniuk a fókuszált sugárban. A 0,25 mm-nél kisebb átmérőjű fémfúrókkal a lyukak fúrása nehéz gyakorlati feladat, míg a lézerfúrással a sugárzási hullámhossznak megfelelő átmérőjű furatok készíthetők meglehetősen nagy elhelyezési pontossággal. A General Electric (USA) szakemberei számításai szerint a lyukak lézeres fúrása gazdaságilag rendkívül versenyképes az elektronsugaras feldolgozáshoz képest. Jelenleg a szilárdtestlézereket főként lyukak fúrására használják. Akár 1000 Hz-es impulzusismétlési frekvenciát és 1-103 W teljesítményt folyamatos üzemmódban, impulzus üzemmódban akár több száz kilowattot, Q-kapcsolt üzemmódban pedig akár több megawatt is biztosítanak. Az ilyen lézerekkel végzett feldolgozás néhány eredményét a táblázat tartalmazza. 3.
3. táblázat.

Fém	Vastagság, mm	Furat átmérő, mm		Időtartam fúrás	Lézer energia, J
		bemenet	szabadnap
Rozsdamentes acél	0,65 0,9 1,78	0,25 0,5 0,3	0,15 0,25 0,22	10 impulzus 2,35 0,8	0,15 0,25 16,0
Nikkel acél	0,5	0,2	0,15	2,0	3,3
Volfrám	0,5 1,6	0,2 0,35	0,2 0,2	2,1 1,8	4,0 2,1
Magnézium	1,6 0,5	0,4 0,25	0,3 0,2	2,0 2,0	3,3 3,3
Molibdén	0,5 0,8	0,25 0,2	0,25 0,2	2,35 2,25	5,9 4,9
Réz	1,6	0,3	0,15	2,35	5,9
Tantál	1,6	0,3	0,1	2,42	8,0

Lézeres fémhegesztés
A lézerhegesztés fejlődésének két szakasza volt. Kezdetben a ponthegesztést fejlesztették ki. Ezt azzal magyarázták, hogy akkoriban nagy teljesítményű impulzusos szilárdtestlézerek álltak rendelkezésre. Jelenleg a folyamatos és impulzusos folyamatos sugárzást biztosító nagy teljesítményű gáz-CO2 és szilárdtest Nd:YAG lézerek rendelkezésre állásával akár több milliméteres behatolási mélységű varrathegesztés is lehetséges. A lézeres hegesztés számos előnnyel rendelkezik a többi hegesztési típushoz képest. Nagy fényáram-sűrűség és optikai rendszer jelenlétében egy adott ponton nagy pontossággal lehetséges a lokális behatolás. Ez a körülmény lehetővé teszi az anyagok hegesztését nehezen elérhető helyeken, vákuum- vagy gázzal töltött kamrában, ha annak lézersugárzásnak átlátszó ablakai vannak. Például mikroelektronikai elemek hegesztése inert gázatmoszférájú kamrában különösen érdekes gyakorlati szempontból, mivel ebben az esetben nincs oxidációs reakció.
Az alkatrészek hegesztése lényegesen kisebb teljesítménysűrűséggel történik, mint a vágás. Ez azzal magyarázható, hogy a hegesztés csak az anyag melegítését és olvasztását igényli, vagyis olyan teljesítménysűrűségre van szükség, amely még mindig nem elegendő az intenzív párolgáshoz (105-106 W/cm2), körülbelül 10-3-10 impulzusidővel. -4 s. Mivel a megmunkálandó anyagra fókuszált lézersugárzás felületi hőforrás, ezért a hővezető képesség miatt a hegesztendő alkatrészek mélységébe jut a hő, és a fúziós zóna idővel megváltozik a megfelelően kiválasztott hegesztési mód mellett. Nem megfelelő teljesítménysűrűség esetén hiányzik a hegesztett zóna behatolása, nagy teljesítménysűrűség esetén fémpárolgás és lyukak kialakulása figyelhető meg.
A hegesztés gázlézeres vágógépen végezhető kisebb teljesítmény mellett, gyenge inert gáz befecskendezésével a hegesztési zónába. Kb. 200 W CO2 lézerteljesítménnyel 0,8 mm vastagságú acél hegesztésére van lehetőség 0,12 m/perc sebességgel; A varrás minősége nem rosszabb, mint az elektronsugaras feldolgozásnál. Az elektronsugaras hegesztés valamivel nagyobb hegesztési sebességgel rendelkezik, de vákuumkamrában végzik, ami nagy kényelmetlenséget okoz, és jelentős általános időköltséget igényel.
táblázatban A 4. ábra különböző anyagok 250 W teljesítményű CO2 lézerrel végzett tompahegesztési adatait mutatja.
4. táblázat Egyéb CO2 lézersugárzási teljesítményeknél az 1. táblázatban megadott varrathegesztési adatokat kaptuk. 5. Az átfedés, a vég és a sarok hegesztése során a sebességek a táblázatban jelzettekhez közeliek, a hegesztendő anyag teljes behatolásával a gerenda által érintett területen.
5. táblázat: A lézeres hegesztőrendszerek különböző fémek hegesztésére alkalmasak, a kis lézerpontméret miatt minimális hőhatást produkálnak, valamint 20 mikronnál kisebb átmérőjű vékony huzalokat huzal-huzal vagy huzal-lemez hegesztésére. konfigurációt.
Nem fémes anyagok vágása
A lézersugarat nagy sikerrel használják nem fémes anyagok, például műanyag, üvegszálas, bór- és szénkompozit anyagok, kerámia, gumi, fa, azbeszt, textilanyagok stb. vágására. Ez az anyagcsoport általában kevesebb. hődiffúzivitása, mint a fémeknél, ezért a forgácsolási folyamat fajlagos energiabevitele sokkal kisebb. Ezért a nemfémek vágásának megkezdéséhez szükséges fluxussűrűség küszöbértéke csak kis mértékben függ a lemez vastagságától.
Nem fémes anyagok, valamint fémek vágására főként folyamatos hullámú YAG és CO2 lézereket használnak. A vágási hatékonyság növelése érdekében aktív vagy semleges gázt fújnak be a vágási zónába, amely kifújja az elpárolgott cseppfrakciókat, és lehűti a feldolgozott helyi területet, lehetővé téve az anyagok csekély szenesedéssel és olvadással történő vágását.
A dielektrikumok HLR folyamatában tönkremenetelükben a lézersugárzás termikus hatására kialakuló finoman diszpergált és cseppfrakciók kifújása a vágási zónából döntő szerepet játszik. Ez alól kivételt képeznek a fenol-formaldehid gyanta alapú anyagok: textolit, üvegszál stb. Az ilyen típusú anyagok lézersugárzás hatására viszkózus szinterezett masszává alakulnak, amelyet nehéz gázsugárral eltávolítani a vágásból: nagy energiaköltségek szükségesek a pusztulási termékek elpárologtatásához.
A gázlézeres vágás lehetővé teszi a dielektrikumok tiszta vágását, jó vágási élminőséggel. Ugyanakkor a gerenda bemeneti oldalán a széle jobb minőségű, a kimeneti oldalon pedig némi olvadás figyelhető meg. A nagy vastagságú szerves anyagok vágásának érdekes tulajdonsága van; A vágás kilépési szélessége lényegesen kisebb, mint a fókuszáló optika által generált nyaláb geometriai divergenciája alapján várható lenne.
Elegendő lézerteljesítmény esetén elvégezhető az üveg és a kvarc HLR eljárása. Ugyanakkor a vágási minőség jó, de a gerenda ki- és bemeneti oldalán a szélek kissé megolvadtak.
Nagy lehetőségek nyílnak meg, ha a GLR-t textíliák vágására használjuk. Mind az egyes rétegek, mind a többrétegű padlóburkolatok vágására vonatkozó kísérleti vizsgálat rendelkezésre álló eredményei azt mutatják, hogy minden konkrét esetben vannak lézerek működési módjai és a feldolgozott anyag mozgási sebessége, amelynél a vágás kiváló minőségű, égés nélkül történik.
táblázatban A 6. ábra néhány dielektromos anyag CO2 lézerrel történő vágásának eredményeit mutatja.
6. táblázat. Nem fémes anyagok fúrása
A lyukfúrás a lézertechnika egyik első területe. Először is, különféle anyagokban lyukakat égetve a kísérletezők felhasználták azokat a lézerimpulzusok sugárzási energiájának becslésére. Jelenleg a lézeres fúrás folyamata a lézertechnika önálló irányává válik. A lézersugárral fúrható anyagok közé tartoznak a nem fémek, például a gyémántok, rubinkövek, ferritek, kerámiák stb., amelyekben a hagyományos módszerekkel fúrni nehéz vagy nem hatékony. Lézersugár segítségével különböző átmérőjű lyukakat fúrhat. Ehhez a művelethez a következő két módszert használjuk. Az első módszernél a lézersugár egy adott kontúr mentén mozog, és a lyuk alakját a relatív mozgásának pályája határozza meg. Itt egy vágási folyamat megy végbe, amelyben a hőforrás meghatározott sebességgel mozog egy adott irányba: ebben az esetben általában folyamatos hullámú lézereket használnak, valamint impulzusos lézereket, amelyek fokozott impulzusismétléssel működnek. mérték.
A második módszernél, az úgynevezett vetítésnél a megmunkált lyuk lézersugár alakját követi, amely optikai rendszer segítségével tetszőleges keresztmetszetet adhat. A lyukak fúrásának vetítési módszerének van néhány előnye az elsőhöz képest. Tehát, ha egy membránt (maszkot) helyez el a sugár útjába, akkor ily módon levághatja a kerületi részét, és viszonylag egyenletes intenzitáseloszlást kaphat a sugár keresztmetszetében. Ennek köszönhetően a besugárzott zóna határa élesebbé válik, a lyuk kúpossága csökken, a minőség javul.
Számos olyan technika létezik, amely lehetővé teszi, hogy az olvadt anyag egy részét a feldolgozandó lyukból is kiválassza. Az egyik a túlnyomás létrehozása sűrített levegővel vagy más gázokkal, amelyeket lézersugárzással koaxiális fúvókával juttatnak a fúrózónába. Ezzel a módszerrel 0,05-0,5 mm átmérőjű lyukakat fúrtak kerámia lemezekbe legfeljebb 2,5 mm vastagságig folyamatos üzemmódban működő CO2 lézerrel.
A lyukak fúrása kemény kerámiákba nehéz feladat: a hagyományos módszerhez gyémántszerszámra van szükség, míg más létező módszereknél nehézségekbe ütközik a furat átmérője, amely tizedmilliméternek felel meg. Ezek a nehézségek különösen akkor észrevehetők, ha a feldolgozandó lemez vastagsága nagyobb, mint a furat átmérője. A furatmélység (anyagvastagság) és az átmérő aránya a vékony lyukak előállításának minőségének mértéke; ez 2:1 a hagyományos fúráshoz és körülbelül 4:1 a kerámiák és más tűzálló anyagok fúrásához használt ultrahangos módszerhez.
Az ebbe az osztályba tartozó anyagok lézeres fúrási módszere lehetővé teszi, hogy jobb arányt érjünk el, nagyon nagy pontosságú furatelhelyezéssel és viszonylag rövidebb idő alatt. Így a nagy sűrűségű polikristályos alumínium-oxid kerámiák lézeres fúrásakor 1,4 J impulzusenergiájú rubinlézer, 25 mm-es fókusztávolságú fókuszált lencse a lemez felületén, és körülbelül 4 teljesítménysűrűséget biztosít. -106 W/cm2 volt használva. Átlagosan 40 impulzusra volt szükség 1 Hz-es ismétlési frekvenciával egy 3,2 mm vastag kerámiakorong fúrásához. A lézerimpulzus időtartama 0,5 ms volt. A keletkező lyukakat körülbelül 0,5 mm átmérőjű a bemenetnél és 0,1 mm átmérőjű a kimenetnél elvékonyítottuk. Látható, hogy a furat mélységének és átlagos átmérőjének aránya körülbelül 11:1, ami lényegesen nagyobb, mint a többi furatfúrási mód hasonló aránya. Egyszerű anyagoknál ez az arány lézerfúráskor 50:1 lehet.
Az égéstermékek és a folyékony fázis fúrási zónából való eltávolítására levegővel vagy más gázokkal történő fújást alkalmaznak. Hatékonyabb a termékek fúvatása, ha a minta elülső oldaláról fúj és vákuum a minta hátoldaláról történik. Hasonló sémát alkalmaztak 5 mm vastagságú lyukak fúrására kerámiába. A folyékony fázis hatékony eltávolítása azonban ebben az esetben csak egy átmenő lyuk kialakulása után következik be.
táblázatban A 7. ábra néhány nemfémes anyag furatainak paramétereit és feldolgozási módjait mutatja be.
7. táblázat.

Anyag	A furat paraméterei			Feldolgozási mód
	Átmérő, mm	Mélység, mm	A mélység és az átmérő aránya	Energy, J	Impulzus időtartam x10-4, s	Fluxussűrűség, W/cm2	Impulzusok száma per

A vasfémek forgó mechanizmusokkal történő lyukak kivágásával történő mechanikai feldolgozását fúrásnak nevezik.

Vannak egyszerű és mélyfúrások.

A második esetben a furat mélysége 10 cm-nél nagyobb, vagy 5 eredeti átmérőnél nagyobb (5*d). Fúrók segítségével különböző mélységű és átmérőjű lyukakat vagy sokoldalú metszeteket készítenek.

A munkadarab fúráshoz történő feldolgozása többféle módon történhet:

1. A munkadarab forog, miközben egy nem forgó fúrószerszám hosszirányú előtolása történik;
2. A munkadarab nem forog, rögzített;
3. A munkadarab és a szerszám egyidejű forgatása.

Mindezeket a módszereket széles körben használják a gyakorlatban. A legnagyobb kereslet a mélyfúrási eljárás iránt a következő területeken mutatkozik: kohászat, csőgyártás, olaj- és gázipar, repülőgépipar, hőcserélő lemezek és kazánok gyártása és még sok más. A leggyakrabban használt mély furatú alkatrészek a következők: rotorok, tengelyek, tengelyek, perselyek, bélések, hengerek, kötszerek, fémhéjak és még sok más.

Teljes körű fémmegmunkálási munkákat végzünk:

A mélyfúrás típusai

1. A fúrt anyag (forgács) eltávolításának séma szerint megkülönböztetünk folyamatos és körkörös mélyfúrást. Az első változatban a fúrt anyagot forgács formájában távolítják el, a másodikban a gyűrűs sík egy részét rúd formájában távolítják el, a többit szintén forgács formájában;
2. A vágási módszer szerint a következő típusokat különböztetjük meg:
   • Egybotos rendszer (STS rendszer). Ez a módszer optimálisan alkalmas nagyteljesítményű vagy tömeggyártású alkatrészek feldolgozására. A folyamat összetettsége abban rejlik, hogy a munkadarab forgása közben számos ellátótömlővel ellátott olajfogadót kell használni. Az egyrúdú rendszert tartják a leghatékonyabbnak a kiváló minőségű lyukak előállításához;
   • Kidobó rendszer. Mélyfúrási módszer átlagos paraméterekkel a munkadarabok kioldásához. Lehetővé teszi a fúrást többfunkciós gépeken (például esztergagépeken vagy fúrógépeken), a rendszert helyhez kötött vagy mobil szivattyútelep egészíti ki. Az ejektoros módszer d=20-60 mm lyukak készítésére alkalmas. és 1200 mm mélységig, nem zárva ki a szakaszos lyukak készítését;
   • Fúrórendszer pisztollyal vagy csőlapátos fúrókkal, belső kenőanyag- és hűtőanyag-ellátással. Ez a módszer kisvállalkozások számára alkalmas, ahol a technológia kis átmérőjű mély lyukakat igényel. Az egypontos fúrógépek könnyen integrálhatók univerzális gépekbe. A vágó keményötvözetekből készül, és a fúrórúd teljes hosszában V-alakú horonnyal rendelkezik, melynek görbületi szöge 110-1200 fok között változhat. Javasolt furat = 35-40 mm, hossza akár 50*d. Ezzel a módszerrel nincs szükség olyan műveletekre, mint a süllyesztés és a dörzsárazás.
3. A fúrási folyamat szabályozásának automatizálási fokától függően a mélyfúrást egy vagy több üzemmódparaméter (például forgási sebesség, kenőanyag-ellátás) automatikus megváltoztatásával különböztetjük meg.

A folyadékellátás a technológiai folyamat kötelező szakasza, mivel:

1. A forgács hatékony eltávolítása a vágási zónából a kimeneti csatornákon keresztül biztosított;
2. A dörzsölő részek közötti súrlódási erő csökken;
3. A hosszú távú fúrás során keletkező hőt eltávolítják, ezzel biztosítva a fúró biztonságát a kiégés ellen;
4. A lyuk további feldolgozása történik.

A fúrási mélység növekedésével a furat megmunkálási nehézségei nőnek.

A mélyfúráshoz speciális szerszámokat, berendezéseket és feldolgozási módszereket használnak.

Az egyszerű fúrók és fúrók erre nem alkalmasak, mivel nem lehet elérni a fúrási pontosságot a teljes átmérőben, adott felületi érdességben, vagy a furat egyenességében.

Fontos paraméter még a mélyedés felületének megőrzése a kerekségtől való minimális eltéréssel.

A hagyományos szerszámok alkalmazása alacsony termelékenységű, munkaigényes és bizonyos esetekben (a furatok mélységétől függően) lehetetlenné teszi a mélyfúrási folyamatot.

A gyakorlatban a gépészeti ágazatban speciális berendezéseket használnak műszaki berendezésekkel, speciális forgácsoló és egyéb segédeszközök felhasználásával.

A technológiai technikák végrehajtásához gyakran nem szabványos eszközökre van szükség.

A mélyfúrás jellemzői

Mélyfúrásnál nagyon fontos a technológia főbb elveinek betartása. Először a szerszám fúrórészének forgási sebességét vagy az optimális vágási sebességet (előtolást) kell kiválasztani. Másodszor, biztosítani kell a normál forgácszúzást, valamint a hulladék teljes eltávolítását a csatornából. A fúrási hulladék köszörülésénél fontos szempont a szerszám vágórészének biztonsága, a fúró nem sérülhet meg, nem keletkezhet sorja vagy egyéb hiba rajta. Továbbá a munkadarabok vagy alkatrészek jó minőségű felületkezelésének kulcstényezője a hatékony és szakszerű vágófolyadék-ellátás.

A fúrási folyamat a vágófolyadék kötelező nyomás alatti és meghatározott áramlási sebességgel történő ellátásával történik.

Ehhez a rendszer szivattyúberendezést használ - olajszivattyúkat vagy viszkózus folyadékok szivattyúzására szolgáló szivattyúkat.

A rendszer kapacitását a folyadékáramnak és a szükséges kenőanyag-ellátási nyomásnak megfelelően választják ki.

ÉRDEKLŐDNI LEHET