Лазерний промінь у ролі свердла. Устаткування для лазерної обробки при виробництві друкованих плат

Свердління отворів у годинниковому камені - з цього починалася трудова діяльність лазера. Йдеться про рубінові камені, які використовуються в годинах як підшипники ковзання. При виготовленні таких підшипників потрібно висвердлити в рубіні - матеріал дуже твердий і в той же час крихкий - отвори діаметром всього 0,1-0,05 мм. Багато років ця ювелірна операція виконувалася звичайним механічним способом з використанням свердлів, виготовлених із тонкого рояльного дроту діаметром 40-50 мкм. Таке свердло робило до 30 тисяч обертів за хвилину і одночасно робило при цьому близько ста зворотно-поступальних переміщень. Для свердління одного каменю потрібно до 10-15 хв. Як прибрати пробки у вухах - сірчана пробка nmedik.org/sernaya-probka.html.

Починаючи з 1964 р. малопродуктивне механічне свердління годинникового каміння стало повсюдно замінюватись лазерним свердлінням. Звичайно, термін "лазерне свердління" не треба розуміти буквально; лазерний промінь не свердлить отвір - він пробиває, викликаючи інтенсивне випаровування матеріалу. В даний час лазерне свердління годинникового каміння є звичайною справою. З цією метою застосовуються, зокрема, лазери на склі з неодимом. Отвір у камені (при товщині заготовки 0,5-1 мм) пробивається серією з кількох лазерних імпульсів, що мають енергію 0,5-1 Дж. Продуктивність роботи лазерної установки в автоматичному режимі - камінь за секунду. Це в тисячу разів вище за продуктивність механічного свердління!

Незабаром після появи лазер лазер отримав наступне завдання, з яким впорався так само успішно, - свердління (пробивання) отворів в алмазних фільєрах. Для отримання тонкого дроту з міді, бронзи, вольфраму використовується технологія протягування металу крізь отвір відповідного діаметра. Такі отвори висвердлюють у матеріалах, що мають особливо високу твердість, - адже в процесі протягування дроту діаметр отвору повинен зберігатися незмінним. Найбільш твердий, як відомо, алмаз. Тому найкраще простягати тонкий дріт крізь отвір в алмазі – крізь так звані алмазні фільєри. Лише за допомогою алмазних фільєр вдається отримувати надтонкий дріт, що має діаметр всього 10 мкм. Але як просвердлити тонкий отвір у такому надтвердому матеріалі, як алмаз? Механічно це зробити дуже важко – для механічного свердління одного отвору в алмазній фільєрі потрібно до 10:00. Зате, як виявилося, зовсім неважко пробити отвір серією з кількох потужних лазерних імпульсів.

Сьогодні лазерне свердління широко застосовується не тільки для особливо твердих матеріалів, але і для матеріалів, що відрізняються підвищеною крихкістю. Лазерне свердло виявилося не лише потужним, а й вельми делікатним інструментом. Приклад: застосування лазера при свердлінні отворів у підкладках мікросхем, що виготовляються із глиноземної кераміки. Кераміка надзвичайно тендітна. Тому механічне свердління отворів у підкладці мікросхеми виробляли, як правило, на «сиром» матеріалі. Обпалювали кераміку вже після свердління. При цьому відбувалася деформація виробу, спотворювалося взаємне розташування висвердлених отворів. Проблема була вирішена з появою лазерних свердл. Використовуючи їх, можна працювати з керамічними підкладками, які пройшли випал. За допомогою лазерів пробивають у кераміці дуже тонкі отвори – діаметром всього 10 мкм. Механічним свердлінням такі отвори одержати не можна.

Те, що свердління – покликання лазера, ні в кого не викликало сумнівів. Тут у лазера фактично не виявилося гідних конкурентів, особливо коли йшлося про свердління особливо тонких і особливо глибоких отворів, коли отвори треба свердлити в дуже крихких або твердих матеріалах.

4. Лазерне різання та зварювання.

Лазерним променем можна різати всі: тканину, папір, дерево, фанеру, гуму; пластмасу, кераміку, листовий азбест, скло, листи металу. При цьому можна отримувати акуратні розрізи за складними профілями. При різанні займистих матеріалів місце розрізу обдувають струменем інертного газу; в результаті виходить гладкий, необпалений край зрізу. Для різання зазвичай використовують безперервно генеруючі лазери. Потрібна потужність випромінювання залежить від матеріалу та товщини заготівлі. Наприклад, для різання дощок товщиною 5 см застосовувався СО2-лазер потужністю 200 Вт. Ширина розрізу становила лише 0,7 мм; тирси, природно, не було.

Для різання металів потрібні лазери потужністю кілька кіловат. Необхідну потужність можна знизити, застосовуючи метод газолазерного різання - коли одночасно з лазерним променем на поверхню, що розрізається, направляється сильний струмінь кисню. При горінні металу в кисневому струмені (за рахунок реакцій окислення металу, що відбуваються в цьому струмені) виділяється значна енергія; в результаті може використовуватися лазерне випромінювання потужністю лише 100-500 Вт. Крім того, струмінь кисню здуває та виносить із зони розрізання розплав та продукти згоряння металу.

Перший приклад такого різання - лазерний розкрій тканин на ткацькій фабриці. Установка включає СО2-лазер потужністю 100 Вт, систему фокусування та переміщення лазерного променя, ЕОМ, пристрій для натягу та переміщення тканини. У процесі розкрою промінь переміщається поверхнею тканини зі швидкістю 1 м/с. Діаметр сфокусованої світлової плями дорівнює 0,2 мм. Переміщеннями променя і тканини управляє ЕОМ. Установка дозволяє, наприклад, протягом години розкрити матеріал для 50 костюмів. Розкрій виконується як швидко, а й дуже точно; при цьому краї розрізу виявляються гладкими та зміцненими. Другий приклад – автоматизоване розрізання листів алюмінію, сталі, титану в авіаційній промисловості. Так, СО2-лазер потужністю 3 кВт розрізає лист титану завтовшки 5 мм зі швидкістю 5 см/с. Застосовуючи кисневий струмінь отримують приблизно той же результат при потужності випромінювання 100-300 Вт.

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти та науки Російської Федерації. Федеральна Державна бюджетна освітня установа Вищої освіти. Володимирський державний університет імені А.Г та Н.Г Столетових.

Кафедра ФіПМ.

Реферат на тему

"Лазерне свердління отворів"

Виконав:

Студент групи ЛТ – 115

Гордєєва Катерина

м. Володимир, 2016

Вступ

Лазерний промінь у ролі свердла

Лазерне свердління отворів у металах

Свердління не металевих матеріалів

Лазерне свердління отворів у твердих поверхнях

Лазерне свердління відміннихся підвищеною крихкістю

Висновок

Список літератури

Вступ

В даний час лазер успішно виконує цілу низку технологічних операцій і, перш за все таких, як різання, зварювання, свердління отворів, термічна обробка поверхні, скрайбування, маркування, гравіювання тощо, а в ряді випадків забезпечує переваги в порівнянні з іншими видами обробки.Так, свердління отворів у матеріалі може бути виконано швидше, а скрайбування різнорідних матеріалів є більш досконалим. Крім того, деякі види операцій, які раніше виконати було неможливо через важку доступність, виконуються з великим успіхом. Наприклад, зварювання матеріалів та свердління отворів можуть виконуватися через скло у вакуумі або атмосфері різних газів.

Слово «лазер» складено з початкових літер в англійському словосполученні Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, що у перекладі російською означає: посилення світла у вигляді вимушеного випромінювання. Класично так склалося, що при описі лазерних технологій обробки матеріалів основна увага приділяється лише безпосередньо лазерам, принципам їх роботи та технічним параметрам. Однак, для того щоб реалізувати будь-який процес лазерної розмірної обробки матеріалів, крім лазера необхідні ще система фокусування променя, пристрій керування рухом променя по поверхні виробу, що обробляється, або пристрій переміщення виробу щодо променя, система піддуву газів, оптичні системи наведення і позиціонування, програмне забезпечення управління процесами лазерного різання, гравіювання і т.д. У більшості випадків вибір параметрів пристроїв та систем, що обслуговують безпосередньо лазер, є не менш важливим, ніж параметри самого лазера. Наприклад, для маркування підшипників діаметром менше 10 мм, або прецизійного точкового лазерного зварювання час, що витрачається на позиціонування виробу і фокусування, перевищує час гравіювання або зварювання на один-два порядку (час нанесення маркувального напису на підшипник приблизно 0,5). Тому без використання автоматичних систем позиціонування та фокусування використання лазерних комплексів у багатьох випадках стають економічно недоцільними. Аналогія лазерних систем із автомобілями показує, що лазер виконує функції двигуна. Яким би хорошим двигуном не був, але без коліс і всього іншого автомобіль не поїде.

Ще одним важливим фактором у виборі лазерних технологічних систем є простота їхнього обслуговування. Як показала практика, оператори мають невисоку кваліфікацію обслуговування такого обладнання. Однією з причин цього є те, що лазерні комплекси встановлюють здебільшого на заміну застарілим технологічним процесам (ударне та хімічне маркування виробів, механічне гравіювання, ручне зварювання, ручне розмітка тощо). Керівники підприємств, які проводять модернізацію свого виробництва, як правило, з етичних міркувань, замінюючи старе обладнання на нове, залишають старий (у прямому та переносному сенсах) обслуговуючий персонал. Тому для впровадження лазерних технологічних систем у виробництво за даних початкових умов його розвитку (у пострадянських республіках) необхідно передбачати максимально можливий рівень автоматизації та простоти навчання. Не слід відкидати і той факт, що зарплата некваліфікованого персоналу нижча за підготовлений фахівець. Тому економічно вигідніше купувати складне обладнання з можливістю простоти у його обслуговуванні, ніж запрошувати висококваліфікований персонал.

Таким чином, завдання використання лазерних технологій у сучасному виробництві слід розглядати не тільки з точки зору технічних параметрів безпосередньо лазера, але і з урахуванням характеристик обладнання, програмного забезпечення, які дозволяють використовувати специфічні властивості лазера для вирішення окремо взятої технологічної задачі.

Будь-яка лазерна система, призначена для розмірної обробки матеріалів, характеризується такими параметрами:

Швидкістю обробки (різа, гравіювання тощо);

Роздільна здатність;

Точністю обробки;

розміром робочого поля;

Діапазон матеріалів обробки (чорні метали, кольорові метали, дерево, пластмаса і т.д.);

Діапазоном розмірів та маси виробів, призначених для обробки;

Конфігурацією виробів (наприклад, гравіювання на плоскій, циліндричній, хвилеподібній поверхнях);

Необхідним часом зміни виконуваних завдань (зміна малюнка гравіювання, конфігурації - лінії різу, зміна матеріалу обробки тощо);

Часом встановлення та позиціонування виробу;

Параметрами умов навколишнього середовища (діапазон температур, вологість, запиленість) в яких може експлуатуватися система;

Вимоги до кваліфікації обслуговуючого персоналу.

Виходячи з цих параметрів, вибирається тип лазера, пристрій розгортки променя, розробляється конструкція кріплення виробу, рівень автоматизації системи в цілому, вирішується питання про необхідність написання спеціалізованих програм для підготовки файлів малюнків, ліній різання тощо.

Основними технічними характеристиками, що визначає характер обробки, відіграють енергетичні параметри лазера - енергія, потужність, щільність енергії, тривалість імпульсу, просторова та тимчасова структура випромінювання, просторовий розподіл щільності потужності випромінювання у плямі фокусування, умови фокусування, фізичні властивості матеріалу.

Лазерний промінь у ролі свердла

Свердління отворів у вартових каменях-з цього починалася трудова діяльність лазера. Йдеться про рубінові камені, які використовуються в годинах як підшипники ковзання. При виготовленні таких підшипників потрібно висвердлити в рубіні - матеріал дуже твердий і в той же час крихкий-отвори діаметром всього 1-0,05 мм. Багато років ця ювелірна операція виконувалася звичайним механічним способом з використанням свердлів, виготовлених із тонкого рояльного дроту діаметром 40-50 мкм. Таке свердло робило до 30 тисяч обертів на хвилину і одночасно робило при цьому близько ста зворотно-поступальних переміщень. Для свердління одного каменю потрібно до 10-15 хв.

Починаючи з 1964 р. малопродуктивне механічне свердління годинникового каміння стало повсюдно замінюватись лазерним свердлінням. Звичайно, термін "лазерне свердління" не треба розуміти буквально; лазерний промінь не свердлить отвір-він його пробиває, викликаючи інтенсивне випаровування матеріалу. В даний час лазерне свердління годинникового каміння є звичайною справою. З цією метою застосовуються, зокрема, лазери на склі з неодимом. Отвір у камені (при товщині заготовки 0,5-1 мм) пробивається серією з кількох лазерних імпульсів, що мають енергію 0,5-1 Дж. Продуктивність роботи лазерної установки в автоматичному режимі - камінь за секунду. Це в тисячу разів вище за продуктивність механічного свердління!

Незабаром після своєї появи на світ лазер отримав наступне завдання, з яким впорався так само успішно, - свердління (пробивання) отворів в алмазних фільєрах. Можливо, не всі знають, що для отримання тонкого дроту з міді, бронзи, вольфраму використовується технологія протягування металу крізь отвір відповідного діаметра. Такі отвори висвердлюють у матеріалах, що мають особливо високу твердість, адже в процесі протягування дроту діаметр отвору повинен зберігатися незмінним. Найбільш твердий, як відомо, алмаз. Тому найкраще протягувати тонкий дріт крізь отвір в алмазі-крізь так звані алмазні фільєри. Лише за допомогою алмазних фільєр вдається отримувати надтонкий дріт, що має діаметр всього 10 мкм. Але як просвердлити тонкий отвір у такому надтвердому матеріалі, як алмаз? Механічно це зробити дуже важко для механічного свердління одного отвору в алмазній фільєрі потрібно до десяти годин.

Так виглядає у розрізі отвір у алмазній фільєрі. Лазерними імпульсами пробивають чорновий канал у алмазній заготівлі. Потім, обробляючи канал ультразвуком, шліфуючи та поліруючи, надають йому необхідний профіль. Дріт, що отримується при протягуванні через фільєру, має діаметр d

Ці акуратні отвори діаметром 0,3 мм пробиті в пластинці з глиноземної кераміки завтовшки 0,7 мм за допомогою С02-лазера

За допомогою лазерів пробивають в кераміці дуже тонкі отвори діаметром всього 10 мкм. Зауважимо, що механічним свердлінням такі отвори одержати не можна.

Те, що свердління – покликання лазера, ні в кого не викликало сумнівів. Тут у лазера фактично не виявилося гідних конкурентів, особливо коли йшлося про свердління особливо тонких і особливо глибоких отворів, коли отвори треба свердлити в дуже крихких або твердих матеріалах. Пройшло порівняно небагато часу і стало зрозуміло, що лазерний промінь може успішно застосовуватися не тільки для свердління, але й для багатьох інших операцій обробки матеріалів. Тож сьогодні ми можемо говорити про виникнення та розвиток нової технології – лазерної.

Лазерне свердління отворів у металах

Використання лазера як свердлувальний інструмент дає переваги.

Відсутній механічний контакт між свердлим інструментом та матеріалом, а також поломка та знос свердлів.

Збільшується точність розміщення отвору, так як оптика, що використовується для фокусування лазерного променя, використовується також і для наведення його в потрібну точку. Отвори можуть бути орієнтовані у будь-якому напрямку.

Досягається більше відношення глибини до діаметра свердління, ніж це має місце за інших способів свердління.

При свердлінні, як і і при різанні, властивості оброблюваного матеріалу істотно впливають параметри лазера, необхідні виконання операції. Свердління здійснюють імпульсними лазерами, що працюють як у режимі вільної генерації з тривалістю імпульсів близько 1 мкс, так і в режимі з модульованою добротністю з тривалістю кілька десятків наносекунд. В обох випадках відбувається тепловий вплив на матеріал, його плавлення та випаровування. У глибину отвір росте в основному за рахунок випаровування, а по діаметру за рахунок плавлення стінок і витікання рідини при надмірному тиску парів, що створюється.

Як правило, глибокі отвори бажаного діаметру виходять при використанні лазерних імпульсів малої енергії, що повторюються. В цьому випадку утворюються отвори з меншою конусністю та кращою якістю, ніж отвори, отримані з більш високою енергією одиночного імпульсу. Виняток становлять матеріали, що містять елементи, здатні створювати високий тиск пари. Так, латунь зварювати дуже важко лазерним імпульсним випромінюванням через високий вміст цинку, проте при свердлінні латунь має деякі переваги, оскільки атоми цинку значно покращують механізм випаровування.

Оскільки багатоімпульсний режим дозволяє одержувати отвори кращої якості потрібної геометрії та з невеликим відхиленням від заданих розмірів, то на практиці цей режим набув поширення при свердлінні отворів тонких металів та неметалічних матеріалів. Однак при свердлінні отворів у товстих матеріалах переважними є одиночні імпульси великої енергії. Діафрагмування лазерного потоку дозволяє одержати фігурні отвори, проте цей спосіб частіше використовується при обробці тонких плівок та неметалічних матеріалів. У тому випадку, коли лазерне свердління виробляється в тонких листах товщиною менше 0,5 мм, має місце деяка уніфікація процесу, що полягає в тому, що отвори діаметром від 0,001 до 0,2 мм можуть бути виготовлені у всіх металах відносно низьких потужностях.

Висвердлювання отворів у металах може бути використане в ряді випадків. Так, за допомогою імпульсних лазерів може бути зроблено динамічне балансування деталей, що обертаються з високою швидкістю. Дисбаланс вибирається шляхом локального виплавлення певного обсягу матеріалу. Лазер може бути використаний також для припасування електронних елементів або локальним випаром матеріалу, або за рахунок загального розігріву. Висока щільність потужності, малий розмір плями та мала тривалість імпульсу роблять лазер ідеальним інструментом для цих цілей.

Лазери, які застосовуються для свердління отворів у металі, повинні забезпечити у фокусованому промені щільність потужності порядку 107 - 108 Вт/см2. Свердління отворів металевими свердлами діаметром менше 0,25 мм є важким практичним завданням, у той час як лазерне свердління дозволяє одержувати отвори діаметром, порівнянним з довжиною хвилі випромінювання, з досить високою точністю розміщення. Фахівцями фірми «Дженерал Електрик» (США) підраховано, що лазерне свердління отворів у порівнянні з електронно-променевою обробкою має високу економічну конкурентоспроможність. В даний час для свердління отворів використовуються в основному твердотільні лазери. Вони забезпечують частоту проходження імпульсів до 1000 Гц і потужність в безперервному режимі від 1 до 103 Вт, в імпульсному - до сотень кіловат, а в режимі з модуляцією добротності - до декількох мегават. Деякі результати обробки такими лазерами наведено у таблиці

	Товщина, мм	Діаметр отвору, мм	Тривалість свердління	Енергія лазера
		вхідного	вихідного
Нержавіюча сталь				10 імпульсів
Нікелева сталь
Вольфрам
Молібден

Свердління не металевих матеріалів

Свердління отворів є одним із перших напрямків лазерної технології. Спочатку, пропалюючи отвори у різних матеріалах, експериментатори з допомогою оцінювали енергію випромінювання лазерних імпульсів. Нині процес лазерного свердління стає самостійним напрямом лазерної технології. До матеріалів, що підлягають свердлінню за допомогою променя лазера, відносяться такі неметали, як алмази, рубінові камені, ферити, кераміка та ін, свердління отворів у яких звичайними методами становить певну труднощі або малоефективним. За допомогою лазерного променя можна свердлити отвори різного діаметра. Для цієї операції використовують такі два методи. При першому методі лазерний промінь переміщається по заданому контуру і форма отвору визначається траєкторією його відносного переміщення. Тут має місце процес різання, при якому теплове джерело переміщається з певною швидкістю в заданому напрямку: при цьому зазвичай застосовуються лазери безперервного випромінювання, а також імпульсні, що працюють з підвищеною частотою проходження імпульсів.

При другому методі, що отримав назву проекційного, отвір, що обробляється, повторює форму лазерного променя, якому за допомогою оптичної системи можна надати будь-який переріз. Проекційний метод свердління отворів має деякі переваги, порівняно з першим. Так, якщо на шляху променя поставити діафрагму (маску), то таким чином можна зрізати його периферійну частину і отримати відносно рівномірний розподіл інтенсивності перерізу променя. Завдяки цьому межа опромінюваної зони виявляється більш різкою, конусність отвору при цьому зменшується, а якість покращується.

Існує ряд прийомів, що дозволяють додатково вибрати з оброблюваного отвору частину розплавленого матеріалу. Один із них - створення надлишкового тиску стисненим повітрям або іншими газами, що подаються в зону свердління за допомогою сопла, співвісного з лазерним випромінюванням. Цей спосіб використовувався для свердління отворів діаметром 0,05-0,5 мм в керамічних пластинках товщиною до 2,5 мм при використанні СО2-лазера, що працює в безперервному режимі.

Свердління отворів у твердій кераміці є непростим завданням: при звичайному способі потрібна наявність алмазного інструменту, а при інших існуючих методах труднощі пов'язані з розміром отвору в діаметрі, що дорівнює десятим часткам міліметра. Ці труднощі особливо відчутні, коли товщина пластини, що обробляється більше, ніж діаметр отвору. Відношення глибини отвору (товщини матеріалу) до його діаметра є мірою якості одержання тонких отворів; воно становить 2:1 при звичайному свердлінні і близько 4:1 при ультразвуковому методі, що використовується при свердлінні кераміки та інших тугоплавких матеріалів.

Лазерний метод свердління даного класу матеріалів дозволяє отримати краще відношення при дуже високій точності розміщення отворів та відносно менших часових витрат. Так, при лазерному свердлінні високощільної полікристалічної глиноземної кераміки використовувався рубіновий лазер з енергією в імпульсі 1,4 Дж, лінзою сфокусованої з фокусною відстанню 25 мм на поверхні диска і забезпечує щільність потужності близько 4-106 Вт/см2. У середньому 40 імпульсів при частоті 1 Гц знадобилося, щоб просвердлити керамічний диск товщиною 3,2 мм. Тривалість лазерного імпульсу становила 0,5 мс. Отримані отвори мали конусність з діаметром на вході близько 0,5 мм, але в виході 0,1 мм. Видно, що відношення глибини до середнього діаметру отвору становить близько 11:1, що значно більше за аналогічне відношення при інших способах свердління отворів. Для простих матеріалів це відношення при лазерному свердлінні може становити 50:1.

Для видалення продуктів згоряння та рідкої фази із зони свердління використовується піддув повітрям або іншими газами. Більш ефективне видування продуктів відбувається при поєднанні піддува з передньої сторони та розрядження зі зворотного боку зразка. Аналогічна схема використовувалася для свердління отворів у кераміці завтовшки до 5 мм. Однак ефективне видалення рідкої фази в цьому випадку відбувається тільки після утворення наскрізного отвору.

У табл. 7 наведено параметри отворів у деяких неметалевих матеріалах та режими їх обробки.

Матеріал	Параметри отвору	Режим обробки
	Діаметр, мм	Глибина, мм	Відношення глибини до діаметру	Енергія, Дж	Тривалість імпульсу	Щільність потоку, Вт/см2	Кількість імпульсів на отвір
Кераміка

Лазерне свердління отворів у твердих поверхнях

Лазерне свердління отворів характеризується такими фізичними процесами як нагрівання, випаровування та плавлення матеріалу. При цьому передбачається, що отвір збільшується в глибину внаслідок випаровування, а по діаметру - в результаті плавлення стінок і витіснення рідини надлишковим тиском парів.

Для отримання прецизійних отворів з допуском близько 2 мкм, використовуються лазери з короткими імпульсами в діапазоні нс і пс. Дозволяють контролювати діаметр отвори заданому рівні тобто. що не призводить до нагрівання і плавлення стінок, що відповідають за зростання діаметра отвору, а приводить до випаровування матеріалу з твердої фази. Також використання лазерів з нс і пс діапазоном імпульсів дозволяє істотно зменшити наявність затверділої рідкої фази на бічних поверхнях отвору.

В даний момент існує кілька методів реалізації лазерного свердління отворів: свердління одиночним імпульсом використовується одиночний імпульс, в результаті якого просвердлюється отвір. Переваги цього методу швидкість. Недоліки - висока енергія імпульсу, низька товщина і канонічна форма отвору за рахунок зменшення передачі теплової енергії зі збільшенням глибини отвору.

Ударне свердління отвір виникає під впливом декількох лазерних імпульсів незначної тривалості та енергії.

Позитивні якості: можливість створювати більш глибина отвору (близько 100 мм), отримання отворів малого діаметра. Недолік цього більш тривалий процес свердління.

Кільцеве свердління виникає під впливом кількох лазерних імпульсів. Спочатку лазер методом ударного свердління виконує початковий отвір. Потім він збільшує початковий отвір, кілька разів переміщаючись по круговій траєкторії, що збільшується, на заготівлі. Більшість розплавленого матеріалу витісняється з отвору у напрямку донизу. Спіральне свердління на відміну кільцевого свердління передбачає виконання початкового отвори. Лазер вже з перших імпульсів переміщається круговою траєкторією по матеріалу. При такому русі велика кількість матеріалу виходить нагору. Переміщаючись як по гвинтових сходах, лазер поглиблює отвір. Після того, як лазер пройде крізь матеріал, може бути виконано ще кілька кіл. Вони призначені для розширення нижньої сторони отвору та згладжування країв. Спіральне свердління дозволяє отримувати дуже великі та глибокі отвори високої якості. Позитивні якості: отримання великих і глибоких отворів високої якості.

Переваги лазерного свердління: можливість отримання малих отворів (менше 100 мкм), необхідність свердління отвору під кутом, свердління отвору в дуже твердих матеріалах, можливість отримувати отвори не круглої форми, висока продуктивність процесу, мале теплове вплив на матеріал (з зменшенням тривалості матеріалу), безконтактний метод дозволяє свердлити крихкі матеріали (алмаз, фарфор, ферит, кришталь сапфір, скло), висока автоматизація процесу, великий термін служби та стабільність процесу.

Ця робота присвячена пошуку оптимальних режимів лазерного свердління отворів на різних твердих поверхнях.

Для експериментів використовувався інфрачервоний імпульсний Nd:YAG лазер з довжиною хвилі 1064 нм. З максимальною потужність лазерного випромінювання 110 Вт, частотою проходження імпульсів 10 кГц і тривалість імпульсу 84 нс, отвори в даній роботі отримані методом ударного свердління. У процесі лазерного свердління потужність лазерного випромінювання варіювалася в межах від 3,7 Вт до 61,4 Вт, діаметр лазерної плями на поверхні зразка змінювався в межах від 2 мм до 4 мм.

Лазерне свердління отворів проводилося на наступних твердих поверхнях: пластмасі (жовтий), вуглепластику, алюмінію, товщиною 1,22,3 мм відповідно. лазерний свердління отвір метал

На якість лазерного свердління поверхні суттєво впливають такі параметри: середня потужність лазерного випромінювання, діаметр лазерної плями на поверхні зразка, фізичні властивості матеріалу (коефіцієнт поглинання лазерного випромінювання поверхнею, температура плавлення); довжина хвилі лазерного випромінювання; тривалість імпульсу та метод лазерного свердління; ударному свердлінні і т.д.).

У таблиці 1 відображені режими лазерного свердління різних твердих поверхнях.

Режими лазерного свердління отворів на різних поверхнях

Лазерне свердління, що відрізняються підвищеною крихкістю

Лазерне свердлінняшироко застосовують для отримання отворів не тільки в твердих і надтвердих матеріалах, але і в матеріалах, що відрізняються підвищеною крихкістю.

Для лазерного свердління отворівв даний час виконують установку Квант-11, Створену на основі імпульсного лазера на АІГ-Nd. Лазерне зварювання також засноване на тешговій дії сфокусованого випромінювання імпульсного лазера. Причому застосовують як шовне, так і точкове зварювання

Основними процесами при лазерному свердлінні неметалевих матеріалів, так само як і при різанні, є розігрів, плавлення та випаровування із зони лазерного опромінення. Для того щоб забезпечити дані процеси, необхідно мати густини потужності 106 - 107 Вт/см2, створювані оптичною системою у фокальній плямі. При цьому отвір росте углиб за рахунок випаровування матеріалів; має місце також оплавлення стінок і викидання рідкої фракції створюваним надлишковим тиском парів. лазерне свердління отворів в алмазах, забезпечуючи високу точність та контроль за формуванням отворів у процесі свердління.

Свердління отворів металевими свердлами діаметром менше 025 мм є важким практичним завданням, в той час як лазерне свердліннядозволяє одержувати отвори діаметром, порівнянним з довжиною хвилі випромінювання, з досить високою точністю розміщення.

З експериментів відомо, що технічні характеристики та особливості прецизійного лазерного різання тонких металевих пластин визначаються в цілому тими ж умовами та факторами, що й технічні характеристики процесів багатоімпульсного лазерного свердління . Середня ширина нарізного різу в тонких металевих пластинах зазвичай становить 30 - 50 мкм на всій довжині зразка, стінки їх практично паралельні, поверхня не містить великих дефектів та сторонніх включень. Однією з особливостей різання імпульсним випромінюванням є можливість званого ефекту каналізації. Цей ефект виявляється у захопленні якісного (дифракційного) пучка у сформований попередніми імпульсами канал за допомогою перевідображення від його стінки. Формування нового каналу починається після усунення всього дифракційного пучка за контури попереднього. Цей процес визначає граничну шорсткість стінки різу та може стабілізувати точність різу за рахунок компенсації нестабільності діаграми спрямованості при багатопрохідній обробці. При цьому шорсткість кромок різу зазвичай не перевищувала 4 - 5 мкм, що можна вважати цілком задовільним.

Лазери виконують і таку операцію, як чорнове доведення відпрацьованих фільєр до наступного по стандрату більшого діаметра. Якщо при механічному свердлінні дана операція займала близько 20 год. лазерному свердлінні вона вимагає всього лише кілька десятків імпульсів. Повний часовий інтервал становить близько 15 хв на чорнову обробку однієї фільєри.

Свердління отворів є, мабуть, одним із перших напрямків лазерної технології. В даний час процес лазерного свердління стає самостійним напрямом лазерної технології та займає у вітчизняній та зарубіжній промисловості значну питому вагу. До матеріалів, що підлягають свердлінню за допомогою променя лазера, відносяться такі неметали, як алмази, рубінові камені, ферити, кераміка та ін, свердління отворів у яких звичайними методами становить певну труднощі або малоефективним.

Однак при свердлінні отворів у товстих матеріалах переважними є одиночні імпульси великої енергії. Діафрагмування лазерного потоку дозволяє одержати фігурні отвори, проте цей спосіб частіше використовується при обробці тонких плівок та неметалічних матеріалів. В тому випадку, доколи лазерне свердління виробляється в тонких листах товщиною менше 05 мм, має місце деяка уніфікація процесу, що полягає в тому, що дірки діаметром від 0001 до 02 мм можуть бути виготовлені у всіх металах при відносно низьких потужностях. При більших товщинах, згідно з рис. 83 з'являється нелінійність, викликана ефектом екранування.

Ще раніше зазначалося, що застосування гнучких ПП підвищує їх надійність, зменшує час збирання пристроїв на сотні годин і дає виграш в обсязі та масі в 2 - 4 рази в порівнянні з застосуванням в МЕА жорстких ПП. Зараз гальмо, що раніше існувало, у розвитку гнучких ПП, а саме відомий консерватизм конструкторів, які звикли працювати зі звичайними ПП, можна вважати пройденим етапом. При цьому полегшується завдання зниження механічної напруги між ПП і встановленими на ній ВІС в кристало тримачі, а також з'являється можливість отримувати лазерним свердлінням надмініатюрні отвори діаметром 125 мкм (замість 800 мкм у звичайних ПП) для міжшарової комутації за допомогою суцільного заповнення їх міддю. Нарешті, гнучка ПП з полііміду прозора, а це дозволяє візуально перевірити всі паяні з'єднання в кожному шарі ретельно підібраного освітлення.

Висновок

Насамкінець хотілося б зупинитися на деяких загальних питаннях впровадження лазерних технологій у сучасне виробництво.

Перший етап створення лазерної технологічної установки є розробка технічного завдання. У багатьох випадках замовники намагаються перестрахування і закладати в нього характеристики, що набагато перевищують реальні потреби виробництва. В результаті вартість обладнання зростає на 30-50%. Як не парадоксально, але причиною цього є, як правило, саме відносна дорожнеча лазерних систем. Багато керівників підприємств розмірковують так:

«…якщо я купую нове дороге обладнання, то за характеристиками воно має перевищувати, необхідні на даний момент норми, «може», колись мені це знадобиться…». В результаті потенційні можливості обладнання ніколи не використовуються, а час його окупності збільшується.

Прикладом такого підходу може бути варіант переходу від механічного маркування деталей до лазерного. Основними критеріями маркування є контрастність напису та стійкість до стирання. Контрастність визначається співвідношенням ширини та глибини лінії гравіювання. Мінімальна ширина лінії при механічному гравіюванні приблизно 0,3 мм. Для отримання контрастного напису її глибина має бути близько 0,5 мм. Тому, у багатьох випадках, при складанні технічного завдання лазерної установки, виходять з цих параметрів. Але ширина лінії при лазерному гравіюванні 0,01-0,03 мм, відповідно глибину напису можна зробити 0,05 мм, тобто. на порядок менше ніж за механічної. Тому співвідношення між потужністю лазера та часом нанесення маркувального напису може бути оптимізовано щодо вартості системи. В результаті знижується ціна лазерної установки, і, як наслідок, час її окупності.

Впровадження лазерних технологій у часто дозволяє вирішувати «старі» завдання принципово новими методами. Класичним прикладом цього є нанесення захисних написів, тавр тощо. на продукцію задля забезпечення захисту від підробок. Можливості лазерної техніки дозволяють ідентифікувати захисний напис окремо взятої лінії в написи. Можливість застосування криптографічних методів дозволяє реалізовувати динамічний захист від підробок, тобто. за збереження загального малюнка через певний час змінюються деякі елементи, відомі лише експертами чи спеціальним устаткуванням. Недосяжним для механічних методів підробок є можливість створення лазером невеликого борту (3-10 мкм) із викидів металу на краї лінії гравіювання. Комплексне використання подібних методик мінімізує ймовірність підробки та робить її економічно невигідною.

Впровадження лазерних технологій на даному етапі технологічного розвитку (перехід від «дикого» капіталізму до нормального виробництва) це лише один з варіантів початку становлення того, що називають високотехнологічним виробництвом. Ті невеликі підприємства, які використовують у себе кілька подібних лазерних систем, підтвердили закон діалектики переходу кількості в якість. Нове обладнання вимагає принципово нових методів його обслуговування, як правило, що передбачає підвищену увагу персоналу та підтримання «чистоти» у приміщенні, де воно розташоване. Тобто. відбувається перехід на якісно новий рівень культури виробництва. При цьому зазвичай кількість співробітників зменшується, і керівники підприємств починають вирішувати питання організації роботи не «трудового колективу», а оптимізації роботи підприємства, в якому працівники є лише невід'ємною частиною технологічного процесу. Незалежно від того чи буде в цьому виробництві надалі використовуватися лазерна техніка чи ні, набутий досвід, і культура, що сформувалася, нікуди не зникне. Це те, що сторонніми спостерігачами прийнято називати технологічною чи науково-технічною революцією, хоч насправді це нормальний еволюційний процес. Історія розвитку багатьох великих технологічних фірм показує, що у певний час на початкових стадіях розвитку, в усіх був подібний етап переходу. Може так вийти, що в даний час ми знаходимося на такій стадії технологічного розвитку, коли відносно малі вкладення в нові технології зараз приведуть надалі до великої віддачі. У синергетиці, - науці про самоорганізуються системах, подібна ситуація підпорядковується закону «метелика» (Р. Бредбері «І гримнув грім…»), що описує процес, коли малі зміни у минулому чи теперішньому призводять до глобальних наслідків у майбутньому.

Список використаної літератури

1.Рикалін Н.М. Лазерне оброблення матеріалів. М., Машинобудування, 1975, 296 с.

2. Григор'янц А.Г., Шиганов І.М., Місюров А.І. Технологічні процеси лазерної обробки: Навч. посібник для вузів/За ред. А.Г. Григор'янця. - М: Вид-во МДТУ ім. н.е. Баумана, 2006. -664 с.

3. Крилов К.І., Прокопенко В.Т., Митрофанов А.С. Застосування лазерів у машинобудуванні та приладобудуванні. - Л., машинобудування. Ленінгр. відділення, 1978, 336 с.

Розміщено на Allbest.ru

...

Подібні документи

Розробка верстата для свердління отворів у корінцевій частині книжкового блоку друкованої продукції. Аналіз існуючого обладнання для свердління отворів, його недоліки. Розробка технологічної схеми верстата та конструкції свердлильної головки.

дипломна робота , доданий 29.07.2010


Етапи розробки інструменту для свердління отворів у деталях: базування заготовки в горизонтальній площині на поверхню, вибір обладнання для технологічного процесу, розрахунок режимів різання, похибок виготовлення та точності пристосування.

курсова робота , доданий 16.11.2010


Технологічні засади процесу свердління отворів. Типи верстатів та їх основні вузли. Вплив матеріалу та геометричних елементів свердла. Зміна геометричних параметрів різальної частини свердл. Основні режими фінішних операцій виготовлення свердл.

дипломна робота , доданий 30.09.2011


Історія металорізальних верстатів. Призначення свердління - операції для одержання отворів у різних матеріалах при їх обробці, метою якої є виготовлення отворів під нарізування різьблення, зенкерування, розгортання. Основні види протягування.

презентація , доданий 05.10.2016


Основні проблеми обробки отворів. Варіанти налагодження при операціях глибокого свердління. Функції мастильно-охолоджувальної рідини, способи її підведення. Різновиди глибокого свердління. Формування задовільної стружки та її виведення з отвору.

методичка, доданий 08.12.2013


Опис технологічних операцій - свердління та розгортання для отримання отворів у деталі "плита кондукторна". Вибір верстатного пристрою для її обробки. Принцип його дії та розрахунок на точність. Визначення режимів різання та зусилля затиску.

курсова робота , доданий 17.01.2013


Освіта отворів у суцільному металі свердлінням, точність їх обробки, набір інструменту; клас шорсткості поверхні. Режими свердління, зенкерування, розгортання. Розробка схеми затискання деталі; розрахунок похибки базування та зусилля затиску.

лабораторна робота , доданий 29.10.2014


Свердління, розсвердлювання, зенкерування та розгортання отворів у великогабаритних та важких деталях. Марки матеріалів, що рекомендуються для стругальних різців, їх характеристика. Розрахунок режиму різання для виготовлення поздовжнім точенням сталевого валу.

контрольна робота , доданий 21.11.2010


Лазерна розробка. Принцип впливу лазерів. Основні властивості лазерного променя. Монохромотичність лазерного випромінювання. Його потужність. Гіганський імпульс. Застосування лазерного променя у промисловості та техніці, медицині. Голографія.

реферат, доданий 23.11.2003


Свердління як процес утворення отворів у суцільному матеріалі за допомогою інструмента, що називається свердлом. Визначення основних факторів, що впливають на точність технологічного процесу, існуючі рухи: обертальний та поступальний спрямований.

Лазерні технології є здатні грати в будь-яку важливу роль у промислових процесах матеріалів. Вони успішно тягнуться від розрізання, прохолоди, drilling, thermal surface machining, scribing і інші операції. Додаток до цього включають високу продуктивність, хорошу якість, необмеженість операцій, що виконуються в об'ємних місцях або дуже малих місцях. Automatic systems for positioning and focusing the laser complexes make their application even more efficient and ease of operation creates preconditions for their wide implementation into production processes

С.М. Ковпаков, А.А. Приймально,
ТОВ "Альт лазер", м. Харків

В даний час лазер успішно виконує цілу низку технологічних операцій, насамперед, таких, як різання, зварювання, свердління отвору, термічна обробка поверхні, скрайбування, маркування, гравіювання тощо, а в ряді випадків забезпечує переваги в порівнянні з іншими видами обробки. Так, свердління отворів у матеріалі може бути виконане швидше, а скрайбування різнорідних матеріалів є більш досконалим. Крім того, деякі види операції, які раніше були неможливими через підвищену трудомісткість, виконуються з великим успіхом. Наприклад, зварювання матеріалів та свердління отворів можуть здійснюватися через скло у вакуумі або атмосфері різних газів.

Промислова обробка матеріалів стала однією з областей найширшого використання лазерів. До появи лазерів основними тепловими джерелами для технологічної обробки були газовий пальник, електродуговий розряд, плазмова дуга та електронний потік. З появою лазерів, що випромінюють велику енергію, виявилося можливим створювати на оброблюваній поверхні високі щільності світлового потоку. Роль лазерів як світлових джерел, що працюють у безперервному, імпульсному режимах або в режимі гігантських імпульсів, полягає в забезпеченні на поверхні матеріалу, що обробляється щільності потужності, достатньої для його нагрівання, плавлення або випаровування, які лежать в основі лазерної технології.

В даний час лазер успішно виконує цілу низку технологічних операцій, перш за все, таких, як різання, зварювання, свердління отворів, термічна обробка поверхні, скрайбування, маркування, гравіювання тощо, а в ряді випадків забезпечує переваги в порівнянні з іншими видами обробки. Так, свердління отворів у матеріалі може бути виконане швидше, а скрайбування різнорідних матеріалів є більш досконалим. Крім того, деякі види операцій, які раніше виконати було неможливо через важку доступність, виконуються з великим успіхом. Наприклад, зварювання матеріалів та свердління отворів можуть виконуватися через скло у вакуумі або атмосфері різних газів.

Слово «лазер» складено з початкових літер в англійському словосполученні Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, що в перекладі російською мовою означає посилення світла за допомогою вимушеного випромінювання . Класично так склалося, що при описі лазерних технологій обробки матеріалів основна увага приділяється лише безпосередньо лазерам, принципам їх роботи та технічним параметрам. Однак для того, щоб реалізувати будь-який процес лазерної розмірної обробки матеріалів, крім лазера, необхідні ще система фокусування променя, пристрій керування рухом променя по поверхні виробу, що обробляється, або пристрій переміщення виробу щодо променя, система піддуву газів, оптичні системи наведення і позиціонування, програмне забезпечення управління процесами лазерного різання, гравіювання і т. д. У більшості випадків вибір параметрів пристроїв та систем, що обслуговують безпосередньо лазер, є не менш важливим, ніж параметри самого лазера. Наприклад, для маркування підшипників діаметром менше 10 мм або прецизійного точкового лазерного зварювання час, що витрачається на позиціонування виробу і фокусування, перевищує час гравіювання або зварювання на один-два порядки (час нанесення маркувального напису на підшипник приблизно 0,5 с). Тому без використання автоматичних систем позиціонування та фокусування використання лазерних комплексів у багатьох випадках стають економічно недоцільними. Аналогія лазерних систем із автомобілями показує, що лазер виконує функції двигуна. Яким би хорошим двигун не був, але без коліс та решти автомобіль не поїде.

Ще одним важливим фактором у виборі лазерних технологічних систем є простота їхнього обслуговування. Як показала практика, оператори мають невисоку кваліфікацію обслуговування такого обладнання. Однією з причин цього є те, що лазерні комплекси встановлюють у більшості випадків на заміну застарілим технологічним процесам (ударне та хімічне маркування виробів, механічне гравіювання, ручне зварювання, ручне розмітка тощо). Керівники підприємств, які проводять модернізацію свого виробництва, як правило, з етичних міркувань, замінюючи старе обладнання на нове, залишають старий (у прямому та переносному сенсах) обслуговуючий персонал. Тому для впровадження лазерних технологічних систем у виробництво за даних початкових умов його розвитку (у пострадянських республіках) необхідно передбачати максимально можливий рівень автоматизації та простоти навчання. Не слід відкидати і той факт, що зарплата некваліфікованого персоналу нижча за підготовлений фахівець. Тому економічно вигідніше купувати складне обладнання з можливістю простоти у його обслуговуванні, ніж запрошувати висококваліфікований персонал.

Таким чином, завдання використання лазерних технологій у сучасному виробництві слід розглядати не тільки з точки зору технічних параметрів безпосередньо лазера, але і з урахуванням характеристик обладнання, програмного забезпечення, які дозволяють використовувати специфічні властивості лазера для вирішення окремо взятої технологічної задачі.

Будь-яка лазерна система, призначена для розмірної обробки матеріалів, характеризується такими параметрами:

• швидкістю обробки (різа, гравіювання тощо);
• роздільна здатність;
• точністю обробки;
• розміром робочого поля;
• діапазоном матеріалів обробки (чорні метали, кольорові метали, дерево, пластмаса тощо);
• діапазоном розмірів та маси виробів, призначених для обробки;
• конфігурацією виробів (наприклад, гравіювання на плоскій, циліндричній, хвилеподібній поверхнях);
• необхідним часом зміни виконуваних завдань (зміна малюнка гравіювання, конфігурації лінії різання, зміна матеріалу обробки тощо);
• часом встановлення та позиціонування виробу;
• параметрами умов довкілля (діапазон температур, вологість, запиленість), у яких може експлуатуватися система;
• вимогами до кваліфікації обслуговуючого персоналу.

Виходячи з цих параметрів, вибирається тип лазера, пристрій розгортки променя, розробляється конструкція кріплення виробу, рівень автоматизації системи в цілому, вирішується питання про необхідність написання спеціалізованих програм для підготовки файлів малюнків, ліній різання тощо.

Основними технічними характеристиками, що визначають характер обробки, є енергетичні параметри лазера - енергія, потужність, щільність енергії, тривалість імпульсу, просторова та тимчасова структури випромінювання, просторовий розподіл щільності потужності випромінювання у плямі фокусування, умови фокусування, фізичні властивості матеріалу (відбивна здатність, теплофізичні , температура плавлення і т. д.).

Лазерне свердління отворів у металах

Використання лазера як свердлувальний інструмент дає переваги.

Відсутній механічний контакт між свердлим інструментом та матеріалом, а також поломка та знос свердлів.

Збільшується точність розміщення отвору, так як оптика, що використовується для фокусування лазерного променя, використовується також і для наведення його в потрібну точку. Отвори можуть бути орієнтовані у будь-якому напрямку.

Досягається більше відношення глибини до діаметра свердління, ніж це має місце за інших способів свердління.

При свердлінні, як і і при різанні, властивості оброблюваного матеріалу істотно впливають параметри лазера, необхідні виконання операції. Свердління здійснюють імпульсними лазерами, що працюють як у режимі вільної генерації з тривалістю імпульсів близько 1 мкс, так і в режимі з модульованою добротністю з тривалістю кілька десятків наносекунд. В обох випадках відбувається тепловий вплив на матеріал, його плавлення та випаровування. У глибину отвір росте в основному за рахунок випаровування, а по діаметру - за рахунок плавлення стінок і витікання рідини при надмірному тиску парів, що створюється.

Як правило, глибокі отвори бажаного діаметру виходять при використанні лазерних імпульсів малої енергії, що повторюються. В цьому випадку утворюються отвори з меншою конусністю та кращою якістю, ніж отвори, отримані з більш високою енергією одиночного імпульсу. Виняток становлять матеріали, що містять елементи, здатні створювати високий тиск пари. Так, латунь зварювати дуже важко лазерним імпульсним випромінюванням через високий вміст цинку, проте при свердлінні латунь має деякі переваги, оскільки атоми цинку значно покращують механізм випаровування.

Оскільки багатоімпульсний режим дозволяє одержувати отвори кращої якості потрібної геометрії та з невеликим відхиленням від заданих розмірів, то на практиці цей режим набув поширення при свердлінні отворів тонких металів та неметалічних матеріалів. Однак при свердлінні отворів у товстих матеріалах переважними є одиночні імпульси великої енергії. Діафрагмування лазерного потоку дозволяє одержати фігурні отвори, проте цей спосіб частіше використовується при обробці тонких плівок та неметалічних матеріалів. У тому випадку, коли лазерне свердління виробляється в тонких листах товщиною менше 0,5 мм, має місце деяка уніфікація процесу, що полягає в тому, що отвори діаметром від 0,001 до 0,2 мм можуть бути виготовлені у всіх металах відносно низьких потужностях.

Висвердлювання отворів у металах може бути використане в ряді випадків. Так, за допомогою імпульсних лазерів може бути зроблено динамічне балансування деталей, що обертаються з високою швидкістю. Дисбаланс вибирається шляхом локального виплавлення певного обсягу матеріалу. Лазер може бути використаний також для припасування електронних елементів або локальним випаром матеріалу, або за рахунок загального розігріву. Висока щільність потужності, малий розмір плями та мала тривалість імпульсу роблять лазер ідеальним інструментом для цих цілей.

Лазери, що застосовуються для свердління отворів у металі, повинні забезпечити у фокусованому промені щільність потужності порядку 107-108 Вт/см 2 . Свердління отворів металевими свердлами діаметром менше 0,25 мм є важким практичним завданням, у той час як лазерне свердління дозволяє одержувати отвори діаметром, порівнянним з довжиною хвилі випромінювання, з досить високою точністю розміщення. Фахівцями фірми «Дженерал Електрик» (США) підраховано, що лазерне свердління отворів у порівнянні з електроннопроменевою обробкою має високу економічну конкурентоспроможність (табл. 1). В даний час для свердління отворів використовуються в основному твердотільні лазери. Вони забезпечують частоту проходження імпульсів до 1000 Гц і потужність в безперервному режимі від 1 до 10 3 Вт, в імпульсному - до сотень кіловат, а в режимі з модуляцією добротності - до кількох мегават. Деякі результати обробки такими лазерами наведено у табл. 2.

Лазерне зварювання металів

Лазерне зварювання у своєму розвитку мало два етапи. Спочатку набула розвитку точкове зварювання. Це пояснювалося наявністю тоді потужних імпульсних твердотільних лазерів. В даний час, за наявності потужних газових СО 2 і твердотільних Nd:YAG-лазерів, що забезпечують безперервне та імпульсно-безперервне випромінювання, можливе шовне зварювання з глибиною проплавлення до декількох міліметрів. Лазерне зварювання має низку переваг у порівнянні з іншими видами зварювання. За наявності високої щільності світлового потоку та оптичної системи можливе локальне проплавлення у заданій точці з великою точністю. Ця обставина дозволяє зварювати матеріали у важкодоступних ділянках, у вакуумній або газонаповненій камері за наявності в ній вікон, прозорих для лазерного випромінювання. Зварювання, наприклад, елементів мікроелектроніки в камері з атмосферою інертного газу є особливим практичним інтересом, оскільки в цьому випадку відсутні реакції окислення.

Зварювання деталей відбувається при значно менших щільностях потужності, ніж різання. Це пояснюється тим, що при зварюванні необхідні лише розігрів і плавлення матеріалу, тобто необхідні щільності потужності, ще недостатні для інтенсивного випаровування (10 5 -10 6 Вт/см 2), при тривалості імпульсу близько 10 -3 -10 -4 с. Оскільки випромінювання лазера, сфокусоване на оброблюваному матеріалі, є поверхневим тепловим джерелом, то передача тепла в глибину деталей, що зварюються здійснюється за рахунок теплопровідності, і зона проплавлення з часом при правильно підібраному режимі зварювання змінюється. У разі недостатніх щільностей потужності має місце непроплавлення звариваної зони, а за наявності великих щільностей потужності спостерігаються випаровування металу та утворення лунок.

Зварювання можна проводити на установці для газолазерного різання при менших потужностях та використанні слабкого піддуву інертного газу в зону зварювання. При потужності 2 -лазера близько 200 Вт вдається зварювати сталь товщиною до 0,8 мм зі швидкістю 0,12 м/хв; якість шва виходить не гірше, ніж при електроннопроменевій обробці. Електроннопроменеве зварювання має дещо більші швидкості зварювання, проте проводиться у вакуумній камері, що створює великі незручності і вимагає значних загальних тимчасових витрат.

У табл. 3 наведені дані щодо стикового зварювання СО 2 -лазером, потужністю 250 Вт різних матеріалів.

При інших потужностях випромінювання 2 -лазера отримані дані шовного зварювання, наведені в табл. 4. При зварюванні внахлест, торцевий і кутовий були отримані швидкості, близькі до зазначених у таблиці, при повному проплавленні матеріалу, що зварюється в зоні впливу променя.

Лазерні зварювальні системи здатні зварювати різнорідні метали, виробляти мінімальний тепловий вплив за рахунок малого розміру лазерної плями, а також зварювати тонкі тяганини діаметром менше 20 мкм за схемою провід-провід або провід-аркуш.

Література

1. Крилов К.І., Прокопенко В.Т., Митрофанов А.С. Застосування лазерів у машинобудуванні та приладобудуванні. - Л.: Машинобудування. Ленінгр. отд-ня, 1978. - 336 с.

2. Рикалін Н.М. Лазерне оброблення матеріалів. - М., Машинобудування, 1975. - 296 с.

До складу бетонних сумішей, що використовуються при будівництві, входять такі крупнозернисті матеріали, як щебінь та гравій. Крім того, бетонні конструкції армують. Тому інструмент при свердлінні повинен долати металеві та кам'яні перепони. Якість отвору, просвердленого в бетоні, залежить від правильного вибору інструменту і способу свердління.

Сухий спосіб свердління бетону – це процес формування отвору без застосування води або будь-якої іншої охолоджуючої рідини. На сьогоднішній день складно собі уявити надійніший, безпечніший і точніший метод, ніж свердління бетонних поверхонь інструментами з алмазним напиленням. Таке свердління виконується спеціальними установками, які вимагають певних навичок поводження з ними. Тому за допомогою краще звертатися до професіоналів, які добре знають, як це зробити швидко та якісно.

Алмазний інструмент дозволяє свердлити отвори діаметром від 15 до 1000 мм і глибиною до 5 м.

Перелік завдань, які вирішуються за допомогою свердління, дуже широкий.

В основному, алмазне свердління використовують при створенні отворів у перекриттях та стінах для:

• труб опалення, газопостачання, електропостачання;
• систем протипожежної безпеки;
• вентиляційних систем та кондиціонерів;
• різних комунікацій (інтернет, телефон та ін.);
• установки огорож та поручнів на сходових отворах;
• монтаж хімічних анкерів;
• монтаж обладнання для басейнів.

За допомогою технології алмазного свердління можна також виконувати різання отворів у перекриттях та стінахпід вентиляційні короби, двері, вікна та інші потреби в тому випадку, коли немає можливості використовувати для цього спеціальне обладнання для різання бетону.

Технологія цього методу полягає в тому, що по периметру майбутнього отвору висвердлюються отвори діаметром 130-200 мм. Потім краї отвору вирівнюються за допомогою перфоратора чи цементно-піщаної суміші. Незважаючи на те, що цей спосіб вимагає великих витрат часу, результат практично нічим не відрізняється від різання. Називається така технологія малим алмазним свердлінням.

Свердління бетону без удару

Технологія алмазного свердління ґрунтується на унікальній особливості алмазу – його неперевершеній твердості. Ріжуча кромка свердлувального інструменту покрита алмазовмісним напиленням, так званою «матрицею». У процесі свердління алмазні сегменти інструменту виробляють в зоні різання ненаголошене локальне руйнування. Одночасно з руйнуванням бетону відбувається стирання і самої матриці, але так як вона багатошарова, то на її поверхню виступають нові діамантові зерна і робоча кромка довгий час залишається гострою.

Алмазне свердління має одну дуже важливу перевагу – повна відсутність жорстких впливів на бетонну поверхню та нестерпного шуму. Такі позитивні якості роблять алмазну технологію незамінною під час проведення ремонтних робіт у квартирах багатоповерхових будинків. Алмазне свердління дозволяє уникнути утворення тріщин на поверхнях стін, які рано чи пізно призводять до повної втрати їх несучих здібностей, зниження рівня тепло- та звукоізоляції, погіршення характеристик міцності.

Оскільки при монолітному будівництві неможливо заздалегідь закласти всі технологічні отвори під різні потреби, свердління алмазним інструментом стає єдиним способом створення отворів під час прокладання труб опалення, водопостачання та інших комунікацій. Використання відбійного молотка для подібної роботи є не тільки економічно невигідним, а й вкрай небезпечним, оскільки динамічні навантаження на армуючі пояси здатні викликати утворення тріщин у бетонних поверхнях.

Алмазний інструмент популярний завдяки такій його гідності, як здатність свердлити бетон з будь-яким ступенем армування

Алмазне свердління може виконуватися двома способами: із застосуванням води, що зменшує нагрівання інструменту, а також «всуху». Технологічно сухе свердління набагато простіше і тому зручніше. Виконують його за допомогою спеціальних коронок, які називаються «сухорізами». У корпусі цих коронок є наскрізні отвори, що забезпечують відведення тепла та зменшують ризик деформації.

На відміну від інструменту для «мокрого свердління», діамантові сегменти якого кріпляться до робочої поверхні за допомогою припою, коронки для сухого свердління виготовляють виключно із застосуванням лазерного зварювання.

Чому таке важливе лазерне зварювання алмазних сегментів при сухому способі свердління? Відповідь дуже проста: температура в зоні свердління без використання рідини, що охолоджує, дуже швидко піднімається до 600 градусів.

Така температура є точкою плавлення звичайного припою, тому сегмент, припаяний за його допомогою, відлітає і залишається в отворі. Для продовження роботи сегмент необхідно дістати з отвору, оскільки просвердлити його неможливо. Інструмент із сегментами, привареними лазерним зварюванням, здатний витримувати досить високі температури та не «засалюється» під час роботи.

Ідею сухого свердління отворів у бетонних поверхнях однією з перших запропонувала компанія Husqvarna. Нею був розроблений для цього способу спеціальний перехідник із можливістю підключення до пилососу.

Пилосос витягує пил, що утворився в ході свердління, і одночасно охолоджує коронку. Так як перехідник підключається до основи коронки, пил збирається безпосередньо в зоні свердління і не поширюється по всьому приміщенню.

Переваги сухого свердління

Основна перевага сухого алмазного свердління – можливість використання цього способу у випадках, коли застосування водяного охолодження неприпустимо. Крім того, установку для сухого свердління можна використовувати у відносно невеликих приміщеннях. Установка для мокрого способу займає набагато більшу площу, оскільки вона оснащена, як правило, досить великою ємністю для води, яка використовується для охолодження інструменту.

Сухий спосіб свердління отворів у бетоні особливо актуальний тоді, коли роботи проводяться:

• у безпосередній близькості від електропроводки;
• на об'єктах, де немає водопостачання;
• у приміщеннях з чистовою обробкою;
• із ризиком затоплення водою нижніх приміщень.

На жаль, сухий спосіб має чимало недоліків. Головний з них – неможливість роботи з максимальною продуктивністю та ступенем навантаження. Це пов'язано зі швидким нагріванням алмазних сегментів, що призводить до зниження ресурсомісткості інструменту та його швидкого виходу з ладу. При сухому способі процес свердління періодично переривається для охолодження інструменту повітряними вихровими потоками.

Сухе свердління має обмеження по діаметру та глибині отворів.

Таким чином, мокре свердління є переважним способом, незважаючи на те, що його застосування тягне за собою додаткові зусилля щодо організації робіт, а саме, необхідно дбати про подачу та відведення води. Однак, при проведенні робіт досить великого обсягу, додаткові зусилля, пов'язані з подачею води, будуть не такі обтяжливі порівняно з витратами сухого способу. Інакше кажучи, набагато легше подбати про подачу та відведення води, ніж робити свердління з великими витратами зусиль та часу.

Використовуваний інструмент для обробки

Для сухого свердління використовують алмазні коронки, що не потребують додаткового охолодження. Вони охолоджуються за рахунок повітряних потоків та якісного мастила. Коронка має вигляд пустотілого металевого циліндра. На одному кінці цієї склянки розташовується ріжуча кромка з алмазним напиленням. Інша або тильна сторона коронки призначена для кріплення у обладнанні, що використовується і має заглушку.

Коронка під час свердління виробляє кругові ріжучі рухи. Ці рухи відбуваються на великій швидкості і під тиском, тому інструмент дуже точно руйнує необхідну ділянку бетонної поверхні. Від сили тиску безпосередньо залежить швидкість свердління та зношування інструменту. Дуже високий тиск призводить до швидкого руйнування інструменту, а дуже низький суттєво знижує швидкість свердлувальних робіт. Тому дуже важливим є правильний розрахунок сили механічного впливу. При розрахунку цієї сили необхідно враховувати загальну площу алмазних сегментів і тип матеріалу, що обробляється.

Існує безліч різновидів алмазних коронок. Залежно від розмірів їх поділяють на:

• малогабаритні;
• середні;
• великогабаритні;
• надрупні.

До малогабаритних відносять коронки діаметром 4-12 мм. Їх переважно використовують для свердління невеликих отворів під електропроводку. Середні насадки мають діаметр 35-82 мм та використовуються для свердління отворів під розетки, невеликі труби тощо.

Великогабаритні коронки діаметром 150-400 мм застосовують для свердління отворів у капітальних залізобетонних конструкціях, наприклад, для введення електрокабелів високовольтних або каналізації. Насадки з діаметрами 400-1400 мм знаходять застосування для розробки досить потужних об'єктів інфраструктури. Насправді і 1400 мм для коронок – не межа.

На замовлення можна зробити і більшу насадку. Важливим параметром є довжина свердлильного інструменту. Довжина найкоротших насадок не перевищує 15 см.. Довжина коронок середнього класу становить 400-500 див.

Залежно від форми різальної поверхні розрізняють корончасті свердла по бетону наступних видів:

• кільцеві. Мають вигляд суцільної алмазної матриці у формі кільця, що прикріплена до корпусу. Зазвичай такі свердла мають невеликий діаметр, але бувають і винятки;
• зубчастіє найпоширенішим видом корончастих свердл. ;
• комбіновані. Такі коронки використовуються в основному для спеціальних видів робіт з бетону.

Ріжуча частина зубчастих коронок складається з окремих алмазних елементів, яких може бути від 3 до 32

Матеріал, з якого виготовляються сегменти і в якому закріплюються алмази, називають зв'язкою, а мовою професіоналів – матрицею. Вона надає алмазному сегменту форму та міцність. Матриця під час практичного застосування повинна зношуватися таким чином, щоб «робочі» алмази після затуплення відламувалися, а як їхня «заміна» на ріжучу поверхню виступали нові та гострі алмази.

Залежно від розташування алмазів у матриці ріжучих сегментів коронки поділяються на:

• одношарові. Матриця в цьому випадку має лише один поверхневий шар алмазних різців. Їхня щільність становить не більше 60 шт/карат. Одношарові алмазні насадки вважаються недовговічними. Їх застосовують в основному для свердління бетону без арматури;
• багатошарові. Щільність мікрорізців у таких матрицях може становити до 120 шт/карат. Багатошарові коронки називають також самозаточують. При зношуванні поверхневого шару алмазів оголюється наступний шар;
• імпрегновані. Такі коронки мають матрицю з кількома шарами алмазних зерен, але їх щільність становить близько 40-60 шт/карат.

Незважаючи на різноманітність типів алмазного інструменту, структура його конструкції ідентична. Як правило, він складається з несучого металевого корпусу і алмазовмісного шару, який безпосередньо взаємодіє з матеріалом і є основою інструменту. Цей шар є зв'язкою з алмазів і металевого порошку.

Чим більш точно підібраний склад зв'язки, тим ефективніше та якісніше працюватиме алмазний інструмент загалом. Стандартної рецептури виготовлення зв'язки немає.

Кожен великий виробник розробляє власну формулу алмазоносного шару для кожного інструменту і забезпечує йому унікальність.

Найбільшою популярністю зараз користуються витратні матеріали наступних виробників:

• Bosh. Продукція, що випускається під цим брендом, забезпечує високоякісне проведення будівельних робіт, оскільки відрізняється надійністю та тривалим терміном експлуатації;
• Husqvarna. Цей виробник славиться тим, що під час виготовлення алмазного інструменту використовує інноваційні технології;
• Cedimaє одним із провідних виробників різального інструменту для бетону;
• Rothenberger. Дана компанія займається виробництвом алмазного обладнання для свердління та комплектуючих частин до нього;
• Hiltiспеціалізується на виробництві обладнання дуже високої якості та постійно вдосконалює процес свого виробництва;
• Енкор- Вітчизняна компанія. Спочатку вона займалася продажем іноземного обладнання, але з 2007 року почала виготовляти власні інструменти.

Фірма Husqvarna є піонером у галузі алмазного свердління промислового бетону.

Обертання коронки відбувається за рахунок сили обладнання для свердління. Коронку можна встановлювати як на звичайному дрилі, так і на спеціальній установці. Установка обертає інструмент із високою швидкістю, але при цьому відсутні ударні дії. Насадка просто обертається та поступово тисне на бетонну поверхню. Таким чином, вона міліметр за міліметром вгризається у товщу бетону.

Оскільки коронка всередині пустотіла, то бетон врізаються тільки її стінки. Це суттєво прискорює та спрощує робочий процес. У поверхню стіни коронка заглибиться до необхідного положення вже за кілька хвилин і тоді її треба буде просто висмикнути разом із шматком бетону, що вирізає.

Основні етапи техпроцесу

Алгоритм роботи зі свердління бетонних конструкцій виглядає так:

• підбір коронки;
• складання свердлильної установки;
• підготовка робочого майданчика;
• розмітка робочої поверхні з точною вказівкою центру свердління;
• монтаж установки на робочій поверхні;
• встановлення свердлильної коронки;
• виконання свердління;
• завершення свердління;
• перевірка якості роботи

Встановлення необхідно збирати дуже ретельно. Особливу увагу рекомендується звертати на кріплення свердлувального інструменту. Дуже важливо, щоб під час свердління довкола не було нічого зайвого, тому робочий майданчик необхідно очистити від сміття та інших непотрібних предметів. Розмітку робочої поверхні починають з креслення двох перпендикулярних ліній, що перетинаються. Потім від їхнього центру будують коло необхідного діаметра. Це коло і буде місцем встановлення коронки.

Під час свердління необхідно враховувати деякі нюанси. Для початку коронку необхідно дуже ретельно відрегулювати, помістивши точно в намальоване коло. Спочатку протягом 4-8 секунд виробляють пробне свердління. Таким чином, створюється невеликий канал, який спрощує встановлення коронки та виконання капітального свердління.

Наприкінці робочого процесу коронку виймають та перевіряють ступінь її зношеності. Центральна частина вирізаного отвору видаляється разом із коронкою, але іноді буває необхідно трішки підчепити її ломом чи перфоратором. Цікавим є також той факт, що зношену насадку можна відремонтувати у спеціальній майстерні. Якість виконаної роботи безпосередньо залежить від якості обладнання, що використовується. Одними з найкращих вважаються бурильні установки від таких виробників, як Hilti, Husqvarna, Cedima, Tyrolit.

Ресурс алмазного інструменту залежить багато в чому від типу матеріалу, в якому свердлиться отвір, від типу алмазного сегмента та від правильності використання бурильної установки. Як правило, коронки великого діаметра мають більший робочий ресурс, що пов'язано з великою кількістю алмазних сегментів. Середній ресурс алмазних коронок діаметром 200 мм із хорошою насиченістю ріжучих сегментів становить при свердлінні залізобетону близько 18-20 погонних метрів.

Нежорстке кріплення установки та інструменту призводять до відламування ріжучих сегментів інструменту

При цьому основна витрата алмазних сегментів посідає подолання арматури. Такі фактори, як надмірно сильна або нерівномірна подача коронки або її биття при нетвердому закріпленні опорної стійки, можуть дуже скоротити ресурс насадки або навіть зовсім вивести її з ладу.

Лазерне свердління бетону

Промислове свердління отворів лазером почалося невдовзі після його винаходу. Повідомлення про використання лазера для свердління невеликих отворів у алмазних зернах з'явилося ще 1966 року. Гідність лазерного свердління найбільш яскраво проявляється при створенні отворів глибиною до 10 мм і діаметром в десяті соті частки міліметра. Саме в такому діапазоні розмірів, а також при свердлінні крихких і твердих матеріалів перевага лазерної технології незаперечна.

Свердлити отвори лазером можна у будь-яких матеріалах. З цією метою використовують, як правило, імпульсні лазери з енергією імпульсу 0,1-30 Дж. За допомогою лазера можна свердлити глухі та наскрізні отвори з різними формами поперечного перерізу. На якість і точність виготовлення отвору впливають такі часові параметри імпульсу випромінювання, як крутість його переднього та заднього фронтів, а також його просторові характеристики, зумовлені кутовим розподілом у межах діаграми спрямованості та розподілом інтенсивності випромінювання в площині лазерної апертури.

На даний момент існують спеціальні методи формування перерахованих вище параметрів, які дозволяють створювати отвори різної форми, наприклад, трикутні і точно відповідають заданим якісним характеристикам. На просторову форму отворів у їх поздовжньому перерізі істотно впливає розташування фокальної площини об'єктива щодо поверхні мішені, а також параметри системи, що фокусує. Таким чином, можна створювати циліндричні, конічні і навіть бочкоподібні отвори.

За останні двадцять років відбувся різкий стрибок потужності випромінювання лазерів. Пов'язано це з появою та подальшим розвитком компактних лазерів нової архітектури (волоконних та діодних лазерів). Відносна дешевизна випромінювачів, потужність яких становить понад 1 кВт, забезпечила їхню комерційну доступність для фахівців, які займаються дослідженнями у різних сферах. В результаті цих досліджень потужне лазерне випромінювання стали застосовувати для різання та свердління таких твердих матеріалів, як бетон та природне каміння.

Лазерні технології, вільні від шуму та вібрацій, найбільш ефективно застосовуються в сейсмічних районах при створенні отворів у вже існуючих бетонних будинках. Їх там використовують для зміцнення аварійних будинків за допомогою сталевої стяжки та при реставрації пам'яток архітектури. В атомній галузі потужне лазерне випромінювання широко використовують для дезактивації бетонних ядерних споруд, які вже виведені з експлуатації. Користувачів у цьому випадку приваблює низький вид пилу під час обробки бетонних конструкцій. Важливу роль грає також дистанційне керування процесом, тобто віддалене розташування обладнання від об'єкта.

Для свердління отворів у бетонних стінах та інших поверхнях використовують лазерну електродриль.. Складається вона з електродвигуна, редуктора, шпиндель-валу, лазерного пристрою, інструменту для свердління. Останній має вигляд шнека, який безпосередньо пов'язаний із корпусом редуктора. На одному кінці цього шнека закріплена високотемпературна коронка, а інший кінець його з'єднаний зі шпиндель-валом. Лазерний пристрій розташований у верхній частині корпусу редуктора.

Лазерний промінь суттєво збільшує швидкість свердління у твердих бетонних стінах та гранітних блоках.

Заходи безпеки

Під час свердління отворів у бетонних конструкціях слід використовувати індивідуальні засоби захисту. До них належать окуляри, брезентові рукавиці, респіратор. Оператор повинен бути одягнений у робочий одяг із щільної тканини та гумове взуття. Під час роботи треба стежити, щоб якісь елементи одягу не потрапили в рухомі частини свердлувального обладнання.

За статистикою, найбільшу кількість травм отримують робітники на будмайданчиках через несправність електроінструменту або його неправильне використання. Тому електроінструмент має бути справним. Крім того, перед кожним його застосуванням необхідно перевіряти кабель живлення на наявність пошкоджень. Під час проведення робіт кабель повинен розташовуватися так, щоб його не можна було пошкодити.

Свердлити бетон найбезпечніше стоячи на підлозі, але, на жаль, так виходить не завжди. Таким чином можна просвердлити отвір лише на рівні людського зростання. Якщо отвір знаходиться вище, необхідно використовувати додаткову основу. Основним правилом при цьому є надійність основи. Воно має забезпечувати робітнику під час роботи стійке рівне положення. Додатковим заходом безпеки під час проведення робіт на висоті є видалення будь-яких предметів із робочої зони, про які можна поранитися при випадковому падінні.

При свердлінні отворів у бетонних стінах висока ймовірність пошкодження різних комунікацій. Це може бути електропроводка, труби центрального опалення та ін. Електричний провід під напругою можна легко виявити за допомогою детектора прихованої проводки.

При свердлінні отворів за допомогою лазера слід уникати попадання різних частин тіла до його зони дії, щоб не отримати опіки. Не можна дивитися на сам лазерний промінь або його відображення, щоб не зашкодити рогівці очей.З цієї причини необхідно працювати лише у спеціальних захисних окулярах. При роботі з лазерним обладнанням слід дотримуватися тих самих правил безпеки, що і при використанні будь-якого електричного інструменту.

Вартість робіт

На формування ціни послуг зі свердління бетону впливають такі фактори, як:

• діаметр необхідного отвору. Зі збільшенням діаметра збільшується і вартість свердління;
• матеріал поверхні, в якій буде проводитись свердління. У залізобетонних конструкціях свердління коштує дорожче, ніж у стінах з цегли;
• глибина свердління. Природно, що чим більша довжина майбутнього отвору, тим дорожче коштуватиме саме свердління.

На вартість свердлувальних робіт можуть впливати і додаткові фактори. Наприклад, свердління на висоті потребує додаткового обладнання. Свердління під кутом неможливо виконати без використання спеціального інструменту.

Вартість робіт може також збільшитися, якщо вони будуть проводитися на відкритому повітрі та за несприятливих погодних умов

Орієнтовна вартість свердління отворів алмазним інструментом:

Діаметр отвору, мм	Вартість 1 см свердління, руб
	Цегла	Бетон	Залізобетон
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

Висновки

Алмазні технології сьогодні є, безперечно, найбезпечнішим, швидким та економічно вигідним варіантом свердління отворів у найтвердіших будівельних матеріалах. Використовуючи кільцеві свердла можна створювати отвори, що точно відповідають заданому діаметру. За формою отвори також виходять ідеальними та не вимагають ніякої додаткової обробки, що суттєво економить час, а найголовніше – кошти замовника послуги.

Такі переваги алмазного свердління, як відсутність шуму та вібрацій дають можливість виконувати роботи не тільки на великих будівельних об'єктах, а й у житлових приміщеннях, що знаходяться як на стадії ремонту, так і в обробленому (чистовому) стані. Завдяки алмазному інструменту та професійному обладнанню, настінні та підлогові покриття під час проведення робіт у чистому приміщенні повністю зберігають свій первозданний вигляд.

Практичні нюанси сухого свердління бетону алмазною коронкою представлені у відео:

Виконуються замовлення по лазерного різанняширокого кола матеріалів, конфігурацій та розмірів.

Сфокусоване лазерне випромінювання дозволяє різати практично будь-які метали та сплави, незалежно від їх теплофізичних властивостей. При лазерному різанні відсутня механічна дія на оброблюваний матеріал і виникають незначні деформації. Внаслідок цього можна здійснювати лазерне різання з високою точністю, у тому числі легкодеформованих і нежорстких деталей. Завдяки великій потужності лазерного випромінювання забезпечується висока продуктивність процесу різання. При цьому досягається така висока якість різу, що в отворах можна нарізати різьблення.

Широко застосовується у заготівельному виробництві. Основна перевага лазерного різання– вона дозволяє переходити з одного типу деталей будь-якої геометричної складності на інший тип практично без витрат часу. Порівняно з традиційними методами різання та механообробки швидкість різниться у кілька разів. Через відсутність теплового і силового впливу на деталь, що виготовляється, вона не зазнає деформацій у процесі виготовлення. Якість продукції дозволяє здійснювати зварювання встик без зсувів кромок зрізу і попередньої обробки сторін, що з'єднуються.

Твердотільні лазеринеметалеві матеріали ріжуть значно гірше за газові, проте мають перевагу при різанні металів - з тієї причини, що хвиля довжиною 1 мкм відображається гірше, ніж хвиля довжиною 10 мкм. Мідь і алюміній для хвилі довжиною 10 мкм - майже ідеальне середовище. Але, з іншого боку, зробити CO2-лазер простіше і дешевше, ніж твердотільний.

Точність лазерного різаннядосягає 0,1 мм при повторюваності +0,05 мм, причому якість різу стабільно висока, оскільки залежить від сталості швидкості переміщення лазерного променя, параметри якого залишаються незмінними.

Коротка характеристика різу:окалина зазвичай відсутня, невелика конусність (заздріс від товщина), отвори округлі і чисті, можливе отримання зовсім невеликих деталей, ширина різу 0,2-0,375 мм, припали непомітні, тепловий вплив дуже мало, є можливість різання неметалічних матеріалів.

Прошивка отворів

Важливим фактором для лазерного різанняє прошивка початкового отворудля її початку. У деяких лазерних установок є можливість за допомогою процесу так званої літаючої прошивки холоднокатаної сталі товщиною 2 мм отримувати до 4 отворів в секунду. Отримання одного отвору в товстіших (до 19,1 мм) листах з гарячекатаної сталі при лазерному різанні здійснюють за допомогою силової прошивки приблизно за 2 с. Застосування обох цих методів дозволяє збільшити продуктивність лазерного різання рівня, що досягається на вирубних пресах з ЧПУ.

Пробивання отворів

За допомогою цього методу можна одержувати отвори діаметром 0,2-1,2 мм при товщині матеріалу до 3 мм. При співвідношенні висоти отворів до діаметру 16:1 лазерна пробивка перевершує за економічності багато інших методів. Об'єктами застосування цієї технології є: сита, вушка голок, форсунки, фільтри, ювелірні вироби (підвіски, чотки, каміння). У промисловості за допомогою лазерів здійснюється пробивка отворів у годинниковому камені та у волочильних фільєрах, причому продуктивність досягає 700 тис. отворів за зміну.

Скрайбування

Часто використовується режим ненаскрізного різання, так зване скрайбування. Воно широко використовується в промисловості, зокрема в мікроелектроніці, для поділу кремнієвих шайб на окремі елементи (фрагменти) по заданому контуру. У цьому процесі також є суттєвою взаємна орієнтація проекції вектора електричного поля падаючого випромінювання та напрямки сканування для забезпечення високої ефективності та якості процесу.

Скрайбуванняшироко використовується в промисловості (мікроелектроніка, годинникова промисловість та ін) для поділу тонких пластин полікору та сапфіру, рідше для поділу кремнієвих шайб. При цьому для здійснення подальшого механічного поділу достатньо скрайбування на глибину близько третини від повної товщини пластини, що розділяється.

Процеси мікрообробки

Високий ступінь автоматизації в останні роки дозволив знову на новій стадії використовувати на практиці такі процеси, як припасування номіналів резисторівта п'єзоелементів, відпал імплантованих покриттів на поверхні напівпровідників, напилення тонких плівок, зонне очищення та вирощування кристалів. Можливості багатьох процесів на цей момент ще остаточно розкрито.