Lézersugár fúróként. Berendezések lézeres feldolgozáshoz a nyomtatott áramköri lapok gyártásában

Lyukak fúrása órakövekbe - ez volt a lézer munkatevékenységének kezdete. Rubin kövekről beszélünk, amelyeket az órákban siklócsapágyként használnak. Az ilyen csapágyak gyártása során lyukakat kell fúrni rubinba - egy nagyon kemény és ugyanakkor törékeny anyag -, mindössze 0,1-0,05 mm átmérőjű lyukakat. Ezt az ékszerműveletet sok éven át a szokásos mechanikus módszerrel, vékony, 40-50 mikron átmérőjű zongorahuzalból készült fúrókkal végezték. Egy ilyen fúró percenként 30 ezer fordulatot tett meg, és egyidejűleg körülbelül száz oda-vissza mozdulatot hajtott végre. Egy kő kifúrása akár 10-15 percet is igénybe vett. Hogyan távolítsuk el a füldugót - kéndugó nmedik.org/sernaya-probka.html.

1964-től kezdődően az órakövek nem hatékony mechanikus fúrását mindenhol a lézerfúrás váltotta fel. Természetesen a "lézerfúrás" kifejezést nem szabad szó szerint érteni; a lézersugár nem fúr lyukat - átszúrja, ami az anyag intenzív elpárolgását okozza. Napjainkban mindennapos az órakövek lézeres fúrása. Erre a célra különösen a neodímium üveglézereket használják. A kőben lévő lyukat (0,5-1 mm munkadarab vastagságú) több lézerimpulzus sorozata lyukasztja ki 0,5-1 J energiával. A lézergép termelékenysége automata üzemmódban egy kő másodpercenként. Ez ezerszer magasabb, mint a mechanikus fúrás termelékenysége!

Nem sokkal megjelenése után a lézer megkapta a következő feladatot, amellyel ugyanolyan sikeresen megbirkózott - lyukakat fúrt (lyukasztott) gyémánt szerszámokba. 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 huzal húzása 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 szerszámok 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, nem nehéz áttörni ezt a lyukat több erős lézerimpulzus sorozatával.

Manapság a lézerfúrást széles körben alkalmazzák nemcsak különösen kemény anyagoknál, hanem fokozott ridegséggel jellemezhető anyagoknál is. A lézerfúró nemcsak erős, hanem nagyon finom „szerszámnak” is bizonyult. Példa: lézer használata alumínium-oxid kerámiából készült mikroáramkörök hordozóinak lyukak fúrásához. A kerámiák rendkívül törékenyek. Emiatt a lyukak mechanikus fúrását a mikroáramkör hordozójában általában a „nyers” anyagon végezték el. A kerámiákat fúrás után égették ki. Ebben az esetben a termék némi deformációja, a fúrt furatok egymáshoz viszonyított helyzete torzult. A probléma a lézerfúrók megjelenésével megoldódott. Használatuk segítségével már kiégetett kerámia felületekkel is lehet dolgozni. Lézerek segítségével nagyon vékony lyukakat szúrnak a kerámiába - mindössze 10 mikron átmérőjű. Ilyen lyukakat mechanikus fúrással nem lehet előállítani.

A tény, hogy a fúrás a lézer hivatása, senki sem kételkedett. Itt a lézernek tulajdonképpen nem voltak méltó versenytársai, különösen, ha nagyon vékony és nagyon mély lyukak fúrásáról volt szó, amikor nagyon törékeny vagy nagyon kemény anyagokba kellett lyukakat fúrni.

4. Lézeres vágás és hegesztés.

A lézersugár teljesen mindent tud vágni: szövetet, papírt, fát, rétegelt lemezt, gumit; műanyag, kerámia, lemez azbeszt, üveg, fémlemezek. Ebben az esetben lehetséges a pontos vágások elérése összetett profilok mentén. Gyúlékony anyagok vágásakor a vágás helyét inert gázsugárral fújják át; az eredmény egy sima, égetetlen vágott él. Vágásra általában CW 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; fűrészpor persze nem volt.

A fémek vágásához több kilowatt teljesítményű lézerekre van szükség. A szükséges teljesítmény csökkenthető gázlézeres vágási módszerrel - amikor a lézersugárral egyidejűleg erős oxigénsugarat irányítanak a vágott felületre. Egy fém oxigénsugárban történő égése során (a fém ebben a sugárban végbemenő oxidációs reakciói miatt) jelentős energia szabadul fel; ennek eredményeként mindössze 100-500 watt teljesítményű lézersugárzás használható. Ezenkívül az oxigénsugár kifújja és elviszi a fém olvadékát és égéstermékeit a vágási zónából.

Az ilyen vágás első példája a szövetek lézervágása egy szövőgyárban. A berendezés tartalmaz egy 100 W-os CO2 lézert, egy rendszert a lézersugár fókuszálására és mozgatására, egy számítógépet, valamint egy szövet nyújtására és mozgatására szolgáló eszközt. A vágás 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, hogy egy órán belül 50 öltönyhöz vágjon anyagot. A vágás nemcsak gyorsan, hanem nagyon pontosan is történik; míg a vágás szélei simák és edzettek. A második példa az alumínium-, acél- és titánlemezek automatizált vágása a repülési iparban. Így egy 3 kW teljesítményű CO2 lézer 5 cm/s sebességgel vág egy 5 mm vastag titánlapot. 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. Stoletovsról elnevezett Vlagyimir Állami Egyetem.

FPM Tanszék.

Absztrakt a témában

"Lézeres lyukfúrás"

Elkészült:

Diákcsoport LT - 115

Gordeeva Jekatyerina

Vlagyimir, 2016

Bevezetés

Lézersugár fúróként

Lyukak lézeres fúrása fémekben

Nem fém anyagok fúrása

Lyukak lézeres fúrása kemény felületeken

lézeres fúrás megkülönböztetése fokozott ridegség

Következtetés

Bibliográfia

Bevezetés

Jelenleg a lézer számos technológiai műveletet, elsősorban vágást, hegesztést, furatfúrást, felületi hőkezelést, karcolást, jelölést, gravírozást, stb. végez sikeresen, és bizonyos esetekben előnyt jelent más típusú megmunkálással szemben. Az anyagban lévő lyukak gyorsabban elkészíthetők, és az eltérő anyagok beírása is tökéletesebb. Emellett nagy sikerrel hajtanak végre bizonyos típusú műveleteket, amelyeket korábban a nehézkes megközelíthetőség miatt nem lehetett végrehajtani. Például az anyagok hegesztése és lyukak fúrása végezhető üvegen keresztül vákuumban vagy különféle gázok légkörében.

A "lézer" szó az angol Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation kifejezés kezdőbetűiből áll, ami oroszra fordítva azt jelenti: fény erősítése stimulált emisszió révén. Klasszikusan megtörtént, hogy az anyagok feldolgozására szolgáló lézertechnológiák leírásakor a fő figyelem csak magukra a lézerekre, azok működési elveire és műszaki paramétereire irányul. 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, egy gázfúvó rendszer, optikai vezérlő és pozicionáló rendszerek, folyamatvezérlő szoftver lézeres vágás, gravírozás stb. A legtöbb esetben a lézert közvetlenül kiszolgáló eszközök és rendszerek paramétereinek megválasztása nem kevésbé fontos, mint magának a lézernek a paraméterei. Például 10 mm-nél kisebb átmérőjű csapágyak jelölésénél vagy precíziós pontlézeres hegesztésnél a termék pozicionálására és fókuszálására fordított idő egy-két nagyságrenddel meghaladja a gravírozás vagy hegesztés idejét (a felhelyezési időt). jelzés a csapágyon körülbelül 0,5 s). Ezért az automatikus pozícionáló és fókuszáló rendszerek alkalmazása nélkül a lézeres rendszerek alkalmazása sok esetben gazdaságilag nem célszerű. A lézerrendszerek és az autók analógiája azt mutatja, hogy a lézer motorként működik. Bármilyen jó is a motor, de kerekek és minden egyéb nélkül nem megy az autó.

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. A termelésüket korszerűsítő vállalkozások vezetői rendszerint etikai okokból, a régi berendezéseket újakra cserélve, elhagyják a régi (szó szerint és átvitt értelemben) kiszolgáló személyzetet. Ezért a lézertechnológiai rendszerek gyártásba való bevezetéséhez a fejlődés adott kezdeti feltételei között (a posztszovjet köztársaságokban) gondoskodni kell a lehető legmagasabb szintű automatizálásról és a könnyű képzésről. Nem szabad figyelmen kívül hagynunk azt a tényt, hogy a képzetlen személyzet fizetése alacsonyabb, mint egy képzett szakemberé. Ezért költséghatékonyabb kifinomult, könnyen karbantartható berendezéseket vásárolni, mint magasan képzett személyzetet meghívni.

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 lézer sajátos tulajdonságainak felhasználását. 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, műanyagok 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 megváltoztatása, konfiguráció - vágási vonalak, feldolgozó anyag cseréje stb.);

A termék beszerelésének és elhelyezésének ideje;

Környezeti feltételek paraméterei (hőmérséklet tartomány, páratartalom, portartalom), amelyekben ---- a rendszer üzemeltethető;

A kiszolgáló személyzet képesítésének követelményei.

Ezen paraméterek alapján kiválasztják a lézer típusát, a sugárseprő eszközt, kidolgozzák a termék rögzítőelemeinek kialakítását, a rendszer egészének automatizálási szintjét, a rajzfájlok elkészítéséhez szükséges speciális programok megírásának kérdését. , vágási vonalak stb.

A feldolgozás 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, fókuszálási feltételek, fizikai az anyag tulajdonságait.

Lézersugár fúróként

Lyukak fúrása órakövekbe - ez volt a lézer munkatevékenységének kezdete. Rubin kövekről beszélünk, amelyeket az órákban siklócsapágyként használnak. Az ilyen csapágyak gyártása során lyukakat kell fúrni rubinba - egy nagyon kemény és ugyanakkor törékeny anyag -, mindössze 1-0,05 mm átmérőjű lyukakat. Ezt az ékszerműveletet sok éven át a szokásos mechanikus módszerrel, vékony, 40-50 mikron átmérőjű zongorahuzalból készült fúrókkal végezték. Egy ilyen fúró percenként 30 ezer fordulatot tett meg, és egyidejűleg körülbelül száz oda-vissza mozdulatot hajtott végre. Egy kő kifúrása akár 10-15 percet is igénybe vett.

1964-től kezdődően az órakövek nem hatékony mechanikus fúrását mindenhol a lézerfúrás váltotta fel. Természetesen a "lézerfúrás" kifejezést nem szabad szó szerint érteni; A lézersugár nem fúr lyukat, hanem átszúrja, ami az anyag intenzív párolgását okozza. Napjainkban mindennapos az órakövek lézeres fúrása. Erre a célra különösen a neodímium üveglézereket használják. A kőben lévő lyukat (0,5-1 mm munkadarab vastagságú) több lézerimpulzus sorozata lyukasztja ki 0,5-1 J energiával. A lézergép termelékenysége automata 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 szerszámok 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 metszetben egy lyuk egy gyémánt szerszámon. A lézerimpulzusok egy durva csatornát szúrnak át egy gyémántdarabban. Ezután a csatornát ultrahanggal kezelve, csiszolva és polírozva megadják a szükséges profilt. A szerszámon való áthúzással kapott huzal d átmérőjű

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

Lézerek segítségével nagyon vékony lyukakat szúrnak a kerámiába - mindössze 10 mikron átmérőjű. Vegye figyelembe, hogy az ilyen lyukakat mechanikus fúrással nem lehet előállítani.

A tény, hogy a fúrás a lézer hivatása, senki sem kételkedett. Itt a lézernek tulajdonképpen nem voltak méltó versenytársai, különösen, ha nagyon vékony és nagyon mély lyukak fúrásáról volt szó, amikor nagyon törékeny vagy nagyon kemény anyagokba kellett lyukakat fúrni. Viszonylag rövid idő telt el, és világossá vált, hogy a lézersugarat nem csak 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 fúrás mélységének és átmérőjének nagyobb aránya érhető el, mint más fúrási módszerekkel.

Fúráskor, valamint vágáskor a megmunkálandó anyag tulajdonságai jelentősen befolyásolják a művelet végrehajtásához szükséges lézerparamétereket. A fúrást impulzuslézerek végzik, amelyek mind szabadon futó üzemmódban, 1 μs nagyságrendű impulzusidőtartammal, 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 folyadék kiáramlása miatt nő.

Jellemzően a kívánt átmérőjű mély lyukakat ismétlődő alacsony energiájú lézerimpulzusok segítségével nyerik ki. Ebben az esetben kisebb kúpos és jobb minőségű lyukak keletkeznek, mint az egyetlen impulzus nagyobb energiájával kapott lyukak. Kivételt képeznek az olyan anyagok, amelyek magas gőznyomás létrehozására képes elemeket tartalmaznak. Így a sárgaréz lézerimpulzus-sugárzással nagyon nehezen hegeszthető 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 a kívánt geometria legjobb minőségű lyukak készítését, és kis eltéréssel a megadott méretektől, a gyakorlatban ez az üzemmód széles körben elterjedt vékony fémek és nem fémes anyagok lyukak fúrásakor. Ha azonban lyukakat fúrunk vastag anyagokba, a nagy energiájú egyedi impulzusokat részesítjük előnyben. A lézeráram membránja lehetővé teszi formázott lyukak készítését, de ezt a módszert gyakrabban használják vékony filmek és nem fémes anyagok megmunkálásakor. Ha a lézeres fúrást vékony, 0,5 mm-nél kisebb vastagságú lemezeken hajtják végre, akkor a folyamat bizonyos mértékig egységesül, ami abból áll, hogy 0,001-0,2 mm átmérőjű furatok készíthetők minden fémben viszonylag kis teljesítmény mellett. .

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 alkatrészek beillesztésére 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 ehhez az alkalmazáshoz.

A fémben lyukak fúrására használt lézereknek 107-108 W/cm2 nagyságrendű fókuszált sugár teljesítménysűrűséget kell biztosítaniuk. A 0,25 mm-nél kisebb átmérőjű fémfúrókkal a lyukak fúrása nehéz gyakorlati feladat, míg a lézerfúrással a sugárzási hullámhossznak megfelelő átmérőjű lyukakat kellően nagy elhelyezési pontossággal lehet előállítani. A "General Electric" (USA) szakemberei úgy számoltak, hogy a lyukak lézeres fúrása az elektronsugaras feldolgozáshoz képest nagy gazdasági versenyképességgel rendelkezik. 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 megawattot is biztosítanak. Az ilyen lézerekkel végzett feldolgozás néhány eredményét a táblázat tartalmazza.

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

Nem fém 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 nemfémek, mint például a gyémántok, rubinkövek, ferritek, kerámiák stb., amelyekben a lyukak hagyományos módszerekkel történő fúrása nehézkes 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, valamint megnövelt impulzusismétlési sebességgel működő impulzuslézereket használnak. .

A második módszernél, az úgynevezett vetítési módszernél, a megmunkált lyuk megismétli a lézersugár alakját, amely optikai rendszer segítségével tetszőleges metszet adható. A lyukak fúrásának vetítési módszerének van néhány előnye az elsőhöz képest. Tehát, ha egy membránt (maszkot) helyezünk a sugárútra, akkor ily módon le lehet vágni a kerületi részét, és viszonylag egyenletes intenzitáseloszlást kapunk a sugár keresztmetszetében. Emiatt élesebb a besugárzott zóna határa, csökken a lyuk kúpossága, javul a minőség.

Számos olyan technika létezik, amely lehetővé teszi, hogy a megolvadt anyag egy részét a feldolgozandó lyukból kiválassza. Az egyik a túlnyomás létrehozása sűrített levegővel vagy más gázokkal, amelyeket lézersugárzással koaxiális fúvókával vezetnek be a fúrózónába. Ezzel a módszerrel folytonos üzemmódban működő CO2 lézerrel 0,05-0,5 mm átmérőjű lyukakat fúrtak kerámialemezekbe legfeljebb 2,5 mm vastagságig.

A lyukak fúrása a kemény kerámiákba nem egyszerű feladat: a hagyományos módszerhez gyémántszerszámra van szükség, míg a többi létező módszer a tizedmilliméter átmérőjű furat mérete miatt nehézkes. Ezek a nehézségek különösen akkor szembetűnőek, ha a megmunkálandó lemez vastagsága nagyobb, mint a furat átmérője. A furatmélység (anyagvastagság) és az átmérő aránya a vékony lyukak készítésének minőségének mértéke; ez 2:1 a hagyományos fúrással és körülbelül 4:1 a kerámiák és más tűzálló anyagok fúrásához használt ultrahangos módszerrel.

Ennek az anyagosztálynak a lézeres fúrási módszere lehetővé teszi a legjobb arány elérését nagyon nagy furatelhelyezési pontossággal és viszonylag rövidebb idő alatt. Így a nagy sűrűségű polikristályos alumínium-oxid kerámiák lézeres fúrásához 1,4 J impulzusenergiájú rubinlézert, a lemez felületén 25 mm-es fókusztávolságú fókuszált lencsét használtak, amely körülbelül 4 teljesítménysűrűséget biztosított. -106 W/cm2. Átlagosan 40 impulzusra volt szükség 1 Hz-es ismétlési frekvenciával egy 3,2 mm vastag kerámiakorong átfúrásához. A lézerimpulzus időtartama 0,5 ms volt. A kapott lyukak kúposak, amelyek átmérője körülbelül 0,5 mm volt a bemenetnél és 0,1 mm átmérőjű a kimenetnél. Látható, hogy a mélység és az átlagos furatátmérő aránya körülbelül 11:1, ami jóval nagyobb, mint a többi furatfúrási mód hasonló aránya. Egyszerű anyagoknál ez az arány lézerfúrásnál 50:1 lehet.

Az égéstermékek és a folyékony fázis fúrási zónából való eltávolítására levegővel vagy más gázokkal történő fújást alkalmaznak. A termékek hatékonyabb fúvatása a minta elülső oldaláról és a minta hátoldaláról történő vákuum kombinációjával érhető el. 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 egyes nemfémes anyagok 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 felmelegítése, párolgása és megolvasztása. Feltételezzük, hogy a lyuk mélysége a párolgás következtében növekszik, átmérője pedig - a falak olvadása és a folyadék túlzott gőznyomás általi kiszorítása következtében.

Körülbelül 2 µm tűrésű precíziós lyukak előállításához nagyon rövid impulzusokkal rendelkező lézereket használnak ns és ps tartományban. Lehetővé teszi a furat átmérőjének egy adott szinten történő szabályozását, pl. ami nem a lyukátmérő növekedéséért felelős falak felmelegedéséhez és megolvadásához, hanem az anyag szilárd fázisból való kipárolgásához vezet. Emellett az ns és ps impulzustartományú lézerek alkalmazása jelentősen csökkentheti a megszilárdult folyadékfázis jelenlétét a lyuk oldalfelületein.

Jelenleg számos módszer létezik a lézeres lyukfúrás megvalósítására: az egyimpulzusos fúrás egyetlen impulzust használ, aminek eredményeként lyukat fúrnak. Ennek a módszernek az előnye a gyorsaság. Hátrányok a nagy impulzusenergia, a furat alacsony vastagsága és kanonikus alakja, mivel a lyuk mélységének növekedésével csökken a hőenergia átadása.

Ütköző fúrásnál több rövid időtartamú és energiájú lézerimpulzus hoz létre egy lyukat.

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

A lyukfúrás több lézerimpulzus hatására történik. Először a lézerkalapács kifúrja a kezdeti lyukat. Ezután a kezdeti furatot megnöveli úgy, hogy többször mozog a munkadarab növekvő körpályáján. Az olvadt anyag nagy része lefelé szorul ki a lyukból. A csavarfúrásnál a magfúrástól eltérően nem kell kezdőfuratot készíteni. A lézer már az első impulzusoktól kezdve körkörös pályán mozog az anyagon. Ezzel a mozgással nagy mennyiségű anyag megy fel. A lézer csigalépcsőként haladva mélyíti a lyukat. Miután a lézer áthaladt az anyagon, még néhány kört lehet végrehajtani. Úgy tervezték, hogy kiszélesítsék a lyuk alsó részét és kisimítsák a széleket. A csavarfúrás nagyon nagy és mély, kiváló minőségű lyukakat hoz létre. Előnyök: kiváló minőségű nagy és mély lyukak készítése.

A lézeres fúrás előnyei: kicsi (100 mikronnál kisebb) lyukak készítésének lehetősége, szögben történő lyuk fúrásának szükségessége, nagyon kemény anyagokba történő lyuk fúrása, nem kerek lyukak készítésének lehetősége, magas feldolgozási termelékenység, alacsony hőhatás az anyagra (a felmelegedés az anyag impulzustartamának csökkenésével csökken), érintésmentes módszer, amely lehetővé teszi törékeny anyagok (gyémánt, porcelán, ferrit, zafírkristály, üveg) fúrását, a folyamat magas automatizálása, hosszú élettartam a folyamat élettartama és stabilitása.

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 maximális lézerteljesítmény, 10 kHz impulzusismétlési ráta és 84 ns impulzus időtartama mellett a lyukakat ebben a munkában ütvefúrással kaptuk. A lézeres fúrás során a lézersugárzás teljesítménye 3,7 W és 61,4 W között változott, a lézerfolt átmérője a minta felületén 2 mm és 4 mm között változott.

A lézeres lyukak fúrása a következő szilárd felületeken történt: műanyag (sárga), szénszálas, alumínium, 1,22,3 mm vastagságban. lézeres lyukfúrás fém

A felület lézeres fúrásának minőségét jelentősen befolyásolják a következő paraméterek: a lézersugárzás átlagos teljesítménye, a minta felületén lévő lézerfolt átmérője, az anyag fizikai tulajdonságai (lézersugárzás felületi elnyelési együtthatója, olvadási hőmérséklet) lézersugárzás hullámhossza, impulzus időtartama és a lézerfúrás módja (egyimpulzus, ütvefúrás stb.).

Az 1. táblázat a lézerfúrás módjait mutatja különböző kemény felületeken.

Lyukak lézeres fúrásának módjai különböző felületeken

Lézeres fúrás, amelyet fokozott törékenység jellemez

lézeres fúrás széles körben használják lyukak készítésére nemcsak kemény és szuperkemény anyagokban, hanem olyan anyagokban is, amelyeket fokozott ridegség jellemez.

Mert lyuk lézeres fúrás jelenleg a Kvant-11 installációt használják, amely impulzusos YAG-Nd lézer alapján készült. A lézeres hegesztés is fókuszált impulzusos lézersugárzás hatásán alapul. Ezenkívül varrat- és ponthegesztést is alkalmaznak.

A fő folyamatok a lézer A nem fémes anyagok fúrása, valamint a vágás során a lézeres besugárzási zónából melegszik, olvad és párolog. Ezen folyamatok biztosításához 106-107 W/cm2 teljesítménysűrűség szükséges, amelyet az optikai rendszer a fókuszpontban hoz létre. Ebben az esetben a lyuk mélysége az anyagok elpárolgása miatt nő; a falak megolvadása és a túlgőznyomás következtében keletkező folyékony frakció kilökődése is előfordul.A jelenlegi 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 előállítását kellően 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 fémlemezekben az átmetszés átlagos szélessége általában 30-50 mikron a minta teljes hosszában, falaik közel párhuzamosak, felületük nem tartalmaz nagy hibákat, idegen zárványokat. A pulzáló sugárzással történő vágás egyik jellemzője az úgynevezett csatornahatás lehetősége. Ez a hatás egy kvalitatív (diffrakciós) nyalábnak a faláról való visszaverődés révén az előző impulzusok által kialakított csatornába való bevonódásában fejeződik ki. Az új csatorna kialakulása a teljes diffrakciós nyalábnak az előző körvonalain túli elmozdulása után kezdődik. Ez a folyamat meghatározza a vágott fal korlátos érdességét, és stabilizálni tudja a vágás pontosságát azáltal, hogy kompenzálja az irányminta instabilitását a többmenetes megmunkálás során. Ebben az esetben a vágott élek érdessége általában nem haladta meg a 4-5 μm-t, ami elég kielégítőnek mondható.

A lézerek olyan műveleteket is végrehajtanak, mint a szabvány szerint a kimerült matricák nagyolása a következő nagyobb átmérőre. Ha a mechanikus fúrás során ez a művelet körülbelül 20 órát vett igénybe, akkor a a lézeres fúráshoz mindössze néhány tíz impulzus szükséges. A teljes időintervallum körülbelül 15 perc egy matrica nagyolásánál.

A lyukfúrás talán a lézertechnológia egyik első területe. A folyamat jelenleg A lézerfúrás a lézertechnológia önálló irányává válik, és jelentős részesedést foglal el a hazai és külföldi iparban. A lézersugárral fúrható anyagok közé tartoznak a nemfémek, mint például a gyémántok, rubinkövek, ferritek, kerámiák stb., amelyekben a lyukak hagyományos módszerekkel történő fúrása nehézkes vagy nem hatékony.

Ha azonban lyukakat fúrunk vastag anyagokba, a nagy energiájú egyedi impulzusokat részesítjük előnyben. A lézeráram membránja lehetővé teszi formázott lyukak készítését, de ezt a módszert gyakrabban használják vékony filmek és nem fémes anyagok megmunkálásakor. Ebben az esetben, nak nek mikor 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 furatok készíthetők. Nagy vastagságoknál az ábra szerint. A 83. ábrán a szűrési hatás miatt nemlinearitás jelenik meg.

Már korábban is megfigyelték, hogy a flexibilis PCB-k használata növeli azok megbízhatóságát, több száz órával csökkenti az eszközök összeszerelési idejét, és 2-4-szeres térfogat- és tömegnövekedést ad a merev PCB-k használatához képest. a MEA. Mára a rugalmas szoftverek fejlesztésének már meglévő fékezője, nevezetesen a hagyományos szoftverekkel való munkához szokott tervezők jól ismert konzervativizmusa, már túlhaladott szakasznak tekinthető. Ebben az esetben a NYÁK és a kristálytartóban ráhelyezett LSI közötti mechanikai feszültségek csökkentésének feladata megkönnyíti, és lehetővé válik a lézeres fúrás 125 mikron átmérőjű szubminiatűr lyukak (a hagyományos nyomtatott áramköri lapok 800 mikron helyett) rétegek közötti váltáshoz, rézzel való folyamatos feltöltéssel. Végül a rugalmas poliimid NYÁK átlátszó, lehetővé téve az egyes rétegek forrasztási kötéseinek szemrevételezését gondosan kiválasztott fényviszonyok mellett.

Következtetés

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

A lézeres technológiai installáció elkészítésének első lépése a műszaki feladat kidolgozása. A vásárlók sok esetben megpróbálják biztonságosan eljátszani, és olyan jellemzőket helyeznek bele, amelyek messze meghaladják a termelés valós igényeit. Ennek eredményeként a berendezések költsége 30-50%-kal nő. Paradox módon ennek oka általában a lézeres rendszerek viszonylag magas költsége. Sok cégvezető így gondolkodik:

„...ha új drága berendezést vásárolok, akkor annak jellemzőit tekintve meg kell haladnia a pillanatnyilag megkövetelt szabványokat, „talán”, valamikor jól jön nekem...”. Ennek eredményeként a berendezés potenciális képességei soha nem kerülnek felhasználásra, és megnő a megtérülési ideje.

Egy ilyen megközelítésre példa az alkatrészek mechanikus jelöléséről a lézeres jelölésre való átállás. A fő jelölési kritérium 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 feladatmeghatározásának összeállításakor ezeket a paramétereket figyelembe veszik. De a vonal szélessége a lézergravírozás során 0,01-0,03 mm, a felirat mélysége 0,05 mm-re tehető, azaz. egy nagyságrenddel kisebb, mint egy mechanikusnál. Ezért a lézerteljesítmény és a jelölési idő közötti kapcsolat optimalizálható a rendszer költségéhez képest. Ennek eredményeként csökken a lézeres telepítés 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, márkák stb. termékeken a hamisítás elleni védelem érdekében. A lézertechnológia lehetőségei lehetővé teszik a biztonsági felirat azonosítását a felirat egyetlen sorával. A kriptográfiai módszerek használatának lehetősége lehetővé teszi a "dinamikus" védelem megvalósítását a hamisítás ellen, pl. az általános rajz mentése közben egy bizonyos idő elteltével megváltozik néhány olyan elem, amelyet csak szakértők vagy speciális berendezések ismernek fel. A mechanikus hamisítási módszereknél elérhetetlen az a lehetőség, hogy a gravírozási vonal szélein lézerrel kisméretű (3-10 mikronos) párkányt alakítsanak ki fémkibocsátásból. Az ilyen technikák komplex alkalmazása minimálisra csökkenti a hamisítás valószínűségét, és gazdaságilag veszteségessé teszi.

A lézeres technológiák bevezetése a technológiai fejlődés ezen szakaszában (a „vad” kapitalizmusból a normál termelésbe való átmenet) 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, általában a személyzet fokozott figyelmével és a „tisztaság” fenntartásával a helyiségben, ahol találhatók. Azok. átmenet van a termelési kultúra minőségileg új szintjére. Ezzel párhuzamosan az alkalmazottak száma általában csökken, és a vállalatvezetők elkezdik megoldani a nem egy „munkaerő csapat” munkájának megszervezésének, hanem egy olyan vállalkozás munkájának optimalizálásának kérdését, amelyben az alkalmazottak csak szerves részét képezik a technológiai fejlődésnek. folyamat. Függetlenül attól, hogy a jövőben lézertechnológiát alkalmaznak ebben a gyártásban vagy sem, a megszerzett tapasztalatok és a kialakult kultúra nem tűnik el sehol. Ez az, amit a külső szemlélők általában technológiai vagy tudományos-technológiai forradalomnak neveznek, bár valójában ez egy normális evolúciós folyamat. Számos nagy technológiai cég fejlődésének története azt mutatja, hogy a fejlődés kezdeti szakaszában egy bizonyos időpontban mindegyiknek hasonló átmeneti szakasza volt. Megtörténhet, hogy jelenleg a technológiai fejlődés azon szakaszában vagyunk, ahol az új technológiákba való viszonylag kis befektetések a jövőben nagy megtérülést eredményeznek. A szinergetikában, az önszerveződő rendszerek tudományában az ilyen helyzetekre a „pillangó” törvény (R. Bradbury „And Thunder Rang…”) vonatkozik, amely azt a folyamatot írja le, amikor a múltban vagy jelenben bekövetkezett kis változások globális következményekhez vezetnek. a jövőben.

Felhasznált irodalom jegyzéke

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

2. Grigoryants A.G., Shiganov I.N., Misyurov A.I. A lézeres feldolgozás technológiai folyamatai: Proc. 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. A lézerek alkalmazása a gépészetben és a műszergyártásban. - L., Gépészmérnök. Leningrád. osztály, 1978, 336 p.

Az Allbest.ru oldalon található

...

Hasonló dokumentumok

Nyomtatványos könyvtömb gerincébe lyukak fúrására alkalmas gép fejlesztése. A lyukak fúrására szolgáló meglévő berendezések elemzése, hiányosságai. A gép technológiai sémájának és a fúrófej kialakításának kidolgozása.

szakdolgozat, hozzáadva: 2010.07.29


Alkatrészek furatainak fúrására szolgáló szerszám fejlesztésének szakaszai: a munkadarab vízszintes síkban történő alapozása a felületen, felszerelés kiválasztása a technológiai folyamathoz, a forgácsolási feltételek, a gyártási hibák és a rögzítési pontosság kiszámítása.

szakdolgozat, hozzáadva 2010.11.16


A lyukfúrás folyamatának technológiai alapjai. A gépek típusai és fő alkatrészeik. A fúró anyagának és geometriai elemeinek hatása. A fúrók vágórészének geometriai paramétereinek megváltoztatása. A fúrók gyártásának befejező műveleteinek fő módjai.

szakdolgozat, hozzáadva: 2011.09.30


A fémvágó gépek története. A fúrás célja a különböző anyagokban azok feldolgozása során lyukak készítésére irányuló műveletek, amelyek célja lyukak készítése menetvágáshoz, dörzsárazáshoz, dörzsárazáshoz. A nyújtás főbb típusai.

bemutató, hozzáadva 2016.10.05


A lyukak feldolgozásának fő nehézségei. Beállítási lehetőségek mélyfúrási műveletekhez. A kenőfolyadék funkciói, ellátásának módjai. A mélyfúrás fajtái. Kielégítő forgácsképződés és eltávolítása a furatból.

képzési kézikönyv, hozzáadva 2013.12.08


A technológiai műveletek leírása - fúrás és dörzsárazás, hogy lyukakat kapjunk a részletben „vezetőlemez”. A megmunkálásához szükséges szerszámgép kiválasztása. Működésének elve és számítása a pontosság érdekében. A vágási feltételek és a szorítóerő meghatározása.

szakdolgozat, hozzáadva 2013.01.17


A tömör fémben lyukak kialakítása fúrással, megmunkálásuk pontossága, szerszámkészlet; felületi érdesség osztály. Fúrási, süllyesztési, dörzsárazási módok. Alkatrész befogási séma kidolgozása; alapozási hiba és szorítóerő számítása.

laboratóriumi munka, hozzáadva 2014.10.29


Nagy és nehéz alkatrészek fúrása, dörzsárazása, süllyesztése és dörzsárazása. Gyalmavágóhoz ajánlott anyagminőségek, jellemzőik. A vágási mód kiszámítása acéltengely hosszirányú esztergálásához.

ellenőrzési munka, hozzáadva 2010.11.21


lézer technológia. A lézerek működési elve. A lézersugár alapvető tulajdonságai. A lézersugárzás monokromatikussága. Az ő hatalma. Óriási lendület. A lézersugár alkalmazása az iparban és a technikában, az orvostudományban. Holográfia.

absztrakt, hozzáadva: 2003.11.23


A fúrás az a folyamat, amikor lyukakat készítenek egy szilárd anyagban egy fúrószerszám segítségével. A technológiai folyamat pontosságát befolyásoló főbb tényezők meghatározása, a 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. Elfogadás,
LLC "Alt laser", Harkov

Jelenleg a lézer számos technológiai műveletet végez sikeresen, elsősorban vágást, hegesztést, fúrást, felületi hőkezelést, karcolást, jelölést, gravírozást stb., és bizonyos esetekben előnyöket biztosít más típusú megmunkálással szemben. Így az anyagban a lyukak fúrása gyorsabban elvégezhető, az eltérő anyagok beírása pedig tökéletesebb. Emellett nagy sikerrel hajtanak végre bizonyos típusú műveleteket, amelyek korábban a megnövekedett munkaintenzitás miatt lehetetlenek voltak. Például az anyagok hegesztése és lyukak fúrása végezhető 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 technológiai feldolgozás fő hőforrásai a gázégő, az elektromos ívkisülés, a plazmaív és az elektronsugár volt. A nagy energiát kibocsátó lézerek megjelenésével kiderült, hogy a kezelt felületen nagy fényáram-sűrűséget lehet létrehozni. A lézerek, mint folyamatos, impulzusos vagy óriásimpulzus üzemmódban működő fényforrások szerepe, hogy a feldolgozott anyag felületét olyan teljesítménysűrűséggel lássák el, amely a lézertechnológia alapját képezi annak felmelegítéséhez, olvasztásához vagy elpárologtatásához.

A lézer jelenleg számos technológiai műveletet, elsősorban vágást, hegesztést, lyukfúrást, felületi hőkezelést, beírást, jelölést, gravírozást stb. végez sikeresen, és bizonyos esetekben előnyt jelent más típusú megmunkálással szemben. Így az anyagban a lyukak fúrása gyorsabban elvégezhető, az eltérő anyagok beírása pedig tökéletesebb. Emellett nagy sikerrel hajtanak végre bizonyos típusú műveleteket, amelyeket korábban a nehézkes megközelíthetőség miatt nem lehetett végrehajtani. Például az anyagok hegesztése és lyukak fúrása végezhető 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 emisszióval. . Klasszikusan megtörtént, hogy az anyagok feldolgozására szolgáló lézertechnológiák leírásakor a fő figyelem csak magukra a lézerekre, azok működési elveire és műszaki paramétereire irányul. Az anyagok lézeres dimenziós megmunkálásának bármely folyamatának megvalósításához azonban a lézeren kívül szükség van egy sugárfókuszáló rendszerre, a sugárnak a munkadarab felülete mentén történő mozgását vezérlő berendezésre vagy a sugár mozgatására szolgáló eszközre is. a sugárhoz viszonyított termék, gázfúvó rendszer, optikai irányító és pozicionáló rendszerek, lézervágás, gravírozás stb. vezérlőszoftveres folyamatai. A legtöbb esetben a lézert közvetlenül kiszolgáló eszközök és rendszerek paramétereinek megválasztása nem kevésbé fontos, mint magának a lézernek a paramétereit. Például 10 mm-nél kisebb átmérőjű csapágyak jelölésénél vagy precíziós pontlézeres hegesztésnél a termék pozícionálására és fókuszálására fordított idő egy-két nagyságrenddel meghaladja a gravírozás vagy hegesztés idejét (a csapágy megjelölésének idejét). körülbelül 0,5 s). Ezért az automatikus pozícionáló és fókuszáló rendszerek alkalmazása nélkül a lézeres rendszerek alkalmazása sok esetben gazdaságilag nem célszerű. A lézerrendszerek és az autók analógiája azt mutatja, hogy a lézer motorként működik. Bármilyen jó is a motor, de kerekek és minden egyéb nélkül nem megy az autó.

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 legtöbb esetben az elavult technológiai folyamatok (termékek ütés- és vegyi jelölése, mechanikus gravírozás, kézi hegesztés, kézi jelölés stb.) helyettesítésére telepítenek lézerrendszereket. A termelésüket korszerűsítő vállalkozások vezetői rendszerint etikai okokból, a régi berendezéseket újakra cserélve, elhagyják a régi (szó szerint és átvitt értelemben) kiszolgáló személyzetet. Ezért a lézertechnológiai rendszerek gyártásba való bevezetéséhez a fejlődés adott kezdeti feltételei között (a posztszovjet köztársaságokban) gondoskodni kell a lehető legmagasabb szintű automatizálásról és a könnyű képzésről. Nem szabad figyelmen kívül hagynunk azt a tényt, hogy a képzetlen személyzet fizetése alacsonyabb, mint egy képzett szakemberé. Ezért költséghatékonyabb kifinomult, könnyen karbantartható berendezéseket vásárolni, mint magasan képzett személyzetet meghívni.

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 lézer speciális tulajdonságainak felhasználását. lézerrel 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, műanyagok stb.);
• a feldolgozásra szánt termékek méret- és súlytartománya;
• termékkonfiguráció (például gravírozás sík, hengeres, hullámos felületekre);
• az elvégzett feladatok megváltoztatásához szükséges idő (gravírozási minta megváltoztatása, vágási vonal konfiguráció, feldolgozó anyag cseréje stb.);
• a termék telepítési és elhelyezési ideje;
• azon környezeti feltételek paraméterei (hőmérséklet-tartomány, páratartalom, portartalom), amelyekben a rendszer üzemeltethető;
• a kiszolgáló személyzet képesítésének követelményei.

Ezen paraméterek alapján kiválasztják a lézer típusát, a sugárseprő eszközt, kidolgozzák a termék rögzítőelemeinek kialakítását, a rendszer egészének automatizálási szintjét, a rajzfájlok elkészítéséhez szükséges speciális programok megírásának kérdését. , vágási vonalak stb.

A feldolgozás jellegét meghatározó fő műszaki jellemzők a lézer energetikai paraméterei - energia, teljesítmény, energiasűrűség, impulzus időtartama, a sugárzás térbeli és időbeli struktúrái, a sugárzási teljesítménysűrűség térbeli eloszlása ​​a fókuszpontban, fókuszálási feltételek, fizikai az anyag 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 fúrás mélységének és átmérőjének nagyobb aránya érhető el, mint más fúrási módszerekkel.

Fúráskor, valamint vágáskor a megmunkálandó anyag tulajdonságai jelentősen befolyásolják a művelet végrehajtásához szükséges lézerparamétereket. A fúrást impulzuslézerek végzik, amelyek mind szabadon futó üzemmódban, 1 μs nagyságrendű impulzusidőtartammal, 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 növekszik, átmérője pedig a falak olvadása és a folyadék kiáramlása miatt a keletkezett túlzott gőznyomás alatt.

Jellemzően a kívánt átmérőjű mély lyukakat ismétlődő alacsony energiájú lézerimpulzusok segítségével nyerik ki. Ebben az esetben kisebb kúpos és jobb minőségű lyukak keletkeznek, mint az egyetlen impulzus nagyobb energiájával kapott lyukak. Kivételt képeznek az olyan anyagok, amelyek magas gőznyomás létrehozására képes elemeket tartalmaznak. Így a sárgaréz lézerimpulzus-sugárzással nagyon nehezen hegeszthető 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 a kívánt geometria legjobb minőségű lyukak készítését, és kis eltéréssel a megadott méretektől, a gyakorlatban ez az üzemmód széles körben elterjedt vékony fémek és nem fémes anyagok lyukak fúrásakor. Ha azonban lyukakat fúrunk vastag anyagokba, a nagy energiájú egyedi impulzusokat részesítjük előnyben. A lézeráram membránja lehetővé teszi formázott lyukak készítését, de ezt a módszert gyakrabban használják vékony filmek és nem fémes anyagok megmunkálásakor. Ha a lézeres fúrást vékony, 0,5 mm-nél kisebb vastagságú lemezeken hajtják végre, akkor a folyamat bizonyos mértékig egységesül, ami abból áll, hogy 0,001-0,2 mm átmérőjű furatok készíthetők minden fémben viszonylag kis teljesítmény mellett. .

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 alkatrészek beillesztésére 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 ehhez az alkalmazáshoz.

A fémben lyukak fúrására használt lézereknek 10 7 - 10 8 W/cm 2 nagyságrendű teljesítménysűrűségű fókuszált sugarat kell biztosítaniuk. A 0,25 mm-nél kisebb átmérőjű fémfúrókkal a lyukak fúrása nehéz gyakorlati feladat, míg a lézerfúrással a sugárzási hullámhossznak megfelelő átmérőjű lyukakat kellően nagy elhelyezési pontossággal lehet előállítani. A "General Electric" (USA) cég szakemberei kiszámították, hogy a lyukak lézeres fúrása az elektronsugaras feldolgozáshoz képest magas gazdasági versenyképességgel rendelkezik (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.

Fémek lézeres hegesztése

A lézeres hegesztés fejlődésének két szakasza volt. Kezdetben a ponthegesztést fejlesztették ki. Ezt azzal magyarázták, hogy akkoriban erős impulzusos szilárdtestlézerek voltak jelen. Jelenleg nagy teljesítményű CO 2 gáz és szilárdtest Nd:YAG folyamatos és impulzus-folyamatos sugárzást biztosító lézerek jelenlétében 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 helyi penetráció lehetséges. Ez a körülmény lehetővé teszi az anyagok hegesztését nehezen elérhető helyeken, vákuum- vagy gázzal töltött kamrában, amelynek ablakai átlátszóak a lézersugárzásnak. Például mikroelektronikai elemek hegesztése inert gázatmoszférájú kamrában különösen érdekes gyakorlati szempontból, mivel ebben az esetben nincs oxidációs reakció.

Az alkatrészek hegesztése sokkal kisebb teljesítménysűrűséggel történik, mint a vágás. Ez azzal magyarázható, hogy a hegesztés során csak az anyag melegítésére és olvasztására van szükség, azaz olyan teljesítménysűrűségre van szükség, amely még mindig nem elegendő az intenzív párolgáshoz (10 5 -10 6 W / cm 2), impulzus időtartama kb. kb 10 -3 -10 -4 Azzal. Mivel a megmunkálandó anyagra fókuszált lézersugárzás felületi hőforrás, ezért a hőátadás a hegesztett részek mélységébe a hővezető képességnek köszönhetően történik, a behatolási zóna pedig idővel változik a megfelelően megválasztott hegesztési mód mellett. Nem megfelelő teljesítménysűrűség esetén a hegesztett zóna nem hatol be, nagy teljesítménysűrűség esetén pedig fémpárolgás és lyukak kialakulása figyelhető meg.

A hegesztés gázlézeres vágógépen végezhető kisebb teljesítménnyel és gyenge inert gáz befújásával 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 összesített időköltséget igényel.

táblázatban. A 3. ábra különböző anyagokból 250 W teljesítményű CO 2 lézerrel végzett tompahegesztés adatait mutatja.

A CO 2 lézer egyéb sugárzási teljesítményénél az 1. táblázatban megadott varrathegesztési adatokat kaptuk. 4. Átfedéssel, tompa és sarokkal történő hegesztéskor a sebességek a táblázatban jelzettekhez közeliek, a hegesztendő anyag teljes behatolásával a gerenda ütközési zónájában.

A lézeres hegesztőrendszerek különböző fémek hegesztésére alkalmasak, minimális hőhatást produkálva a lézerpont kis mérete miatt, valamint vékony, 20 mikronnál kisebb átmérőjű huzalok huzal- vagy huzal-lemez mintázatú hegesztésére.

Irodalom

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

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

Az építőiparban használt betonkeverékek összetétele olyan durva szemcsés anyagokat tartalmaz, mint a zúzott kő és a kavics. 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 fúrás betonban egy lyuk kialakításának folyamata víz vagy más hűtőközeg használata nélkül. A mai napig nehéz elképzelni megbízhatóbb, biztonságosabb és pontosabb módszert, mint a betonfelületek gyémánt bevonatú szerszámokkal történő fúrása. Az ilyen fúrást speciális berendezések végzik, amelyek viszont bizonyos készségeket igényelnek a kezelésükben. Ezért jobb segítségért olyan szakemberekhez fordulni, akik jól tudják, hogyan kell gyorsan és hatékonyan csinálni.

A gyémánt szerszám lehetővé teszi 15-1000 mm átmérőjű és akár 5 m mélységű lyukak fúrását

A fúrással megoldható feladatok listája igen széles.

Alapvetően a gyémántfúrást akkor használják, amikor lyukakat készítenek a mennyezeten és a falakon:

• csövek fűtéshez, gázellátáshoz, áramellátáshoz;
• tűzbiztonsági rendszerek;
• szellőzőrendszerek és légkondicionálók;
• különféle kommunikációk (internet, telefon stb.);
• kerítések és korlátok felszerelése lépcsőházakra;
• vegyi horgonyok felszerelése;
• úszómedencék felszerelésének felszerelése.

A gyémántfúrási technológia segítségével a mennyezetbe és a falakba is lehetőség nyílik nyílások vágására. szellőzőcsatornákhoz, ajtókhoz, ablakokhoz és egyéb igényekhez abban az esetben, ha erre nincs lehetőség speciális betonvágási berendezést használni.

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

Beton fúrása ütközés nélkül

A gyémántfúrási technológia a gyémánt egyedülálló tulajdonságán – 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 roncsolásával egyidejűleg maga a mátrix is ​​kopott, 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 érő kemény ütések és az elviselhetetlen zaj teljes hiánya. Az ilyen pozitív tulajdonságok a gyémánttechnológiát nélkülözhetetlenné teszik a többszintes épületek lakásainak javítási munkáihoz. A gyémántfúrás lehetővé teszi a repedések kialakulásának elkerülését a falak felületén, amelyek előbb-utóbb teherbíró képességük teljes elvesztéséhez, a hő- és hangszigetelési szint csökkenéséhez, valamint a szilárdsági jellemzők romlásához vezetnek.

Mivel a monolitikus konstrukcióban lehetetlen az összes technológiai lyukat előre lefektetni különféle igényekhez, a gyémántszerszámmal végzett fúrás az egyetlen módja annak, hogy nyílásokat hozzon létre a fűtési, vízellátási és egyéb kommunikációs csövek lefektetésekor. A légkalapács használata az ilyen munkákhoz nemcsak gazdaságilag veszteséges, hanem rendkívül nem biztonságos is, mivel a megerősítő szalagok dinamikus terhelése repedéseket okozhat a betonfelületeken.

A gyémántszerszámok népszerűek annak előnye miatt, hogy bármilyen fokú vasalással lehet betont fúrni.

A gyémántfúrást kétféleképpen lehet elvégezni: víz használatával, amely csökkenti a szerszám felmelegedését, és „száraz” is. Technológiailag a száraz fúrás sokkal egyszerűbb, ezért kényelmesebb is. Ezt speciális koronák segítségével hajtják végre, amelyeket "száraz vágóknak" neveznek. Ezeknek a koronáknak a testén átmenő lyukak vannak, amelyek hőelvezetést biztosítanak, és csökkentik a deformáció kockázatát.

A „nedves” fúrószárakkal ellentétben, ahol a gyémánt szegmenseket forrasztással rögzítik a munkafelülethez, a száraz fúrószárakat kizárólag lézerhegesztéssel készítik.

Miért olyan fontos a gyémánt szegmensek lézeres hegesztése a száraz fúráshoz? A válasz nagyon egyszerű: a fúrási zóna hőmérséklete hűtőfolyadék használata nélkül nagyon gyorsan 600 fokra emelkedik.

Ez a hőmérséklet a közönséges forrasz olvadáspontja, így a vele forrasztott szegmens egyszerűen leszáll és a lyukban marad. A munka folytatásához a szegmenst el kell távolítani a furatból, mivel nem fúrható. A lézerrel hegesztett szegmensekkel rendelkező szerszám kellően magas hőmérsékletet képes ellenállni, és működés közben nem „terhelődik”.

A Husqvarna az elsők között állt elő a betonfelületek szárazon történő lyukak fúrásának ötletével. Ehhez a módszerhez egy speciális adaptert fejlesztett ki, amely képes csatlakozni a porszívóhoz.

A porszívó kiszívja a fúrás során keletkező port és egyúttal lehűti a fúrót. Mivel az adapter a korona 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 ennek a módszernek a lehetősége olyan esetekben, amikor a vízhűtés alkalmazása elfogadhatatlan. Kívül, száraz fúrógép viszonylag kis helyeken használható. A nedves feldolgozó üzem sokkal több helyet foglal el, mivel általában egy meglehetősen nagy víztartállyal van felszerelve, amelyet a szerszám hűtésére használnak.

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

• elektromos vezetékek közvetlen közelében;
• olyan létesítményekben, ahol nincs vízellátás;
• finom kivitelű szobákban;
• az alsó helyiségek vízzel való elárasztásának veszélyével.

Sajnos a száraz módszernek számos hátránya van. A fő az, hogy képtelenség maximális teljesítménnyel és terheléssel dolgozni. Ez a gyémánt szegmensek gyors felmelegedésének köszönhető, ami a szerszám erőforrás-intenzitásának csökkenéséhez és gyors meghibásodásához vezet. Száraz módszerrel 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 az előnyben részesített módszer, annak ellenére, hogy alkalmazása további munkaszervezési erőfeszítésekkel jár, nevezetesen gondoskodni kell a vízellátásról és elvezetésről. Megfelelően nagy volumenű munkák elvégzése esetén azonban a vízellátáshoz kapcsolódó többletkiadás nem lesz olyan megterhelő, mint a száraz módszer költségei. Vagyis sokkal egyszerűbb gondoskodni a vízellátásról és -elvezetésről, mint fúrni sok erőfeszítéssel és idővel.

Feldolgozó eszköz

Száraz fúráshoz gyémánt koronákat használnak, amelyek nem igényelnek további hűtést. Légáramokkal és jó minőségű kenéssel hűtik őket. A korona úgy néz ki, mint egy üreges fémhenger. Ennek az üvegnek az egyik végén egy vágóél található gyémánt bevonattal. A korona másik vagy hátsó oldala a használt berendezésbe való beszerelésre szolgál, és dugóval rendelkezik.

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

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

• kis méretű;
• közepes;
• nagy;
• szuper-nagy.

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

A nagyméretű, 150-400 mm átmérőjű koronákat tömör 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 a koronáknál még az 1400 mm sem a határ.

Kérésre nagyobb fúvókát is készíthet. Fontos paraméter a fúrószerszám hossza is. A legrövidebb fúvókák hossza nem haladja meg a 15 cm-t. A középosztály koronáinak hossza 400-500 cm.

A vágási felület alakjától függően a következő típusú magfúrók vannak betonhoz:

• gyűrű. Úgy néznek ki, mint egy szilárd gyémántmátrix, a testhez erősített gyűrű formájában. Az ilyen fúrók általában kis átmérőjűek, de vannak kivételek;
• egyenetlen a magfúrók leggyakoribb típusai. ;
• kombinált. Ezeket a koronákat főleg speciális betonmunkákhoz használják.

A fogazott koronák vágó része egyedi gyémánt elemekből áll, amelyek 3-32

Az anyagot, amelyből a szegmensek készülnek, és amelyben a gyémántokat rögzítik, kötőanyagnak, a szakemberek nyelvén mátrixnak nevezik. Formát és szilárdságot ad a gyémánt szegmensnek. A gyakorlati használat során a mátrixnak úgy kell elhasználódnia, hogy a „működő” gyémántok tompítás 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 mikrovágók sűrűsége az ilyen mátrixokban akár 120 db/karát is lehet. A többrétegű koronákat önélezőnek is nevezik. Amikor a gyémántok felületi rétege elhasználódott, a következő réteg láthatóvá válik;
• impregnálva. Az ilyen koronáknak több rétegű gyémántszemcsés mátrixa is van, de sűrűségük körülbelül 40-60 db/karát.

A gyémántszerszámok sokfélesége ellenére a kialakítás szerkezete azonos. Általában egy tartó fém testből és egy gyémánt tartalmú rétegből áll, amely közvetlenül kölcsönhatásba lép az anyaggal és a szerszám alapja. Ez a réteg gyémánt és fémpor kombinációja.

Minél pontosabban választják ki a kötés összetételét, annál hatékonyabban és jobban fog működni a gyémántszerszám egésze. Nincs szabványos recept a kötőanyag készítésére.

Minden nagyobb gyártó saját gyémántréteg-formulát fejleszt minden szerszámhoz, és ezzel biztosítja annak egyediségét.

A legnépszerűbb fogyóeszközöket jelenleg a következő gyártók használják:

• Bosch. Az e márkanév alatt gyártott termékek kiváló minőségű 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 tartozékok gyártásával foglalkozik;
• Hilti nagyon jó minőségű berendezések gyártására specializálódott, és folyamatosan fejleszti gyártási folyamatát;
• Ráadás egy hazai cég. Kezdetben külföldi berendezések értékesítésével foglalkozott, de 2007 óta elkezdte saját hangszereit gyártani.

A Husqvarna úttörő az ipari beton gyémántfúrásában

A korona elfordulása a fúróberendezés erejének köszönhető. A korona hagyományos fúróra és speciális felszerelésre is felszerelhető. Az egység nagy sebességgel forgatja a szerszámot, de nincs ütéshatás. 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 a kívánt helyzetbe mélyül a fal felületébe, majd a kivágott betondarabbal együtt egyszerűen ki kell húzni.

A technikai folyamat főbb szakaszai

A betonszerkezetek fúrásának algoritmusa a következő:

• korona kiválasztása;
• a fúróegység összeszerelése;
• a munkaterület előkészítése;
• a munkafelület jelölése a fúrás középpontjának pontos megjelölésével;
• az egység felszerelése a munkafelületre;
• fúrókorona felszerelése;
• fúrás;
• fúrás befejezése;
• a munka minőségének ellenőrzése.

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

A fúrás során néhány árnyalatot is figyelembe kell venni. Először is, a koronát nagyon óvatosan kell beállítani, pontosan a megrajzolt körbe helyezve. Először próbafúrást végeznek 4-8 ​​másodpercig. Ily módon egy kis csatorna jön létre, amely leegyszerűsíti a korona felszerelését és a tőkefúrás végrehajtását.

A munkafolyamat végén a koronát eltávolítják és a kopás mértékét ellenőrzik. A kivágott lyuk központi részét a koronával együtt eltávolítjuk., de néha kissé meg kell feszíteni egy feszítővassal vagy lyukasztóval. Az is érdekes, hogy a kopott fúvókát speciális műhelyben meg lehet javítani. Az elvégzett munka minősége közvetlenül függ a használt berendezés minőségétől. Az olyan gyártók fúróberendezéseit tartják a legjobbak között, mint a Hilti, Husqvarna, Cedima, Tyrolit.

A gyémántszerszám erőforrása nagymértékben függ az anyag típusától, amelybe a lyukat fúrják, a gyémántszegmens típusától és a fúróberendezés helyes használatától. Általában a nagy átmérőjű bitek élettartama is hosszabb, ami nagyszámú gyémántszegmenshez kapcsolódik. A 200 mm átmérőjű gyémánt koronák átlagos erőforrása a vágószegmensek jó telítettségével körülbelül 18-20 futóméter vasbeton fúrásakor.

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

Ugyanakkor a gyémántszegmensek fő fogyasztása a megerősítés leküzdésére esik. Az olyan tényezők, mint a túlzott vagy egyenetlen fúróelőtolás vagy a laza alátámasztás miatti fúrókifutás nagymértékben lerövidíthetik vagy akár tönkre is tehetik a fúrót.

Lézeres betonfúrás

A lyukak ipari fúrása lézerrel röviddel a feltalálása után kezdődött. Már 1966-ban beszámoltak arról, hogy lézert használnak kis lyukak fúrására gyémántszemcsékbe. A lézerfúrás előnye a legvilágosabban 10 mm mély és tized-század milliméter átmérőjű furatok készítésekor nyilvánul 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 keresztmetszeti formájú vak- és átmenő furatok fúrhatók. A lyukkészítés minőségét és pontosságát befolyásolják a sugárzási impulzus olyan időbeli paraméterei, mint a bevezető és a hátsó élek meredeksége, valamint a sugárzási mintán belüli szögeloszlásból és a sugárzási intenzitás síkbeli eloszlásából adódó térbeli jellemzői. a lézernyílástól.

Jelenleg speciális módszerek léteznek a fenti paraméterek kialakítására, amelyek lehetővé teszik különböző alakú, például háromszög alakú lyukak létrehozását, amelyek pontosan megfelelnek a megadott minőségi jellemzőknek. A hosszmetszetben 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 megugrott. 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 nagy teljesítményű lézersugárzást alkalmaztak kemény anyagok, például beton és természetes kövek vágására és fúrására.

A zaj- és rezgésmentes lézertechnológiát a leghatékonyabban szeizmikus területeken alkalmazzák, amikor lyukakat hoznak létre a már meglévő betonépületekben. Ott használják a szükségházak acél esztrichtel történő megerősítésére, valamint az építészeti emlékek helyreállítására. 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. Fontos szerepet játszik a folyamat távirányítása is, vagyis a berendezés távoli elhelyezése a létesítménytől.

Lézerfúrót használnak lyukak fúrására betonfalakban és egyéb felületeken.. Elektromos motorból, sebességváltóból, orsótengelyből, lézerkészülékből, 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 az orsótengelyhez csatlakozik. A lézerkészülék a sebességváltó házának felső részében található.

A lézersugár jelentősen megnöveli a fúrási sebességet keménybeton falakban és gránittömbökben

Biztonsági intézkedések

A betonszerkezetek lyukak fúrásakor egyéni védőfelszerelést kell használni. Ezek közé tartozik a védőszemüveg, a vászonkesztyű, a légzőkészülék. A kezelőnek sűrű anyagból készült munkaruhát és gumi cipőt kell viselnie. Üzemelés közben ügyelni kell arra, hogy a fúróberendezés mozgó részeibe ne essen semmilyen ruhadarab.

A statisztikák szerint a legtöbb sérülést az építkezéseken dolgozó munkavállalók érik az elektromos kéziszerszám meghibásodása 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. Így csak az emberi növekedés szintjén lehet lyukat fúrni. Ha a lyuk magasabb, 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 minden olyan tárgy eltávolítása a munkaterületről, amely véletlen leejtés esetén megsérülhet.

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 eltemetett vezetékérzékelővel.

Amikor lyukakat fúr lézerrel, kerülje a különböző testrészek bejutását a működési területre, nehogy megégjen. Ne nézzen magára a lézersugárra vagy annak visszaverődésére, 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 árának alakulását olyan tényezők befolyásolják, mint:

• szükséges furatátmérő. Az átmérő növekedésével a fúrás költsége is nő;
• felületi anyag amelyben fúrni kell. A vasbeton szerkezetekben a fúrás drágább, mint a téglafalakban;
• fúrási mélység. Természetesen minél nagyobb a jövőbeni lyuk hossza, 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 munkálatok költsége is megemelkedhet, ha a szabadban és kedvezőtlen időjárási körülmények között végzik azokat.

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 messze a legbiztonságosabb, leggyorsabb és legköltséghatékonyabb megoldás napjaink legkeményebb építőanyagaiba történő lyukak fúrására. Magfúrókkal pontosan az adott átmérőnek megfelelő furatok készíthetők. A furatok formailag is ideálisak, és nem igényelnek további feldolgozást, ami jelentősen megtakarítja az időt, és ami a legfontosabb, az ügyfél pénzét.

A gyémántfúrás olyan előnyei, mint a zaj és a rezgések hiánya, nemcsak nagy építkezéseken, hanem lakóhelyiségekben is lehetővé teszik a munkát, amelyek javítás alatt állnak és kész (befejező) állapotban vannak. A gyémántszerszámoknak és a professzionális felszereléseknek köszönhetően a fal- és padlóburkolatok teljesen megőrzik eredeti megjelenésüket tiszta helyiségben végzett munka során.

A beton gyémánt koronával történő száraz fúrásának gyakorlati árnyalatait a videó mutatja be:

A megrendelések teljesítése folyamatban van lézeres vágás anyagok, konfigurációk és méretek széles választéka.

A fókuszált lézersugárzás szinte bármilyen fém és ötvözet vágását teszi lehetővé termofizikai tulajdonságaiktól függetlenül. A lézervágásnál nincs mechanikai hatás a megmunkálandó anyagra, és enyhe 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 vágási minőség érhető el, hogy a kapott lyukakba menetek vághatók.

Széles körben használják a feldolgozóiparban. Fő előnye lézeres vágás- lehetővé teszi, hogy gyakorlatilag időveszteség nélkül váltson át bármely geometriai bonyolultságú alkatrésztípusról egy másik típusra. A hagyományos forgácsolási és megmunkálási módokhoz képest a sebesség többszörösen eltér. 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 összeillesztendő oldalak előkezelése nélkül.

Szilárdtest lézerek A nemfémes anyagok sokkal rosszabbul vágnak, mint a gázos anyagok, de előnyük van fémek vágásakor - abból az okból, hogy egy 1 μm-es hullám rosszabbul verődik vissza, mint egy 10 μm-es hullám. A 10 mikronos hullámhosszú réz és alumínium szinte tökéletesen visszaverő közeg. Másrészt viszont könnyebb és olcsóbb CO2 lézert készíteni, mint szilárdtestet.

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

A vágás rövid leírása: vízkő általában hiányzik, enyhén elvékonyodik (vastagságtól függően), a keletkező lyukak kerekek és tiszták, nagyon kis alkatrészeket lehet nyerni, a vágási szélesség 0,2-0,375 mm, az égések láthatatlanok, a hőhatás nagyon kicsi , lehetőség van nem fémes anyagok vágására.

Lyukvarrás

Fontos tényező a lézeres vágás van az eredeti furat firmware-je elindítani. Egyes lézerrendszerek másodpercenként akár 4 lyukat is képesek készíteni az úgynevezett repülő piercing eljárással 2 mm vastagságú hidegen hengerelt acélban. A vastagabb (legfeljebb 19,1 mm-es) melegen hengerelt acéllemezek lézeres vágása során egy lyukat hoznak létre, körülbelül 2 s alatt, elektromos átszúrással. Mindkét módszer alkalmazása lehetővé teszi a lézervágás termelékenységének a CNC lyukasztópréseken elérhető szintre való növelését.

Lyukasztás

Ezzel a módszerrel 0,2-1,2 mm átmérőjű lyukakat lehet előállítani, legfeljebb 3 mm anyagvastagsággal. A furatmagasság és a furatátmérő 16:1 arányával a lézeres lyukasztás gazdaságosabb, mint az összes többi módszer. A technológia felhasználási tárgyai: sziták, tűfülek, fúvókák, szűrők, ékszerek (medálok, rózsafüzérek, kövek). Az iparban lézereket használnak lyukasztásra az órakövekbe és a húzószerszámokba, műszakonként akár 700 000 lyuk termelékenységgel.

Rétegkarcolás

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

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

Mikromegmunkálási folyamatok

Az elmúlt évek magas fokú automatizálása ismét új szakaszban tette lehetővé olyan folyamatok gyakorlati alkalmazását, mint pl ellenállás értékének beállításaés piezoelektromos elemek, beültetett bevonatok lágyítása a félvezetők felületére, vékony filmrétegek lerakása, zónatisztítás és kristálynövekedés. Számos folyamat eddigi lehetőségeit még nem tárták fel teljesen.