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Laser Technology

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Laser Technology

le traitement et le soudage de matériaux avec un rayonnement laser achat. Solid-state et de gaz pulsés et les lasers à onde continue sont utilisés. La plupart des procédés de la technologie laser utilisent l'action thermique de la lumière, qui est provoqué par l'absorption dans le matériau en cours de traitement. Les systèmes optiques sont utilisés pour augmenter la densité de flux de rayonnement et de localiser la zone de traitement.

Les traits distinctifs de la technologie laser sont la densité du flux de rayonnement élevé dans la zone de traitement, produisant l'effet thermique nécessaire dans un court laps de temps (la durée d'impulsion est de 1 milliseconde [msec] ou moins); la nature locale de l'action du rayonnement, qui résulte de la possibilité de se concentrer dans les faisceaux lumineux de très faible diamètre (de l'ordre de la longueur d'onde du rayonnement); la petite zone affectée thermiquement, ce qui est assuré par la brève durée d'action du rayonnement; l'apport d'énergie dans la zone de traitement sans contact; et la possibilité de réaliser des processus industriels dans tout milieu transparent (vide, gaz, liquide ou solide) à travers les ports transparents des chambres industrielles ou les coquilles des dispositifs de soupape à. Les procédés de soudage, perçage, et la coupe ont été le mieux étudié et maîtrisé.

laser pointeur 200mw

Soudage. Le soudage au laser peut être de la tache ou la couture de type. Les lasers pulsés, qui fournissent la plus petite zone affectée thermiquement, sont utilisés dans la plupart des cas. De haute qualité d'assemblage des pièces en acier inoxydable, le nickel, le molybdène, le Kovar et d'autres matériaux peuvent être fabriqués en utilisant un soudage au laser. La puissance élevée du rayonnement laser 30000mw rend possible le soudage des matériaux à haute conductivité thermique, comme le cuivre et l'argent. Le soudage laser des matériaux qui présentent mal à la soudure par d'autres méthodes (tungstène avec de l'aluminium, le cuivre avec de l'acier et bronze au béryllium avec d'autres alliages) est possible. La densité de flux de rayonnement sur la surface des parties soudées est 0,1-1,0 mégawatts par centimètre carré (MW / cm2), en fonction des matériaux. Dans le soudage avec un laser à l'état solide pulsée la profondeur de pénétration de la matière peut être 0,05-2,0 mm, et le rapport de la profondeur au diamètre du point de soudure ou de la largeur de couture est 0,5-5,0. Cela rend possible le soudage fiable des pièces 0,01-1,0 mm d'épaisseur. l'équipement de soudage au laser fonctionne avec une énergie de rayonnement de 0.1-30.0 joules (J) dans l'impulsion, une durée d'impulsion de 1-10 msec, et un diamètre de la tache lumineuse de 0,05-1,5 mm. la capacité de soudage Spot est de 60 opérations par minute, et la capacité cordon de soudure est de 1 m / min avec une profondeur de 0,5 mm de pénétration. L'utilisation d'un laser est plus efficace pour le soudage dans les zones de structures difficiles à atteindre, à se joindre à des parties facilement déformées, dans des conditions de transfert de chaleur intense (par exemple, pour des matériaux ayant une conductivité thermique élevée ou à basse température) et dans les cas lorsqu'il est nécessaire d'assurer un minimum d'une zone affectée thermiquement. La substitution de soudage au laser pour le soudage de pièces en miniature est économiquement rentable, étant donné que dans ce cas, la contamination des pièces soudées avec de la soudure est supprimée, un joint de meilleure qualité est produite, et la structure pèse moins. Les domaines d'application de soudage au laser comprennent la fabrication de dispositifs de soupape à semi-conducteurs et des circuits intégrés et des instruments pour la mécanique de précision. Le soudage au laser permet une augmentation de la productivité du travail par un facteur de 3-5 sur les méthodes ordinaires de soudage et de brasage.

Forage. Des trous peuvent être percés dans une matière quelconque avec un laser. lasers pulsés avec une puissance d'impulsion de 0,1 à 30,0 J, une durée d'impulsion de 0,1 à 1,0 ms, et une densité de flux de rayonnement dans la zone de traitement de 10 MW / cm2 ou plus sont généralement utilisés à cet effet. La puissance maximale est obtenue lorsque les trous sont percés avec une impulsion de haute énergie (jusqu'à 30 J). Dans ce cas, la majeure partie de la matière est retirée du trou à l'état fondu sous la pression de la vapeur formée par suite de la vaporisation d'une partie relativement faible de la substance. Cependant, la précision du traitement par le procédé mono-impulsion est faible (10 à 20 pour cent du diamètre). un maximum de précision (05/01 pour cent) et la contrôlabilité du processus de forage sont obtenues lorsqu'une série d'impulsions d'énergie relativement faible (généralement de 0,1 à 0,3 J) et de courte durée (0,1 ms ou moins) est appliquée sur le matériau (méthode multipulse ). Le forage de trous à travers et aveugles avec différents types de section (comme ronde et triangulaire) et coupe longitudinale (comme cylindrique et conique) est possible. Le forage de trous d'un diamètre de 0.003-1.0 mm et un rapport de la profondeur au diamètre de 0,5-10,0 a été maîtrisé. La rugosité superficielle des parois des trous correspond à la sixième à dixième degrés de rugosité de surface (∇6-∇10) et la profondeur de la structure modifiée, ou imparfaite, la couche est de 1 à 100 μ, en fonction du mode de traitement et les propriétés du matériau. La capacité des unités de forage au laser est habituellement 60-240 trous par minute. L'utilisation de lasers pour forer dans des matériaux qui sont difficiles à traiter par d'autres moyens (tels que le diamant, le rubis, céramique), afin de produire des trous d'un diamètre inférieur à 100 μ en métaux, et pour forer à un angle par rapport à la surface est la plus efficace. En URSS, le forage par faisceau laser de trous a trouvé en particulier une large application dans la production de rubis regarder broches et plaques de diamant de tirage. Par exemple, le perçage des plaques d'étirage de diamant peut être réalisé avec succès une unité Kvant-9 en utilisant un laser à verre dopé au néodyme. La productivité du travail de cette opération a été augmenté d'un facteur 12 par rapport aux méthodes utilisées précédemment.

enlèvement de Contactless de très petites quantités de matière par pointeur laser vert ou rouge est également utilisé dans l'équilibrage dynamique des rotors gyroscopiques et réglage de précision des balances des mécanismes de surveillance. Cela rend possible une grande augmentation de la précision des opérations et une augmentation de la production.

Coupe. La découpe au laser des matériaux est effectuée dans les modes pulsé et continu. En coupe en mode pulsé d'une découpe continue est réalisée à la suite de la superposition des trous successifs. La découpe (fraisage) d'éléments passifs à film mince pour circuits intégrés, par exemple, pour le réglage de la précision de leur résistance ou de capacité-est devenu extrêmement largement utilisé. grenat d'yttrium aluminium (YAG) lasers pulsés Q-gâté, ainsi que les lasers à dioxyde de carbone, sont utilisés à cette fin. La nature impulsionnelle du traitement assure une profondeur minimale de chauffage et évite d'endommager le substrat sur lequel le film est appliqué. Divers types d'unités laser rendent le traitement possible dans les conditions suivantes: l'énergie de rayonnement, 0,1-1,0 mJ; durée d'impulsion, de 0,01 à 100,0 microsecondes; la densité de flux de rayonnement, jusqu'à 100 MW / cm2; Fréquence d'impulsion récurrence, 100-5000 impulsions par seconde. En combinaison avec les systèmes de contrôle automatique, les unités laser conçues pour ajuster les résistances fournissent une capacité de plus de 5000 opérations par heure. Les lasers pulsés YAG sont également utilisés pour couper des substrats semi-conducteurs pour circuits intégrés.

pointeur laser puissant 3000mw

À onde continue de dioxyde de carbone lasers avec une puissance allant de quelques centaines de watts à plusieurs kilowatts sont utilisés pour la découpe laser à gaz, dans lequel un jet de gaz est introduit dans la zone touchée par le faisceau laser. Le gaz choisi est fonction du type de matériau à traiter. Pour la coupe de bois, le contreplaqué, les plastiques, le papier, le carton, les textiles, l'air ou un gaz inerte est introduit dans la zone de traitement pour refroidir les bords de coupe et d'inhiber la combustion de la matière et de l'expansion de la coupe. Pour la coupe de la plupart des métaux, le verre et la céramique, le jet de gaz souffle la matière fondue hors de la zone affectée. Cela rend possible la production d'une surface avec une faible rugosité et garantit une grande précision de la coupe. Dans le cas du fer, des aciers à faible teneur en carbone et le titane, un courant d'oxygène est introduit dans la zone de chauffage. De la chaleur supplémentaire est libéré par suite de la réaction exothermique d'oxydation du métal. Cela permet une grande augmentation de la vitesse de coupe. Les conditions caractéristiques de découpe laser à gaz sont les suivants: puissance de rayonnement, 300-1000 W; la densité de flux de rayonnement dans la zone de traitement, de 100 kW / cm2; largeur de coupe, 0,3-1,0 mm; et une épaisseur du matériau découpé jusqu'à 10 mm. La vitesse de coupe dépend de l'épaisseur et des propriétés du matériau traité et peut aller de 0,5 à 10 m / min (ou jusqu'à 50 m / min ou plus pour les matériaux légers, tels que du papier ou du tissu). Les mérites de la coupe du gaz laser sont la simplicité de l'automatisation du processus, la petite largeur de coupe, la faible profondeur de la zone touchée, l'absence de sous-produits nocifs dans la découpe de matières plastiques en fibre de verre renforcée, et la fusion des arêtes de coupe des textiles synthétiques, ce qui empêche l'effilochage.

lasers à dioxyde de carbone sont utilisés pour couper des matériaux fragiles (tels que le verre et céramique) par le procédé de craquage thermique contrôlée. Lors d'un chauffage local du matériau, les contraintes thermiques qui dépassent le point de rupture du matériau se produisent le long du trajet du faisceau. La fissure qui apparaît se développe derrière le faisceau, dont le chemin peut avoir une forme complexe. La vitesse de coupe peut être aussi élevée que plusieurs mètres par minute. le clivage thermique contrôlé est utilisé pour couper des tubes en verre dans la fabrication de dispositifs à soupape à vide et des substrats en céramique pour circuits intégrés et, en tôle et le verre en forme de coupe.

Utilise dans d'autres domaines. L'action thermique du rayonnement laser peut être utilisé pour cémentation (la trempe et la «guérison» des défauts microscopiques par fusion) de métal à l'usure rapide des pièces, par exemple, l'outil de coupe utilisé pour fabriquer des jonctions p-n dans la production de dispositifs semi-conducteurs. L'action d'un laser reglage lunette de tir est utilisé dans la production de circuits intégrés pour réaliser une dissociation thermique locale de certains composés organiques contenant des métaux dans la fabrication d'éléments de film pour les circuits, pour intensifier les processus d'oxydation et de réduction locale et pour produire des films minces par vaporisation sous vide de matériaux.

En URSS, l'industrie produit des unités laser commerciales de différents modèles avec des lasers dopés au néodyme verre, lasers YAG, lasers de dioxyde de carbone, et les lasers qui utilisent d'autres supports actifs.

Le développement futur de la technologie laser est associée à une augmentation de la puissance du laser, ce qui rendra possible le traitement des matériaux de plus en plus épais. Les tâches de la technologie laser pour fournir une plus grande précision du traitement sont le développement de procédés efficaces de contrôler les paramètres de rayonnement, ce qui améliore l'homogénéité de la répartition de l'intensité du rayonnement sur la section transversale du faisceau, ce qui augmente la stabilité des paramètres de sortie du laser, et à étudier en détail les processus physiques par lesquels le rayonnement laser affecte des matériaux dans différents modes de fonctionnement du laser.

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