Лазерная обработка

Основана на применении мощного светового потока, вызывающего нагрев, плавление или испарение обрабатываемого материала. Средняя плотность энергии в поперечном сечении луча до 10 Вт/см . Для размерной обработки толстых заготовок требуется 10 -10 Вт/см , для сварки и резки тонких пленок - менее 10 Вт/см . Для технологических целей применяют твердотельные и газовые лазеры, работающие в импульсном и непрерывном режимах с длиной волны излучения 0,4-10,6 мкм. Средняя мощность импульсного излучения твердотельных лазеров сотни киловатт. Для газовых лазеров в непрерывном режиме - более 6-10 кВт.

Лазерный луч применяют для нагрева с целью поверхностной термообработки массивных заготовок, отжига фольги; лазерного скрайбирования хрупких материалов; плавления при локальном переплаве поверхностных слоев, сварке металлов и неметаллов (изготовление ИС, электронно-лучевых приборов, деталей машин, деталей из стекла и керамики), резки и размерной обработки, прошивания отверстий и т.п. Лазерным методом изготавливают отверстия диаметром от 10 до 10 нм, глубиной 15 мм, в труднообрабатываемых металлических сплавах , алмазах, ферритах, керамике, применяемых в волоках, фильерах, форсунках, часовых камнях, магнитных запоминающих устройствах, подложках ИС и т.п.

Достижима точность диаметра 9-11 квалитета, продольных размеров - 11-13 квалитета, R =2,5-0,32 мкм.

При резке металлов и неметаллов на CO и твердотельных лазерах для повышения эффективности процесса применяют наддув в зону резания активного или нейтрального газа. Газолазерная резка позволяет разрезать неметаллические материалы толщиной 20-50 мм, металлы – 13-15 мм при ширине реза 0,1-1 мм. Скорость резки прямо пропорциональна мощности излучения, обратно пропорциональна толщине материала, его теплопроводности и площади фокального пятна. Так, установка «Катунь» с W=800 Вт обеспечивает скорость резания 20 м/мин.

Лазерную термообработку можно проводить для отдельных зон поверхности, что позволяет избирательно термоупрочнять участки изделия. По сравнению с токами высокой частоты не требуется изготавливать специальный индуктор для каждой детали, увеличивает твердость стали и чугуна в 3-5 раз, что резко увеличивает износостойкость, повышает производительность на 70-90%.