Lézersugár fúróként. Berendezések lézeres feldolgozáshoz a nyomtatott áramköri lapok gyártásában

Lyukak fúrása órakövekbe – itt kezdte meg munkáját a lézer. Rubin kövekről beszélünk, amelyeket az órákban csúszócsapágyként használnak. Ilyen csapágyak készítésekor csak 0,1-0,05 mm átmérőjű lyukakat kell fúrni rubinba - ez egy nagyon kemény és ugyanakkor törékeny anyag. Ezt az ékszerműveletet hosszú éveken át a szokásos mechanikus módon, vékony, 40-50 mikron átmérőjű zongorahuzalból készült fúrókkal végezték. Egy ilyen fúró akár 30 ezer fordulatot is megtett percenként, és egyidejűleg körülbelül száz oda-vissza mozgást végzett. Egy kő fúrása legfeljebb 10-15 percet igényel. A füldugó eltávolítása - viaszdugó nmedik.org/sernaya-probka.html.

1964 óta az órakövek alacsony termelékenységű mechanikus fúrását széles körben felváltotta a lézerfúrás. Természetesen a „lézerfúrás” kifejezést nem szabad szó szerint érteni; a lézersugár nem fúr lyukat - átszúrja, ami az anyag intenzív elpárolgását okozza. Manapság bevett gyakorlat az órakövek lézeres fúrása. Erre a célra különösen a neodímium üveglézereket használják. A kőben (0,5-1 mm munkadarab vastagságú) lyukat készítenek több 0,5-1 J energiájú lézerimpulzus sorozatával. A lézeres beépítés termelékenysége automatikus üzemmódban egy kő másodpercenként. Ez ezerszer magasabb, mint a mechanikus fúrás termelékenysége!

Nem sokkal születése után a lézer megkapta a következő feladatot, amivel ugyanolyan sikeresen megbirkózott - lyukakat fúrt (lyukasztott) gyémánt szerszámokba. A rézből, bronzból, volfrámból nagyon vékony huzal előállításához a fém megfelelő átmérőjű lyukon történő áthúzásának technológiáját használják. Az ilyen lyukakat különösen nagy keménységű anyagokba fúrják, mivel a huzalhúzás során a lyuk átmérőjének változatlannak kell maradnia. A gyémánt köztudottan a legkeményebb. Ezért a legjobb, ha egy vékony drótot a gyémántban lévő lyukon keresztül húzunk át - az úgynevezett gyémánt matricákon. Csak gyémánt matricák segítségével lehet ultravékony, mindössze 10 mikron átmérőjű huzalt előállítani. De hogyan lehet vékony lyukat fúrni egy olyan szuperkemény anyagba, mint a gyémánt? Ezt nagyon nehéz mechanikusan megtenni – akár tíz órát is igénybe vesz egy lyuk mechanikus fúrása egy gyémánt szerszámon. De, mint kiderült, egyáltalán nem nehéz átütni ezt a lyukat több erős lézerimpulzus sorozatával.

Manapság a lézerfúrást széles körben alkalmazzák nemcsak különösen kemény anyagoknál, hanem olyan anyagoknál is, amelyeket fokozott törékenység jellemez. A lézerfúró nemcsak erős, hanem nagyon finom „szerszámnak” is bizonyult. Példa: lézer használata alumínium-oxid kerámiából készült forgácshordozók lyukak fúrásához. A kerámiák szokatlanul törékenyek. Emiatt a lyukak mechanikus fúrását a forgácshordozón általában „nyers” anyagon végezték. A kerámiákat fúrás után kiégettük. Ebben az esetben a termék némi deformációja következett be, és a fúrt furatok egymáshoz viszonyított helyzete torzult. A probléma a lézerfúrók megjelenésével megoldódott. Használatuk segítségével már kiégetett kerámia felületekkel dolgozhat. Lézerekkel nagyon vékony lyukakat lyukasztanak a kerámiába - mindössze 10 mikron átmérőjű. Ilyen lyukakat mechanikus fúrással nem lehet előállítani.

Senkinek nem volt kétsége afelől, hogy a fúrás a lézer hívása. Itt a lézernek valójában nem volt méltó versenytársa, különösen, ha különösen vékony és különösen mély lyukak fúrásáról volt szó, amikor nagyon törékeny vagy nagyon kemény anyagokba kell lyukakat fúrni.

4. Lézeres vágás és hegesztés.

A lézersugár bármit képes vágni: szövetet, papírt, fát, rétegelt lemezt, gumit; műanyag, kerámia, azbeszt lemezek, üveg, fémlemezek. Ugyanakkor lehetőség van az összetett profilok mentén szép vágások készítésére. Gyúlékony anyagok vágásakor a vágás helyét inert gázárammal fújják át; az eredmény egy sima, meg nem égett vágott él. Vágásra általában folyamatosan kibocsátó lézereket használnak. A szükséges sugárzási teljesítmény a munkadarab anyagától és vastagságától függ. Például 200 W-os CO2 lézert használtak 5 cm vastag deszkák vágására. A bemetszés szélessége mindössze 0,7 mm volt; Természetesen nem volt fűrészpor.

A fémek vágásához több kilowatt teljesítményű lézerekre van szükség. A szükséges teljesítmény csökkenthető gázlézeres vágási módszerrel - amikor a lézersugárral egyidejűleg erős oxigénáramot irányítanak a vágandó felületre. Amikor egy fém oxigénáramban ég (az ebben az áramban lezajló fémoxidációs reakciók miatt), jelentős energia szabadul fel; Ennek eredményeként csak 100-500 W teljesítményű lézersugárzás használható. Ezenkívül egy oxigénáram kifújja a fém olvadékát és égéstermékeit a vágási zónából.

Az ilyen típusú vágás első példája a szövetek lézervágása egy szövőgyárban. Az installáció tartalmaz egy 100 W-os CO2 lézert, a lézersugár fókuszálását és mozgatását szolgáló rendszert, egy számítógépet, valamint egy szövetfeszítő és mozgó berendezést. A vágási folyamat során a gerenda 1 m/s sebességgel mozog a szövet felületén. A fókuszált fényfolt átmérője 0,2 mm. A nyaláb és magának a szövetnek a mozgását számítógép vezérli. A telepítés lehetővé teszi például egy órán belül 50 öltöny anyagának kivágását. A vágás nemcsak gyorsan, hanem nagyon pontosan is történik; ebben az esetben a vágás szélei simák és edzettek. A második példa az alumínium-, acél- és titánlemezek automatizált vágása a repülési iparban. Így egy 3 kW-os CO2 lézer 5 mm vastag titán lapot vág 5 cm/s sebességgel. Oxigénsugár használatával megközelítőleg ugyanazt az eredményt kapjuk 100-300 W sugárzási teljesítménnyel.

Küldje el a jó munkát a tudásbázis egyszerű. Használja az alábbi űrlapot

Diákok, végzős hallgatók, fiatal tudósok, akik a tudásbázist tanulmányaikban és munkájukban használják, nagyon hálásak lesznek Önnek.

közzétett http://www.allbest.ru/

Az Orosz Föderáció Oktatási és Tudományos Minisztériuma. Szövetségi Állami Költségvetési Felsőoktatási Intézmény. A. G. és N. G. Stoletovról elnevezett Vlagyimir Állami Egyetem.

Fizika és Matematika Tanszék.

Absztrakt a témában

"Lézeres lyukfúrás"

Elkészült:

Az LT csoport diákja - 115

Gordeeva Jekatyerina

Vlagyimir, 2016

Bevezetés

Lézersugár fúróként

Lyukak lézeres fúrása fémekben

Fúrás nem fémes anyagokban

Lyukak lézeres fúrása kemény felületeken

A lézeres fúrás jellemzői fokozott törékenységgel

Következtetés

Bibliográfia

Bevezetés

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 anyagban gyorsabban végezhető el, 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 Emission 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.

Bármely anyagméret-feldolgozásra tervezett lézerrendszert a következő paraméterek jellemeznek:

Feldolgozási sebesség (vágás, gravírozás stb.);

Felbontás;

feldolgozási pontosság;

A munkaterület mérete;

Feldolgozó anyagok köre (vasfémek, színesfémek, fa, műanyag stb.);

A feldolgozásra szánt termékek méret- és súlytartománya;

A termék konfigurációja (például gravírozás sík, hengeres, hullámos felületekre);

Az elvégzett feladatok megváltoztatásához szükséges idő (gravírozási minta, konfiguráció - vágási vonal megváltoztatása, feldolgozó anyag cseréje stb.);

A termék telepítésének és elhelyezésének ideje;

A környezeti feltételek paraméterei (hőmérséklet-tartomány, páratartalom, por), amelyek mellett a rendszer üzemeltethető;

A kiszolgáló személyzet képesítésével kapcsolatos követelmények.

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 kezelés jellegét meghatározó fő 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.

Lézersugár fúróként

Lyukak fúrása órakövekbe – itt kezdte meg munkáját a lézer. Rubin kövekről beszélünk, amelyeket az órákban csúszócsapágyként használnak. Az ilyen csapágyak gyártása során csak 1-0,05 mm átmérőjű lyukakat kell fúrni rubinba - ez egy nagyon kemény és ugyanakkor törékeny anyag. Ezt az ékszerműveletet hosszú éveken át a szokásos mechanikus módon, vékony, 40-50 mikron átmérőjű zongorahuzalból készült fúrókkal végezték. Egy ilyen fúró akár 30 ezer fordulatot is megtett percenként, és egyidejűleg körülbelül száz oda-vissza mozgást végzett. Egy kő fúrása legfeljebb 10-15 percet igényel.

1964 óta az órakövek alacsony termelékenységű mechanikus fúrását széles körben felváltotta a lézerfúrás. Természetesen a „lézerfúrás” kifejezést nem szabad szó szerint érteni; A lézersugár nem fúr lyukat - átszúrja, ami az anyag intenzív elpárolgását okozza. Manapság bevett gyakorlat az órakövek lézeres fúrása. Erre a célra különösen a neodímium üveglézereket használják. A kőben (0,5-1 mm munkadarab vastagságú) lyukat készítenek több 0,5-1 J energiájú lézerimpulzus sorozatával. A lézeres beépítés termelékenysége automatikus üzemmódban egy kő másodpercenként. Ez ezerszer magasabb, mint a mechanikus fúrás termelékenysége!

Nem sokkal születése után a lézer megkapta a következő feladatot, amivel ugyanolyan sikeresen megbirkózott: lyukakat fúrt (lyukasztott) gyémánt matricákba. Talán nem mindenki tudja, hogy nagyon vékony huzal előállításához rézből, bronzból, volfrámból a fém megfelelő átmérőjű lyukon való áthúzásának technológiáját használják. Az ilyen lyukakat különösen nagy keménységű anyagokba fúrják, mivel a huzalhúzás során a lyuk átmérőjének változatlannak kell maradnia. A gyémánt köztudottan a legkeményebb. Ezért a legjobb, ha egy vékony drótot a gyémántban lévő lyukon keresztül húzunk át - az úgynevezett gyémánt matricákon. Csak gyémánt matricák segítségével lehet ultravékony, mindössze 10 mikron átmérőjű huzalt előállítani. De hogyan lehet vékony lyukat fúrni egy olyan szuperkemény anyagba, mint a gyémánt? Ezt nagyon nehéz mechanikusan megtenni, akár tíz órát is igénybe vesz egy lyuk mechanikus fúrása egy gyémánt szerszámon.

Így néz ki egy lyuk a gyémánt szerszámon keresztmetszetben. A lézerimpulzusok durva csatornát ütnek ki egy gyémánt munkadarabon. Majd a csatorna ultrahangos kezelésével, csiszolással, polírozással adják meg a kívánt profilt. A szerszámon való áthúzással kapott huzal d átmérőjű

Ezeket a szép, 0,3 mm átmérőjű lyukakat egy 0,7 mm vastag alumínium-oxid kerámialapba lyukasztják CO2 lézerrel

Lézerrel nagyon vékony lyukakat lyukasztanak a kerámiába, amelyek átmérője mindössze 10 mikron. Vegye figyelembe, hogy az ilyen lyukakat mechanikus fúrással nem lehet előállítani.

Senkinek nem volt kétsége afelől, hogy a fúrás a lézer hívása. Itt a lézernek valójában nem volt méltó versenytársa, különösen, ha különösen vékony és különösen mély lyukak fúrásáról volt szó, amikor nagyon törékeny vagy nagyon kemény anyagokba kell lyukakat fúrni. Viszonylag kevés idő telt el, és világossá vált, hogy a lézersugarat nemcsak fúrásra, hanem számos egyéb anyagfeldolgozási műveletre is sikerrel lehet használni. Ma tehát egy új technológia – a lézer – megjelenéséről és fejlődéséről beszélhetünk.

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 magas cinktartalma miatt, de fúráskor a sárgaréznek van néhány előnye, hiszen a cinkatomok jelentősen javítják a párolgási mechanizmust.

Mivel a többimpulzusos üzemmód lehetővé teszi a kívánt geometriájú és a megadott méretektől enyhe eltéréssel jobb minőségű furatok készítését, 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, folyamatos üzemmódban 1-103 W teljesítményt, impulzus üzemmódban akár több száz kilowattot, Q-kapcsolt üzemmódban pedig több megawatt teljesítményt biztosítanak. Az ilyen lézerekkel végzett feldolgozás néhány eredményét a táblázat tartalmazza

	Vastagság, mm	Furat átmérő, mm	Időtartam fúrás	Lézer energia,
		bemenet	szabadnap
Rozsdamentes acél				10 impulzus
Nikkel acél
Volfrám
Molibdén

Fúrás nem fémes anyagokban

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 folytonos üzemmódban működő CO2 lézerrel 0,05-0,5 mm átmérőjű lyukakat fúrtak kerámia lemezekbe legfeljebb 2,5 mm vastagságig.

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.

Anyag	A furat paraméterei	Feldolgozási mód
	Átmérő, mm	Mélység, mm	A mélység és az átmérő aránya	Energy, J	Impulzus időtartam	Fluxussűrűség, W/cm2	Az impulzusok száma lyukonként
Kerámia

Lyukak lézeres fúrása kemény felületeken

A lyukak lézeres fúrását olyan fizikai folyamatok jellemzik, mint az anyag melegítése, párolgása és olvasztása. Feltételezzük, hogy a lyuk mélysége nő a párolgás következtében, átmérője pedig a falak megolvadása és a folyadék túlzott gőznyomás miatti kiszorítása következtében.

Körülbelül 2 µm tűrésű precíziós lyukak előállításához nagyon rövid impulzusú ns és ps tartományú lézereket használnak. Lehetővé teszi a furat átmérőjének egy adott szinten történő szabályozását, pl. ami nem a falak felmelegedéséhez és olvadásához vezet, amelyek a furatátmérő növekedéséért felelősek, hanem az anyag elpárologtatásához a szilárd fázisból. Emellett az ns és ps impulzustartományú lézerek használata jelentősen csökkentheti a megszilárdult folyadékfázis jelenlétét a lyuk oldalfelületein.

Jelenleg számos módszer létezik a lyukak lézeres fúrásának megvalósítására: az egyimpulzusos fúrás egyetlen impulzust használ, amelynek eredményeként lyukat fúrnak. Ennek a módszernek az előnye a gyorsaság. Hátrányok: nagy impulzusenergia, kis vastagság és a furat kanonikus alakja a hőenergia átadás csökkenése miatt a furatmélység növekedésével.

Ütköző fúrásnál több, jelentéktelen időtartamú és energiájú lézerimpulzus hatására lyuk keletkezik.

Előnyök: mélyebb (kb. 100 mm) lyukak létrehozása, kis átmérőjű lyukak kialakítása. Ennek a módszernek a hátránya a hosszabb fúrási folyamat.

A gyűrűs fúrás több lézerimpulzus hatására történik. Először a lézerkalapács kifúrja a kezdeti lyukat. Ezután megnöveli a kezdőfuratot úgy, hogy a munkadarabon egy növekvő körpályán többször mozog. Az olvadt anyag nagy része lefelé szorul ki a lyukból. A spirálfúrás a körkörös fúrással ellentétben nem jár kezdeti furat készítésével. A lézer az első impulzusoktól kezdve körkörös pályán mozog az anyagon. Ezzel a mozgással nagy mennyiségű anyag jön fel. A lézer csigalépcsőként haladva mélyíti a lyukat. Miután a lézer áthaladt az anyagon, még több kört lehet végrehajtani. Úgy tervezték, hogy kiszélesítsék a lyuk alsó részét és kisimítsák a széleket. A csavarfúrás nagyon nagy és mély, kiváló minőségű furatokat készít. Előnyök: kiváló minőségű nagy és mély lyukak készítése.

A lézeres fúrás előnyei: kis lyukak (100 mikronnál kisebb) készítésének képessége, szögben történő lyukak fúrásának szükségessége, nagyon kemény anyagokban történő lyukak fúrása, nem kerek lyukak készítésének képessége, magas folyamattermelékenység, alacsony hőhatás az anyagon (az impulzus időtartamának csökkenésével a melegítés csökkenti az anyagot), érintésmentes módszer, amely lehetővé teszi törékeny anyagok (gyémánt, porcelán, ferrit, zafírkristály, üveg) fúrását, magas folyamatautomatizálás, hosszú élettartam és folyamatstabilitás.

Ez a munka a lyukak lézeres fúrásának optimális módjainak keresésével foglalkozik különféle kemény felületeken.

A kísérletekhez 1064 nm hullámhosszú infravörös impulzusos Nd:YAG lézert használtunk. A 110 W-os maximális lézerteljesítmény, a 10 kHz-es impulzusismétlési frekvencia és a 84 ns impulzus-időtartam mellett ebben a munkában a lyukakat ütvefúrással hozták létre. A lézerfúrás során a lézersugárzás teljesítménye 3,7 W és 61,4 W között, a mintafelületen lévő lézerfolt átmérője 2 mm és 4 mm között változott.

A lézeres furatok fúrása a következő kemény felületeken történt: műanyag (sárga), szénszálas, alumínium, vastagság 1, 22, 3 mm. lézeres lyukfúrás fém

A lézeres felületfúrás minőségét jelentősen befolyásolják a következő paraméterek: átlagos lézersugárzási teljesítmény, lézerfolt átmérő a minta felületén, az anyag fizikai tulajdonságai (lézersugárzás felületi elnyelési együtthatója, olvadási hőmérséklet), lézer sugárzás hullámhossza, impulzus időtartama és lézerfúrási módszere (egyimpulzus, ütvefúrás stb.).

Az 1. táblázat a lézeres fúrási módokat mutatja különböző kemény felületeken.

Üzemmódok lyukak lézeres fúrásához különböző felületeken

Erősen sérülékeny anyagok lézeres fúrása

Lézeres fúrás széles körben használják lyukak készítésére nemcsak kemény és szuperkemény anyagokban, hanem olyan anyagokban is, amelyeket fokozott törékenység jellemzi.

Mert lézeres lyukfúrás Jelenleg a Kvant-11 installációt használják, amely impulzusos YAG-Nd lézer alapján készült. A lézeres hegesztés az impulzuslézer fókuszált sugárzásának hegesztési hatásán is alapul. Ezenkívül varrat- és ponthegesztést is alkalmaznak

A fő folyamatok során lézer Nem fémes anyagok fúrásakor, valamint vágáskor a lézeres besugárzási zónából melegítés, olvasztás és párolgás lép fel. Ezen folyamatok biztosításához az optikai rendszer által a fókuszpontban 106 - 107 W/cm2 teljesítménysűrűségre van szükség. Ebben az esetben a lyuk mélysége az anyagok elpárolgása miatt nő; a keletkező gőznyomás többlet miatt a falak megolvadása és a folyékony frakció kilökődése is előfordul.A hazai ipar jelenleg széles körben alkalmazza lyukak lézeres fúrása gyémántokban, amely nagy pontosságot és ellenőrzést biztosít a lyukak képződése felett a fúrási folyamat során.

A 0 25 mm-nél kisebb átmérőjű fémfúrókkal furatok fúrása nehéz gyakorlati feladat, míg lézeres fúrás lehetővé teszi a sugárzás hullámhosszával arányos átmérőjű lyukak készítését, meglehetősen nagy elhelyezési pontossággal.

Kísérletekből ismert, hogy a vékony fémlemezek precíziós lézervágásának műszaki jellemzőit és jellemzőit általában ugyanazok a feltételek és tényezők határozzák meg, mint az eljárások műszaki jellemzőit. többimpulzusos lézerfúrás . A vékony fémlemezek átmetszésének átlagos szélessége általában 30-50 mikron a minta teljes hosszában, falaik közel párhuzamosak, felületükön nincsenek nagy hibák, idegen zárványok. A pulzáló sugárzásos vágás egyik jellemzője az úgynevezett csatornahatás lehetősége. Ez a hatás abban nyilvánul meg, hogy egy jó minőségű (diffrakciós) nyaláb belevonódik a korábbi impulzusok által kialakított csatornába a faláról való visszaverődés révén. Az új csatorna kialakulása akkor kezdődik, amikor a teljes diffrakciós nyaláb elmozdul az előző körvonalain túl. Ez a folyamat határozza meg a végső vágási fal érdességét, és stabilizálja a vágási pontosságot azáltal, hogy kompenzálja a minta instabilitását a többmenetes megmunkálás során. Ebben az esetben a vágott élek érdessége általában nem haladta meg a 4-5 mikront, ami meglehetősen kielégítőnek tekinthető.

A lézerek olyan műveleteket is végeznek, mint a kimerült matricák durva simítása a szabvány szerint a következő nagyobb átmérőig. Ha mechanikus fúrással ez a művelet körülbelül 20 órát vett igénybe, akkor a A lézerfúrásnál mindössze néhány tucat impulzus szükséges. A teljes időintervallum körülbelül 15 perc egy matrica nagyolásánál.

A lyukak fúrása talán a lézertechnológia egyik első területe. Jelenleg a folyamat A lézerfúrás a lézertechnológia önálló területévé válik, és jelentős részt foglal el a hazai és külföldi iparban. 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.

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. Ebben az esetben, Nak nek amikor l lézeres fúrás 0,5 mm-nél kisebb vastagságú vékony lemezekben gyártják, van némi egységesítés az eljárásban, ami abból áll, hogy viszonylag kis teljesítmény mellett minden fémben 0,001-0,2 mm átmérőjű lyukak készíthetők. Nagy vastagságok esetén az ábra szerint. 83, a nemlinearitás a szűrési hatás miatt jelenik meg.

Már korábban is megfigyelték, hogy a rugalmas PCB-k használata növeli azok megbízhatóságát, több száz órával csökkenti a készülék összeszerelési idejét, és 2-4-szeres térfogat- és tömegnövekedést biztosít a merev PCB-k MEA-ban való használatához képest. A rugalmas NYÁK-k fejlesztésének korábban fennálló akadálya, nevezetesen a hagyományos nyomtatott áramköri lapokkal való munkához szokott tervezők közismert konzervativizmusa már túlhaladott szakasznak tekinthető. Ezzel párhuzamosan leegyszerűsödik a NYÁK és a kristálytartóban rászerelt LSI-k közötti mechanikai feszültségek csökkentésének feladata, és lehetővé válik a 125 mikron átmérőjű (a hagyományos PCB-k 800 mikron helyett) szubminiatűr furatainak lézeres fúrása rétegközi kapcsoláshoz, rézzel való folyamatos feltöltéssel. Végül a rugalmas poliimid NYÁK átlátszó, lehetővé téve az egyes rétegek összes forrasztási kötésének szemrevételezését gondosan kiválasztott fényviszonyok mellett.

Következtetés

Befejezésül szeretnék néhány általános kérdéssel foglalkozni a lézeres technológiák modern gyártásba való bevezetésével.

A lézeres technológiai installáció létrehozásának első szakasza a műszaki előírások kidolgozása. Sok esetben a vásárlók igyekeznek biztonságosan eljátszani, és olyan jellemzőket tartalmaznak, amelyek messze meghaladják a tényleges gyártási igényeket. Ennek eredményeként a berendezések költsége 30-50%-kal nő. Paradox módon ennek oka általában a lézeres rendszerek viszonylag magas költsége. Sok cégvezető a következőképpen érvel:

„...ha új drága berendezést vásárolok, akkor annak jellemzői meghaladják a pillanatnyilag szükséges normákat, „talán” egyszer szükségem lesz rá...”. Ennek eredményeként a berendezés potenciális képességei soha nem kerülnek felhasználásra, és megnő a megtérülési ideje.

Példa erre a megközelítésre az alkatrészek mechanikai jelöléséről a lézeres jelölésre való átállás. A jelölés fő kritériuma a felirat kontrasztja és a kopásállóság. A kontrasztot a gravírozási vonal szélességének és mélységének aránya határozza meg. A mechanikus gravírozás minimális vonalszélessége körülbelül 0,3 mm. A kontrasztos felirat eléréséhez a mélységének körülbelül 0,5 mm-nek kell lennie. Ezért sok esetben a lézeres telepítés műszaki specifikációinak elkészítésekor ezeket a paramétereket figyelembe veszik. De a lézergravírozás vonalszélessége 0,01-0,03 mm, a felirat mélysége 0,05 mm-re tehető, azaz. egy nagyságrenddel kisebb, mint a mechanikusnál. Ezért a lézerteljesítmény és a jelölési idő közötti kapcsolat a rendszer költségéhez képest optimalizálható. Ennek eredményeként csökken a lézerrendszer ára, és ennek következtében a megtérülési ideje.

A lézeres technológiák bevezetése sok esetben lehetővé teszi a „régi” problémák alapvetően új módszerekkel történő megoldását. Klasszikus példa erre a védőfeliratok, bélyegzők stb. termékekről a hamisítás elleni védelem biztosítása érdekében. A lézertechnológia lehetőségei lehetővé teszik a biztonsági felirat azonosítását a felirat egyetlen sorával. A kriptográfiai módszerek használatának képessége lehetővé teszi a hamisítás elleni „dinamikus” védelem megvalósítását, pl. az általános minta megtartása mellett bizonyos idő elteltével bizonyos elemek megváltoznak, amelyeket csak a szakértők vagy a speciális berendezések ismerhetnek fel. A mechanikus hamisítási módszerek számára nem elérhető az a lehetőség, hogy a gravírozási vonal szélein fémkibocsátásból lézerrel kis (3-10 mikronos) élt lehet létrehozni. Az ilyen technikák integrált alkalmazása minimálisra csökkenti a hamisítás valószínűségét, és gazdaságilag veszteségessé teszi.

A lézeres technológiák bevezetése a technológiai fejlődés ezen szakaszában (átmenet a „vad” kapitalizmusból a normál termelésbe) csak az egyik lehetőség az úgynevezett high-tech termelés kialakulásának kezdetére. Azok a kisvállalkozások, amelyek több ilyen lézerrendszert alkalmaznak, megerősítették a mennyiségről a minőségre való átmenet dialektikájának törvényét. Az új berendezések alapvetően új karbantartási módszereket igényelnek, ami általában fokozott figyelmet igényel a személyzettől és a „tisztaság” fenntartását a helyiségben, ahol található. Azok. Átmenet van a termelési kultúra minőségileg új szintjére. Ilyenkor általában csökken az alkalmazottak száma, és a vállalatvezetők nem a „munkakollektíva” munkaszervezésével, hanem a vállalati munka optimalizálásával kezdenek foglalkozni, amelyben az alkalmazottak csak szerves részét képezik. technológiai folyamat. Függetlenül attól, hogy a jövőben lézertechnológiát alkalmaznak ebben a gyártásban vagy sem, a megszerzett tapasztalatok és a kialakult kultúra nem tűnik el sehol. Ezt szokták a külső szemlélők technológiai vagy tudományos-technikai forradalomnak nevezni, pedig valójában ez egy normális evolúciós folyamat. Számos nagy technológiai cég fejlődéstörténete azt mutatja, hogy a fejlődés kezdeti szakaszában valamikor mindegyik hasonló átmeneti szakaszon ment keresztül. Kiderülhet, hogy jelenleg a technológiai fejlődés azon szakaszában vagyunk, ahol az új technológiákba való mostani viszonylag kis befektetések nagy megtérülést fognak eredményezni a jövőben. A szinergetikában, az önszerveződő rendszerek tudományában az ilyen helyzetekre a „pillangó” törvény (R. Bradbury „And the thunder struck...”) vonatkozik, amely leírja azt a folyamatot, amikor a múltban vagy jelenben kis változások vezetnek. globális következményeire a jövőben.

Felhasznált irodalom jegyzéke

1. Rykalin N.N. Anyagok lézeres feldolgozása. M., Gépészet, 1975, 296 p.

2. Grigoryants A.G., Shiganov I.N., Misyurov A.I. A lézeres feldolgozás technológiai folyamatai: Tankönyv. kézikönyv egyetemeknek / Szerk. A.G. Grigorjansok. - M.: MSTU kiadó im. N.E. Bauman, 2006. -664 p.

3. Krylov K.I., Prokopenko V.T., Mitrofanov A.S. Lézerek alkalmazása a gépészetben és műszergyártásban. - L., Gépészmérnök. Leningr. osztály, 1978, 336 p.

Közzétéve az Allbest.ru oldalon

...

Hasonló dokumentumok

Nyomtatott anyagok könyvtömbjének gerincébe lyukak fúrására alkalmas gép fejlesztése. A lyukak fúrására szolgáló meglévő berendezések elemzése, hátrányai. A gép technológiai diagramjának kidolgozása és a fúrófej kialakítása.

szakdolgozat, hozzáadva: 2010.07.29


Az alkatrészeken lyukak fúrására szolgáló szerszám fejlesztésének szakaszai: a munkadarab vízszintes síkban történő elhelyezése a felületen, a technológiai folyamathoz szükséges felszerelés kiválasztása, a forgácsolási feltételek, a gyártási hibák és a rögzítési pontosság kiszámítása.

tanfolyami munka, hozzáadva 2010.11.16


A lyukfúrási folyamat technológiai alapjai. A gépek típusai és fő alkatrészeik. A fúró anyagának és geometriai elemeinek hatása. A fúrók vágórészének geometriai paramétereinek megváltoztatása. A fúrógyártás befejező műveleteinek alapvető módjai.

szakdolgozat, hozzáadva: 2011.09.30


A fémvágó gépek története. A fúrás célja a különböző anyagokban azok feldolgozása során lyukak készítésére irányuló művelet, melynek célja lyukak készítése menetvágáshoz, süllyesztéshez és dörzsárazáshoz. Az áttörés alaptípusai.

bemutató, hozzáadva 2016.10.05


A lyukfeldolgozás fő nehézségei. Beállítási lehetőségek mélyfúrási műveletekhez. A vágófolyadék funkciói, ellátásának módjai. A mélyfúrás típusai. Megfelelő forgácsok kialakulása és eltávolítása a lyukból.

képzési kézikönyv, hozzáadva 2013.12.08


Technológiai műveletek leírása - fúrás és dörzsárazás lyukak készítése érdekében a fúrólemez részében. Szerszámgép kiválasztása annak feldolgozásához. Működésének elve és a pontosság számítása. A vágási feltételek és a szorítóerő meghatározása.

tanfolyami munka, hozzáadva 2013.01.17


Tömör fémben furatok kialakítása fúrással, megmunkálásuk pontossága, szerszámkészlet; felületi érdesség osztály. Fúrás, süllyesztés, dörzsárazás módjai. Alkatrész befogási séma kidolgozása; pozicionálási hiba és szorítóerő számítása.

laboratóriumi munka, hozzáadva 2014.10.29


Nagy és nehéz alkatrészek fúrása, dörzsárazás, süllyesztés és furatok dörzsárazása. Gyalmavágóhoz ajánlott anyagmárkák, jellemzőik. A vágási feltételek kiszámítása acéltengely hosszirányú esztergálásához.

teszt, hozzáadva: 2010.11.21


Lézer technológia. A lézerek működési elve. A lézersugár alapvető tulajdonságai. A lézersugárzás monokromatikussága. Az ereje. Óriási impulzus. A lézersugár alkalmazása az iparban, a technológiában, az orvostudományban. Holográfia.

absztrakt, hozzáadva: 2003.11.23


A fúrás az a folyamat, amikor lyukakat készítenek szilárd anyagban egy fúrószerszám segítségével. A technológiai folyamat pontosságát befolyásoló főbb tényezők meghatározása, meglévő mozgások: forgási és transzlációs irányú.

A lézeres technológiák egyre fontosabb szerepet játszhatnak az anyagok ipari feldolgozásában. Sikeresen végeznek vágást, hegesztést, fúrást, termikus felületi megmunkálást, húzást és egyéb műveleteket. Ennek előnyei közé tartozik a nagyobb termelékenység, a tökéletes minőség, a nem elérhető helyeken vagy nagyon kis felületeken végzett műveletek egyedisége. A lézerkomplexumok pozicionálására és fókuszálására szolgáló automata rendszerek még hatékonyabbá teszik alkalmazásukat, a könnyű kezelhetőség pedig előfeltételeket teremt a gyártási folyamatokba való széles körű bevezetésükhöz

S.N. Kolpakov, A.A. Elfogadható,
Alt Laser LLC, Harkov

A lézer jelenleg számos technológiai műveletet, elsősorban vágást, hegesztést, lyukfúrást, felület hőkezelését, karcolást, jelölést, gravírozást stb. végez sikeresen, és bizonyos esetekben előnyt jelent más típusú megmunkálással szemben. Így a lyukak fúrása az anyagokban gyorsabban elvégezhető, és a különböző anyagok beírása fejlettebb. Emellett nagy sikerrel hajtanak végre bizonyos típusú műveleteket, amelyek korábban a megnövekedett munkaintenzitás miatt lehetetlenek voltak. Például az anyagok hegesztése és lyukak fúrása elvégezhető üvegen keresztül vákuumban vagy különféle gázok légkörében.

Az 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, elsősorban vágást, hegesztést, furatfúrást, felület hőkezelését, karcolást, jelölést, gravírozást stb. végez sikeresen, és bizonyos esetekben előnyt jelent más típusú megmunkálással szemben. 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 Emission 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 vezérlő szoftver is szükséges a lézeres vágási, gravírozási stb. folyamatokhoz. A legtöbb esetben a lézert közvetlenül kiszolgáló eszközök és rendszerek paramétereinek megválasztása sem kevésbé fontos. mint magának a lézernek a paraméterei. Például 10 mm-nél kisebb átmérőjű csapágyak jelölésénél vagy precíziós lézeres ponthegesztésnél a termék pozicionálására és fókuszálására fordított idő egy-két nagyságrenddel meghaladja a gravírozás vagy hegesztés idejét (a csapágy megjelöléséhez szükséges időt). körülbelül 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 a speciális a lézer tulajdonságai egy adott technológiai probléma megoldásához.

Bármely anyagméret-feldolgozásra tervezett lézerrendszert a következő paraméterek jellemeznek:

• a feldolgozás sebessége (vágás, gravírozás stb.);
• felbontás;
• feldolgozási pontosság;
• a munkaterület mérete;
• feldolgozó anyagok köre (vasfémek, színesfémek, fa, műanyag stb.);
• a feldolgozásra szánt termékek méret- és súlytartománya;
• termékkonfiguráció (például gravírozás sík, hengeres, hullámos felületekre);
• az elvégzett feladatok megváltoztatásához szükséges idő (gravírozási minta, vágási vonal konfiguráció, megmunkálási anyag cseréje stb.);
• a termék beszerelésének és elhelyezésének ideje;
• azon környezeti feltételek paraméterei (hőmérséklet-tartomány, páratartalom, por), amelyekben 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 struktúrái, a sugárzási teljesítménysűrűség térbeli eloszlása ​​a fókuszpontban, a fókuszálás körülményei, az anyag fizikai tulajdonságai (reflexiós képesség, termofizikai tulajdonságok, olvadáspont stb.).

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 miatt nő, átmérője pedig - a falak olvadása és a folyadék áramlása miatt a keletkezett túlzott gőznyomás alatt.

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 magas cinktartalma miatt, de fúráskor a sárgaréznek van néhány előnye, hiszen a cinkatomok jelentősen javítják a párolgási mechanizmust.

Mivel a többimpulzusos üzemmód lehetővé teszi a kívánt geometriájú és a megadott méretektől enyhe eltéréssel jobb minőségű furatok készítését, 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 10 7 -10 8 W/cm 2 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 (1. táblázat). Jelenleg a szilárdtestlézereket főként lyukak fúrására használják. Akár 1000 Hz-es impulzusismétlési frekvenciát és 1-10 3 W teljesítményt folyamatos üzemmódban, impulzus üzemmódban akár több száz kilowattot, Q-kapcsolt üzemmódban pedig több megawatt teljesítményt biztosítanak. Az ilyen lézerekkel végzett feldolgozás néhány eredményét a táblázat tartalmazza. 2.

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 erős gáz-CO 2 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, azaz olyan teljesítménysűrűségre van szükség, amely még mindig nem elegendő az intenzív párolgáshoz (10 5 -10 6 W/cm 2), körülbelül 10 - impulzusidővel. 3 -10 -4 -val. Mivel a megmunkálandó anyagra fókuszált lézersugárzás felületi hőforrás, ezért a hővezető képesség miatt a hegesztendő alkatrészek mélységébe a hő kerül át, és a behatolási zóna idővel változik a megfelelően megválasztott 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 CO 2 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 3. ábrán különböző anyagok 250 W teljesítményű CO 2 lézerrel végzett tompahegesztésének adatai láthatók.

Más CO 2 lézersugárzási teljesítményeknél az 1. táblázatban megadott varrathegesztési adatokat kaptuk. 4. Az átfedő, a vég és a sarok hegesztésénél a sebességek a táblázatban jelzettekhez közeliek, a hegesztendő anyag teljes behatolásával a gerenda által érintett területen.

A lézeres hegesztőrendszerek különböző fémek hegesztésére alkalmasak, minimális hőhatást produkálva a kis lézerpontméretnek köszönhetően, és vékony, 20 mikronnál kisebb átmérőjű huzalok hegesztésére huzal-huzal vagy huzal-lemez konfigurációban.

Irodalom

1. Krylov K.I., Prokopenko V.T., Mitrofanov A.S. Lézerek alkalmazása a gépészetben és műszergyártásban. — L.: Gépészet. Leningr. osztály, 1978. - 336 p.

2. Rykalin N.N. Anyagok lézeres feldolgozása. - M., Gépészet, 1975. - 296 p.

Az építőiparban használt betonkeverékek összetétele durva anyagokat, például zúzottkövet és kavicsot tartalmaz. Ezenkívül a betonszerkezeteket megerősítik. Ezért fúráskor a szerszámnak le kell győznie a fém- és kőakadályokat. A betonba fúrt lyuk minősége közvetlenül függ a szerszám és a fúrási módszer helyes megválasztásától.

A száraz betonfúrás egy lyuk kialakításának folyamata víz vagy más hűtőközeg használata nélkül. Ma már nehéz elképzelni megbízhatóbb, biztonságosabb és pontosabb módszert, mint a betonfelületek gyémánt bevonatú szerszámokkal történő fúrása. Az ilyen fúrást speciális berendezésekkel végzik, amelyek viszont bizonyos kezelési készségeket igényelnek. Ezért jobb, ha olyan szakemberekhez fordul segítségért, akik jól tudják, hogyan kell ezt gyorsan és hatékonyan megtenni.

A gyémántszerszámok lehetővé teszik 15-1000 mm átmérőjű és akár 5 m mélységű lyukak fúrását

A fúrással megoldott feladatok listája igen széles.

Alapvetően a gyémántfúrást lyukak létrehozására használják a mennyezeten és a falakon:

• fűtési csövek, gázellátás, áramellátás;
• tűzbiztonsági rendszerek;
• szellőzőrendszerek és légkondicionálók;
• különféle kommunikációk (internet, telefon stb.);
• kerítések és korlátok felszerelése a lépcsőházak nyílásaira;
• vegyi horgonyok felszerelése;
• úszómedencék felszerelésének felszerelése.

A gyémántfúrási technológia nyílások vágására is használható padlón és falon. szellőzőcsatornákhoz, ajtókhoz, ablakokhoz és egyéb igényekhez olyan esetekben, amikor erre a célra nincs lehetőség speciális betonvágásra.

Ennek a módszernek a technológiája az, hogy a jövőbeli nyílás kerülete mentén 130-200 mm átmérőjű lyukakat fúrnak. Ezután a nyílás széleit kalapácsfúróval vagy cement-homok keverékkel kiegyenlítjük. Annak ellenére, hogy ez a módszer sok időt igényel, az eredmény gyakorlatilag nem különbözik a vágástól. Ezt a technológiát vonali gyémántfúrásnak nevezik.

Beton fúrása ütközés nélkül

A gyémántfúrási technológia a gyémánt egyedülálló tulajdonságán – a felülmúlhatatlan keménységén – alapul. A fúrószerszám vágóéle gyémánt tartalmú bevonattal, úgynevezett „mátrixszal” van bevonva. A fúrási folyamat során a szerszám gyémánt szegmensei ütésmentes helyi károsodást okoznak a vágási zónában. A beton tönkremenetelével egyidejűleg maga a mátrix kopása következik be, de mivel többrétegű, új gyémántszemcsék jelennek meg a felületén, és a munkaél hosszú ideig éles marad.

A gyémántfúrásnak van egy nagyon fontos előnye - a betonfelületre gyakorolt ​​durva hatások és az elviselhetetlen zaj teljes hiánya. Az ilyen pozitív tulajdonságok nélkülözhetetlenné teszik a gyémánttechnológiát a többszintes épületek lakásaiban végzett javítási munkák során. A gyémántfúrás lehetővé teszi a repedések kialakulásának elkerülését a falfelületeken, amelyek előbb-utóbb teherbíró képességük teljes elvesztéséhez, a hő- és hangszigetelési szint csökkenéséhez, valamint a szilárdsági jellemzők romlásához vezetnek.

Mivel a monolitikus építés során lehetetlen minden technológiai lyukat előre lefektetni különféle igényekhez, a gyémántszerszámmal végzett fúrás az egyetlen módja a nyílások létrehozásának fűtési, vízellátási és egyéb kommunikációs csövek fektetésekor. A légkalapács használata az ilyen munkákhoz nemcsak gazdaságilag veszteséges, hanem rendkívül nem biztonságos is, mivel a megerősítő övek dinamikus terhelése repedéseket okozhat a betonfelületeken.

A gyémántszerszámok népszerűek, mivel képesek bármilyen erősségű betonfúrásra

A gyémántfúrás kétféleképpen történhet: víz használatával, amely csökkenti a szerszám felmelegedését, és „száraz” is. Technológiailag a száraz fúrás sokkal egyszerűbb, ezért kényelmesebb is. Ezt speciális koronákkal, úgynevezett „száraz vágókkal” hajtják végre. Ezeknek a koronáknak a testén átmenő lyukak vannak, amelyek biztosítják a hőelvezetést és csökkentik a deformáció kockázatát.

Ellentétben a nedves fúrószerszámokkal, amelyek gyémánt szegmenseit forrasztással rögzítik a munkafelülethez, a száraz fúrószárak kizárólag lézerhegesztéssel készülnek.

Miért olyan fontos a gyémántszegmensek lézerhegesztése a szárazfúrásban? A válasz nagyon egyszerű: a fúrási zóna hőmérséklete hűtőfolyadék használata nélkül nagyon gyorsan 600 fokra emelkedik.

Ez a hőmérséklet a közönséges forrasztás olvadáspontja, így a segítségével forrasztott szegmens egyszerűen leszáll és a lyukban marad. A munka folytatásához a szegmenst el kell távolítani a furatból, mivel lehetetlen fúrni. A lézerhegesztéssel hegesztett szegmensekkel rendelkező szerszám meglehetősen magas hőmérsékletet képes ellenállni, és működés közben nem „zsírosodik”.

A Husqvarna az elsők között javasolta a lyukak szárazon történő fúrását betonfelületeken. Ehhez a módszerhez egy speciális adaptert fejlesztett ki, amely képes csatlakozni a porszívóhoz.

A porszívó eltávolítja a fúrás során keletkező port és egyúttal hűti a fúrót. Mivel az adapter a fúrófej aljához csatlakozik, a por közvetlenül a fúrási területen gyűlik össze, és nem terjed szét a helyiségben.

A száraz fúrás előnyei

A száraz gyémántfúrás fő előnye, hogy ezt a módszert olyan esetekben is lehet használni, amikor a vízhűtés alkalmazása elfogadhatatlan. Kívül, A száraz fúrógép viszonylag kis helyeken használható. A nedves módszer telepítése sokkal nagyobb területet foglal el, mivel általában egy meglehetősen lenyűgöző víztartállyal van felszerelve, amelyet a szerszám hűtésére használnak.

A lyukak betonba fúrásának száraz módszere különösen fontos a munka elvégzésekor:

• elektromos vezetékek közvetlen közelében;
• olyan helyeken, ahol nincs vízellátás;
• finom felülettel rendelkező helyiségekben;
• az alsó helyiségek vízzel való elárasztásának veszélyével.

Sajnos a száraz módszernek számos hátránya van. A legfontosabb az, hogy képtelenség maximális termelékenységgel és terheléssel dolgozni. Ennek oka a gyémánt szegmensek gyors felmelegedése, ami a szerszám erőforrás-intenzitásának csökkenéséhez és gyors meghibásodásához vezet. A száraz módszernél a fúrási folyamatot időszakonként megszakítják, hogy a szerszámot levegő-örvényáramokkal lehűtsék.

A száraz fúrásnak korlátai vannak a furatok átmérőjét és mélységét illetően

Így a nedves fúrás előnyösebb módszer, annak ellenére, hogy alkalmazása további munkaszervezési erőfeszítésekkel jár, nevezetesen gondoskodni kell a vízellátásról és elvezetésről. Megfelelően nagy volumenű munkák elvégzése esetén azonban a vízellátással járó többletkiadás nem lesz olyan megterhelő, mint a száraz módszer költségei. Vagyis sokkal könnyebb gondoskodni a vízellátásról és a vízelvezetésről, mint fúrni sok erőfeszítéssel és idővel.

Feldolgozó eszköz

Száraz fúráshoz gyémánt magfúrókat használnak, amelyek nem igényelnek további hűtést. A légáramlás és a jó minőségű kenés miatt hűtik őket. A korona úgy néz ki, mint egy üreges fémhenger. Ennek az üvegnek az egyik végén egy gyémánttal bevont vágóél található. A korona másik vagy hátoldala a használt berendezésben való rögzítésre szolgál, és dugóval rendelkezik.

A korona körkörös vágási mozgásokat végez fúrás közben. Ezek a mozgások nagy sebességgel és nyomás alatt történnek, így a szerszám nagyon pontosan roncsolja a betonfelület kívánt területét. A fúrási sebesség és a szerszámkopás közvetlenül függ a nyomóerőtől. A nagyon magas nyomás a szerszám gyors tönkremeneteléhez vezet, a nagyon alacsony nyomás pedig jelentősen csökkenti a fúrási munka sebességét. Ezért nagyon fontos a mechanikai erő helyes kiszámítása. Ennek az erőnek a kiszámításakor figyelembe kell venni a gyémánt szegmensek teljes területét és a feldolgozott anyag típusát.

A gyémánt koronáknak rengeteg fajtája létezik. Méretüktől függően a következőkre oszthatók:

• kis méretű;
• átlagos;
• nagy méretű;
• extra nagy.

A kis koronák közé tartoznak a 4-12 mm átmérőjű koronák. Főleg kis lyukak fúrására használják elektromos vezetékekhez. A közepes fúrók 35-82 mm átmérőjűek, és lyukak fúrására szolgálnak aljzatokhoz, kis csövekhez stb.

A 150-400 mm átmérőjű nagyméretű fúrófejeket tartós vasbeton szerkezetek lyukak fúrására használják, például nagyfeszültségű elektromos kábelek vagy csatornák bevezetésére. A 400-1400 mm átmérőjű fúvókákat meglehetősen nagy teljesítményű infrastrukturális létesítmények fejlesztéséhez használják. Valójában az 1400 mm nem a határ a koronák számára.

Kérésre nagyobb fúvóka is készíthető. Fontos paraméter a fúrószerszám hossza is. A legrövidebb fúvókák hossza nem haladja meg a 15 cm-t. A középosztályú koronák hossza 400-500 cm.

A vágási felület alakjától függően a következő típusú betonfúrók különböztethetők meg:

• gyűrű. Úgy néznek ki, mint egy tömör gyémántmátrix, gyűrű alakú, a testhez rögzítve. Az ilyen fúrók általában kis átmérőjűek, de vannak kivételek;
• felszerelés a magfúrók leggyakoribb típusai. ;
• kombinált. Az ilyen koronákat főleg speciális betonmunkákhoz használják.

A fogaskerekek vágórésze egyedi gyémántelemekből áll, amelyek 3-32-esek lehetnek

Az anyagot, amelyből a szegmensek készülnek, és amelyben a gyémántokat rögzítik, kötőanyagnak, a szakemberek nyelvén mátrixnak nevezik. Ez adja a gyémánt szegmens alakját és erejét. A gyakorlati használat során a mátrixnak úgy kell elhasználódnia, hogy a „működő” gyémántok elhomályosodásuk után letörjenek, és az új, éles gyémántok „pótlásaként” működjenek a vágási felületen.

A gyémántok elhelyezkedésétől függően a vágószegmensek mátrixában a koronákat a következőkre osztják:

• egyrétegű. A mátrixnak ebben az esetben csak egy felületi gyémántvágó rétege van. Sűrűségük nem több, mint 60 db/karát. Az egyrétegű gyémántcsúcsok a legrövidebb élettartamúak. Főleg vasalás nélküli beton fúrására használják;
• többrétegű. A mikrometszőfogak sűrűsége az ilyen mátrixokban akár 120 db/karát is lehet. A többrétegű koronákat önélezőnek is nevezik. Amikor a gyémántok felületi rétege elhasználódik, a következő réteg szabaddá válik;
• impregnálva. Az ilyen koronáknak több rétegű gyémántszemcsés mátrixa is van, de sűrűségük körülbelül 40-60 db/karát.

A gyémántszerszámok sokfélesége ellenére szerkezetük azonos. Általában egy tartó fém testből és egy gyémánt tartalmú rétegből áll, amely közvetlenül kölcsönhatásba lép az anyaggal és képezi a szerszám alapját. Ez a réteg gyémánt és fémpor keveréke.

Minél pontosabban választják ki a kötőanyag összetételét, annál hatékonyabban és jobban fog működni a gyémántszerszám egésze. A kötőanyag elkészítésére nincs szabványos recept.

Minden nagyobb gyártó minden műszerhez kifejleszti a saját gyémánttartalmú réteg formuláját, ezzel biztosítva annak egyediségét.

A következő gyártók legnépszerűbb fogyóeszközei jelenleg:

• Bosch. Az e márkanév alatt gyártott termékek magas színvonalú építési munkát biztosítanak, mivel megbízhatóak és hosszú élettartamúak;
• Husqvarna. Ez a gyártó híres arról, hogy innovatív technológiákat használ a gyémántszerszámok gyártásában;
• Cedima a betonvágó szerszámok egyik vezető gyártója;
• Rothenberger. Ez a cég gyémántfúró berendezések és alkatrészeinek gyártásával foglalkozik;
• Hilti nagyon jó minőségű berendezések gyártására specializálódott, és folyamatosan fejleszti gyártási folyamatát;
• Horgony- hazai cég. Kezdetben külföldi berendezések értékesítésével foglalkozott, de 2007 óta saját hangszereket kezdett gyártani.

A Husqvarna úttörő az ipari beton gyémántfúrásában

A korona elfordulása a fúróberendezés ereje miatt következik be. A bit hagyományos fúrógépre vagy speciális felszerelésre is felszerelhető. A telepítés nagy sebességgel forgatja a szerszámot, de nincs ütés. A fúvóka egyszerűen forog, és fokozatosan nyomja a betonfelületet. Így milliméterről milliméterre beleharap a beton vastagságába.

Mivel a korona belül üreges, csak a falai vágódnak a betonba. Ez jelentősen felgyorsítja és leegyszerűsíti a munkafolyamatot. A korona néhány perc alatt behatol a falfelületbe a kívánt pozícióba, majd a levágott betondarabbal együtt egyszerűen ki kell húzni.

A technikai folyamat főbb szakaszai

A betonszerkezetek fúrásának munkaalgoritmusa a következő:

• korona kiválasztása;
• fúróberendezés összeállítás;
• a munkaterület előkészítése;
• a munkafelület megjelölése a fúrási központ pontos megjelölésével;
• az egység felszerelése munkafelületre;
• fúrószár beszerelése;
• fúrás végrehajtása;
• fúrás befejezése;
• a munka minőségének ellenőrzése.

A telepítést nagyon óvatosan kell összeszerelni. Javasoljuk, hogy különös figyelmet fordítsanak a fúrószerszám rögzítésére. Nagyon fontos, hogy a fúrás során ne legyen a közelben semmi felesleges, ezért a munkaterületet meg kell tisztítani a törmeléktől és egyéb felesleges tárgyaktól. A munkafelület megjelölése két egymást metsző merőleges vonal rajzolásával kezdődik. Ezután egy kívánt átmérőjű kört építenek a középpontjukból. Ez a kör lesz a korona felszerelésének helye.

A fúrás során néhány árnyalatot is figyelembe kell venni. Először is, a koronát nagyon óvatosan kell beállítani, pontosan a megrajzolt körön belülre helyezve. Először próbafúrást végeznek 4-8 ​​másodpercig. Ez egy kis csatornát hoz létre, amely megkönnyíti a korona felszerelését és a nagyobb fúrások végrehajtását.

A munkafolyamat végén a koronát eltávolítják és a kopás mértékét ellenőrzik. A kivágott lyuk központi részét a koronával együtt eltávolítjuk, de néha feszítővassal vagy ütvefúróval kell egy kicsit megfeszíteni. További érdekesség, hogy a kopott fúvóka speciális műhelyben javítható. Az elvégzett munka minősége közvetlenül függ a használt berendezés minőségétől. A legjobbak egy része olyan gyártók fúróberendezései, mint a Hilti, Husqvarna, Cedima, Tyrolit.

A gyémántszerszámok élettartama nagymértékben függ a furat anyagának típusától, a gyémántszegmens típusától és a fúróberendezés helyes használatától. Általában a nagy átmérőjű koronák élettartama is hosszabb, ami nagyobb számú gyémántszegmenshez kapcsolódik. A 200 mm átmérőjű gyémánt bitek átlagos erőforrása vasbeton fúrásakor a vágószegmensek jó telítettségével körülbelül 18-20 lineáris méter.

A szerelvény és a szerszám nem merev rögzítése a szerszám vágószegmenseinek letöréséhez vezet

Ebben az esetben a gyémánt szegmensek fő fogyasztása a megerősítés leküzdése. Az olyan tényezők, mint például a fúró túlzottan erős vagy egyenetlen előtolása vagy verése, amikor a tartóoszlop nincs mereven rögzítve, nagymértékben csökkentheti a fúró élettartamát, vagy akár teljesen tönkreteheti azt.

Beton lézeres fúrása

Az ipari lézeres lyukfúrás röviddel a feltalálása után kezdődött. 1966-ban számoltak be arról, hogy lézerrel kis lyukakat fúrtak gyémántszemcsékbe. A lézerfúrás előnyei a legvilágosabban 10 mm mélységű és tized-század milliméter átmérőjű furatok készítésekor nyilvánulnak meg. Ebben a mérettartományban, valamint rideg és kemény anyagok fúrásakor a lézertechnológia elõnye vitathatatlan.

Lézerrel bármilyen anyagba lyukakat fúrhat. Erre a célra általában 0,1-30 J impulzusenergiájú impulzuslézereket használnak. Lézerrel különböző keresztmetszetű vak- és átmenőlyukakat fúrhat. A lyukkészítés minőségét és pontosságát befolyásolják a sugárzási impulzus olyan időbeli paraméterei, mint a bevezető és a hátsó élek meredeksége, valamint a térbeli jellemzők, amelyeket a sugárzási mintán belüli szögeloszlás és a sugárzási intenzitás eloszlása ​​határoz meg. a lézernyílás síkja.

Jelenleg speciális módszerek léteznek a fenti paraméterek kialakítására, amelyek lehetővé teszik különböző alakú, például háromszög alakú lyukak létrehozását, amelyek pontosan megfelelnek az adott minőségi jellemzőknek. A hosszmetszetükben lévő lyukak térbeli alakját jelentősen befolyásolja a lencse fókuszsíkjának a célfelülethez viszonyított elhelyezkedése, valamint a fókuszrendszer paraméterei. Így hengeres, kúpos és akár hordó alakú lyukak is kialakíthatók.

Az elmúlt húsz évben a lézersugárzás ereje meredeken növekedett. Ez az új architektúrájú kompakt lézerek (szálas és diódalézerek) megjelenésének és továbbfejlesztésének köszönhető. Az 1 kW-nál nagyobb teljesítményű kibocsátók relatív olcsósága biztosította azok kereskedelmi elérhetőségét a különböző területeken kutató szakemberek számára. E vizsgálatok eredményeként a nagy teljesítményű lézersugárzást kemény anyagok, például beton és természetes kövek vágására és fúrására kezdték használni.

A zaj- és rezgésmentes lézertechnológiát a leghatékonyabban szeizmikus területeken használják, amikor lyukakat hoznak létre meglévő betonépületekben. Ott használják a romos házak acélkötésekkel történő megerősítésére, valamint az építészeti emlékek helyreállítása során. A nukleáris iparban a nagy teljesítményű lézersugárzást széles körben alkalmazzák a már leszerelt beton nukleáris szerkezetek szennyeződésmentesítésére. Ebben az esetben a felhasználókat vonzza az alacsony porkibocsátás a betonszerkezetek feldolgozása során. A folyamat távirányítása, azaz a berendezések létesítményből való távoli elhelyezése is fontos szerepet játszik.

Lézeres elektromos fúrót használnak lyukak fúrására betonfalakban és más felületeken.. Elektromos motorból, sebességváltóból, orsótengelyből, lézerkészülékből és fúrószerszámból áll. Ez utóbbi csavar alakú, amely közvetlenül kapcsolódik a sebességváltó házához. Ennek a csavarnak az egyik végére egy magas hőmérsékletű korona van rögzítve, a másik vége pedig egy orsótengelyhez van csatlakoztatva. A lézerkészülék a sebességváltó házának felső részében található.

A lézersugár jelentősen megnöveli a fúrási sebességet tömör betonfalakban és gránittömbökben

Biztonsági intézkedések

A betonszerkezetek lyukak fúrásakor egyéni védőfelszerelést kell használni. Ezek közé tartozik a védőszemüveg, a vászonkesztyű és a légzőkészülék. A kezelőnek vastag munkaruhát és gumicipőt kell viselnie. Munka közben ügyelnie kell arra, hogy semmilyen ruhadarab ne essen a fúróberendezés mozgó alkatrészei közé.

A statisztikák szerint az építkezéseken dolgozók szenvednek a legtöbb sérülést az elektromos kéziszerszámok hibás működése vagy nem megfelelő használata miatt. Ezért az elektromos szerszámnak jó állapotban kell lennie. Ezenkívül minden használat előtt ellenőrizni kell a tápkábel sérülését. A munkavégzés során a kábelt úgy kell elhelyezni, hogy semmiképpen ne sérülhessen meg.

A legbiztonságosabb a padlón állva fúrni a betont, de sajnos ez nem mindig van így. Ily módon csak embermagasságban lehet lyukat fúrni. Ha a lyuk magasabban van, további alapot kell használni. A fő szabály ebben az esetben az alap megbízhatósága. Stabil, vízszintes helyzetet kell biztosítania a dolgozónak munkavégzés közben. További biztonsági intézkedés a magasban végzett munka során távolítson el minden olyan tárgyat a munkaterületről, amely véletlen leejtés esetén sérülést okozhat.

Ha lyukakat fúr a betonfalakban, nagy a valószínűsége a különféle kommunikációk károsodásának. Ez lehet elektromos vezetékek, központi fűtési csövek stb. A feszültség alatt álló elektromos vezetékek könnyen észlelhetők egy rejtett vezeték-érzékelő segítségével.

Lézerrel végzett lyukak fúrásakor kerülje, hogy a test különböző részei a működési területre kerüljenek, hogy elkerülje az égési sérüléseket. Ne nézze magát a lézersugarat vagy annak tükröződését, hogy ne sértse meg a szem szaruhártyáját. Ugyanezen okból csak speciális védőszemüvegben kell dolgozni. A lézeres berendezéssel végzett munka során ugyanazokat a biztonsági szabályokat kell betartani, mint bármely elektromos szerszám használatakor.

Munka költsége

A betonfúrási szolgáltatások árát olyan tényezők befolyásolják, mint:

• szükséges furatátmérő. Az átmérő növekedésével a fúrás költsége is nő;
• felületi anyag, amelyben a fúrás történik. A vasbeton szerkezetekben a fúrás drágább, mint a téglafalakban;
• fúrási mélység. Természetesen minél hosszabb a jövőbeni lyuk, annál drágább lesz maga a fúrás.

További tényezők is befolyásolhatják a fúrási munkák költségeit. Például a magasban végzett fúráshoz további berendezések használata szükséges. A szögben fúrás nem végezhető speciális szerszám használata nélkül.

A munka költsége is emelkedhet, ha a szabadban és kedvezőtlen időjárási körülmények között végzik.

A gyémántszerszámmal történő lyukfúrás becsült költsége:

Furat átmérő, mm	Költsége 1 cm fúrás, dörzsölje.
	Tégla	Konkrét	Vasbeton
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

következtetéseket

A gyémánt technológia ma kétségtelenül a legbiztonságosabb, leggyorsabb és legköltséghatékonyabb megoldás a legkeményebb építőanyagokban történő lyukak fúrására. A gyűrű alakú fúrók segítségével olyan furatokat hozhat létre, amelyek pontosan megfelelnek egy adott átmérőnek. A lyukak formája is ideális, és nem igényel további feldolgozást, ami jelentősen megtakarítja az időt és ami a legfontosabb, a szolgáltató ügyfél pénzét.

A gyémántfúrás előnyei, mint például a zaj és a vibráció hiánya, lehetővé teszik a munkák elvégzését nemcsak nagy építkezéseken, hanem olyan lakóhelyiségekben is, amelyek mind a javítás szakaszában, mind a kész (kész) állapotban vannak. . A gyémántszerszámoknak és a professzionális felszereléseknek köszönhetően a fal- és padlóburkolatok teljesen megőrzik eredeti megjelenésüket tiszta helyiségben végzett munka során.

A gyémánt koronával ellátott száraz fúróbeton gyakorlati árnyalatait a videó mutatja be:

A megrendeléseket teljesíti lézeres vágás anyagok, konfigurációk és méretek széles választéka.

A fókuszált lézersugárzás szinte bármilyen fém és ötvözet vágását teszi lehetővé termofizikai tulajdonságaiktól függetlenül. A lézeres vágásnál nincs mechanikai hatás a megmunkálandó anyagra, és kisebb deformációk lépnek fel. Ennek eredményeként nagy pontossággal lehet lézervágást végezni, beleértve a könnyen deformálható és nem merev alkatrészeket is. A lézersugárzás nagy teljesítményének köszönhetően a vágási folyamat magas termelékenysége biztosított. Ebben az esetben olyan jó minőségű vágás érhető el, hogy a keletkező lyukakban menetek vághatók.

Széles körben használják a beszerzési gyártásban. Fő előnye lézeres vágás- lehetővé teszi, hogy gyakorlatilag időveszteség nélkül váltson az egyik geometriai bonyolultságú alkatrésztípusról egy másik típusra. A hagyományos forgácsolási és megmunkálási módokhoz képest a sebesség többszörösen változik. A gyártott alkatrészt érő hő- és erőhatások hiánya miatt a gyártási folyamat során nem deformálódik. A legyártott termékek minősége lehetővé teszi a tompahegesztést a vágott élek elmozdulása és az összeillesztett oldalak előkezelése nélkül.

Szilárdtest lézerek A nem fémes anyagok sokkal rosszabbul vágnak, mint a gáz anyagok, de előnyük van a fémek vágásakor - azért, mert az 1 mikron hosszúságú hullám rosszabbul verődik vissza, mint a 10 mikron hosszúságú hullám. A 10 mikronos hullámhosszú réz és alumínium szinte tökéletesen visszaverő közeg. Másrészt azonban a CO2 lézer készítése egyszerűbb és olcsóbb, mint egy szilárdtest lézer.

Pontosság lézeres vágás eléri a 0,1 mm-t +0,05 mm ismételhetőség mellett, és a vágás minősége állandóan magas, mivel ez csak a lézersugár mozgási sebességének állandóságától függ, amelynek paraméterei változatlanok maradnak.

A vágás rövid jellemzői: vízkő általában hiányzik, enyhén elvékonyodik (vastagságtól függően), a keletkező lyukak kerekek és tiszták, nagyon apró alkatrészeket lehet készíteni, vágási szélesség 0,2-0,375 mm, égési sérülések nem láthatók, hőhatás nagyon kicsi, lehetséges vágott nem fémes anyagokat.

Lyukak fúrása

Fontos tényező a lézeres vágás van villogtatva a kezdeti lyukat elindítani. Egyes lézergépek másodpercenként akár 4 lyukat is képesek létrehozni az úgynevezett repülő piercing eljárással 2 mm vastag hidegen hengerelt acélból. A vastagabb (19,1 mm-es) melegen hengerelt acéllemezekbe egy lyuk gyártása lézeres vágás során körülbelül 2 s alatt történik erőlyukasztással. Mindkét módszer használatával a lézeres vágás termelékenységét a CNC lyukasztóprésekkel elért szintre növelheti.

Lyukasztás

Ezzel a módszerrel 0,2-1,2 mm átmérőjű lyukakat lehet előállítani, legfeljebb 3 mm anyagvastagsággal. A 16:1 furatmagasság/átmérő arány mellett a lézeres lyukasztás gazdaságosabb, mint szinte minden más módszer. A technológia felhasználási tárgyai: sziták, tűfülek, fúvókák, szűrők, ékszerek (medálok, rózsafüzérek, kövek). Az iparban lézereket használnak lyukasztásra az órakövekbe és a húzószerszámokba, és a termelékenység eléri a 700 ezer lyukat műszakonként.

Rétegkarcolás

Gyakran használják a nem átvágó módot, az úgynevezett scribing-et. Széles körben használják az iparban, különösen a mikroelektronikában, hogy a szilícium alátéteket egy adott kontúr mentén egyedi elemekre (töredékekre) választják szét. Ebben a folyamatban a beeső sugárzás elektromos térvektora vetületének és a pásztázási iránynak a kölcsönös orientációja is elengedhetetlen a folyamat magas hatékonyságának és minőségének biztosításához.

Rétegkarcolás széles körben használják az iparban (mikroelektronika, óraipar stb.) vékony polikor és zafír lapkák, ritkábban szilícium alátétek leválasztására. Ebben az esetben a további mechanikai leválasztáshoz elegendő a leválasztandó lemez teljes vastagságának körülbelül egyharmadának mélységig lehúzni.

Mikromegmunkálási folyamatok

Az elmúlt évek magas fokú automatizálása lehetővé tette, hogy újra olyan folyamatokat alkalmazzanak, mint pl az ellenállás értékeinek beállításaés piezoelektromos elemek, beültetett bevonatok lágyítása a félvezetők felületére, vékony filmrétegek lerakása, zónatisztítás és kristálynövekedés. Sok folyamat lehetőségeit még nem tárták fel teljesen.