Электронно-лучевая и лазерная обработка

Электронно - лучевая обработка основана на использовании кинетической энергии сфокусированного пучка электронов.

Большие скорости электронам сообщают с помощью высоких ускоряющих напряжений в среде, имеющей достаточно высокий вакуум. Сущность процесса заключается в испарении вещества из зоны касания электронного луча. Этот вид обработки применяют для вырезания микродиодов, изготовления тонких пленок и сеток из медной фольги и т. д.

Электронно-лучевой обработкой можно получать очень малые отверстия и прорези шириной до 0,01 мм. Установка для электронно-лучевой обработки (рис. 14.10) состоит из электронной пушки, в которой образуется мощный электронный луч, вакуумной или рабочей камеры (вместе с устройствами для точной установки и перемещения заготовки), вакуумных насосов, контрольной схемы, управляющей электронным лучом и его траекторией, высоковольтного источника энергии, приборов для контроля и наблюдения за ходом процесса. Для уменьшения энергии, рассеиваемой в материале детали, применяют импульсный режим.

    Рис. 14.10. Схема установки для электронно-лучевой обработки: 1 – генератор импульсов, 2 – импульсный трансформатор; 3 – источник напряжения возбуждения и накала; 4 – катод; 5 – источник высокого напряжения; 6 – электромагнитная юстировка; 7 – диафрагма; 8 – корректор изображения; 9 – магнитная линза; 10 – источник питания линзы; 11 – контрольный контур; 12 – катодный осциллоскоп; 13 – обрабатываемая заготовка; 14 – рабочий стол

Лазерная обработка – обработка сфокусированным световым лучом; лазерное излучение, обеспечивая высокую концентрацию энергии, позволяет нагревать, плавить и испарять практически любые металлы и сплавы независимо от их теплофизических свойств. Технологические возможности лазерной обработки постоянно расширяются по мере совершенствования как самих лазеров, так и конструкций машин, обеспечивающих относительное перемещение луча к обрабатываемой заготовке. В машиностроении применяются следующие виды обработки лазером: резание листового материала по сложному контуру, прошивание отверстий, сварка, разметка, маркировка, поверхностная термообработка (закалка, отпуск) и др.

С появлением газовых лазеров мощностью свыше 1 кВт стала возможной обработка листового материала толщиной 0,5¸10 мм с необходимым качеством. Например, у листов из конструкционной стали толщиной 2 мм достигается высота микронеровностей R_z = 15 мкм; у листа толщиной 8 мм R_z = 80 мкм, при этом ширина реза 0,2 мм позволяет получать узкие щели, острые углы, тонкие перемычки и малые радиусы.

    Рис. 14.11. Схема лазерной обработки: 1 – отражатель; 2 – импульсный источник излучения; 3 – активное вещество; 4 – линза; 5 – обрабатываемая заготовка; 6 – батарея конденсаторов; 7 – источник питания для зарядки конденсатора

Основным элементом конструкции лазерной установки является оптический квантовый генератор, который состоит из трех основных частей: активного вещества, являющегося источником индуцированного излучения, источника возбуждения (подкачки), который снабжает энергией активное вещество, и резонансной системы.

Когда энергия импульса источника излучения превышает определенную величину, наблюдается увеличение интенсивности излучения в 1000 раз; с помощью линзы оно фокусируется в узкий пучок (рис. 14.11).

Оптическая подкачка осуществляется одним или несколькими источниками излучения (вспышками), снабженными рефлекторами-отражателями. Резонансной системой служит стержень из рубина или неодимого стекла, торцы которого отполированы и представляют собой зеркала, причем один торец покрыт плотным непрозрачным слоем серебра, а другой, также посеребренный, имеет коэффициент пропускания около 8 %.

Оптический квантовый генератор работает следующим образом. При разряде конденсатора происходит возбуждение световых колебаний: появляется вспышка света продолжительностью около 0,001 с. Свет отражателем фокусируется на стержень, в результате чего его атомы переходят в возбужденное состояние. Когда больше половины атомов приходит в возбужденное состояние, то равновесие становится неустойчивым и вся запасенная в кристалле энергия одновременно освобождается, и кристалл испускает ослепительно яркий свет.

Дата добавления: 2014-12-29