Лазерная сварка твердотельным лазером
1. Правила устройства электроустановок (ПУЭ) 7-ое изд. М.: Главгосэнергонадзор, 2002. 2. Правила эксплуатации электроустановок потребителей / Госэнергонадзор Минтопэнерго РФ. 5-е изд. М.: Энергоатомиздат, 1992. 3. Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей / Госэнергонадзор Минтопэнерго РФ. 4-е изд. М.: Энсргосервис, 1994. 4. Строительные нормы и правила (СНиП) 3. 05. 06-85. Электротехнические устройства. Правила производства и приемки работ. М.: Стройиздат, 1986. 5. Справочник: Комплектные электротехнические устройства. - М.: Энергоатомиздат, 1999.
История Лазерная сварка появилась после изобретения Басовым Н. Г., Прохоровым А. М., Таунсом Ч. Х. в 60-е годы ХХ века лазеров, созданием мощных лазерных установок непрерывного и импульсного действия. Достоинство лазерного излучения - высокая концентрация энергии. Лазерная сварка проводится на плотностях мощности лазерного излучения Е=106 - 107 Вт/см2, что позволяет сваривать разные материалы с толщинами от нескольких микрометров до десятков миллиметров. Сущность лазерной сварки
Лазерный луч по сравнению с обычным световым лучом обладает рядом свойств – направленностью, монохроматичностью и когерентностью. Благодаря направленности лазерного луча его энергия концентрируется на сравнительно небольшом участке. Например, направленность лазерного луча может в несколько тысяч раз превышать направленность луча прожектора. Если обычный «белый» свет состоит из лучей с различными частотами, то лазерный луч является монохроматичным – имеет определенную частоту и длину волны. За счет этого он отлично фокусируется оптическими линзами, поскольку угол преломления луча в линзе постоянен. Когерентность – это согласованное протекание во времени нескольких волновых процессов. Некогерентные колебания светового луча обладают различными фазами, в результате чего могут погасить друг друга. Когерентные же колебания вызывают резонанс, который усиливает мощность излучения. Благодаря вышеперечисленным свойствам лазерный луч может быть сфокусирован на очень маленькую поверхность металла и создать на на ней плотность энергии порядка 108 Вт/см2 – достаточную для плавления металла и, следовательно, сварки. Для лазерной сварки обычно используются следующие типы лазеров: · твердотельные и · газовые – с продольной или поперечной прокачкой газа, газодинамические Лазерная сварка твердотельным лазером
Схема твердотельного лазера приведена на рисунке ниже. В качестве активного тела используется стержень из рубина, стекла с примесью неодима (Nd-Glass) или алюмо-иттриевого граната, легированного неодимом (Nd-YAG) либо иттербием (Yb-YAG). Он размещается в осветительной камере. Для возбуждения атомов активного тела используется лампа накачки, создающая мощные вспышки света.
Рисунок. Схема твердотельного лазера
По торцам активного тела размещены зеркала – отражающее и частично прозрачное. Луч лазера выходит через частично прозрачное зеркало, предварительно многократно отражаясь внутри рубинового стержня и таким образом усиливаясь. Мощность твердотельных лазеров относительно невелика и обычно не превышает 1–6 кВт. Твердотельными лазерами в связи с их небольшой мощностью свариваются только мелкие детали небольшой толщины, обычно объекты микроэлектроники. Например, привариваются тончайшие выводы из проволок диаметром 0,01–0,1 мм, изготовленные из тантала, золота, нихрома. Возможна точечная сварка изделий из фольги с диаметром точки 0,5–0,9 мм. Лазерной сваркой выполняется герметичный шов катодов кинескопов современных телевизоров. Катод представляет собой трубку длиной 2 мм, диаметром 1,8 мм, толщиной стенки 0,04 мм. К трубке приваривается донышко толщиной 0,12 мм, материал изделия – хромоникелевый сплав. Сварка таких мелких деталей возможна за счет высокой степени фокусировки луча и точной дозировки энергии путем регулировки длительности импульса в пределах 10-2–10-7 с.
|
