2. Система транспортировки и формирования лазерного излучения.
2. Система транспортировки и формирования лазерного излучения. Особенности юстировки, использование маркеров для взаимного позиционирования детали и лазерного излучения. 2. 1 Фокусировка лазерного излучения Формулы предельной дифракционной расходимости и размера пятна в фокусе тонкой линзы: d = f·θ θ d = 2, 44·λ /D d ≥ 2, 44 f·λ /D При относительном отверстии фокусирующей системы более 1/10 необходимо учитывать сферическую аберрацию. где, f - фокусное расстояние линзы, D – диаметр лазерного пучка в плоскости линзы (про уровню 1/е2), k – коэффициент, М2 – параметр модового состава излучения, λ – длина волны излучения
Величины k определенные для каждого материала при длине волны излучения 10. 6µm приведены в таблице: Таблица 2
Рис. 9 Размер лазерного пятна обусловленный дифракцией и сферической аберрацией для менисковой линзы из ZnSe с фокусным расстоянием 125 мм
Рис. 10 Пример расчета объектива, формирующего в фокальной плоскости эллиптическое пятно лазерного излучения TEM00
Рис. 10 Преобразование излучения сплошного круглого сечения в излучение кольцевого сечения: 1 — аксикон; 2 — линза; 3 — обрабатываемая деталь; 4 — лазерное излучение
Рис. 11 Устройство, формирующее эллиптическое лазерное пятно, вращающееся вдоль окружности малого радиуса.
а)
б)
Рис. 12 Лазерный комплекс с перемещением детали относительно лазерного пучка: а) – схема, б) – фотография реальной установки
а) б)
а)
б) Рис. 14 Лазер с влоконнооптическим выводом излучения, а)- фото лазера, б)- схема фокусирующей системы.
Рис. 15 Мобильный лазерный технологический комплекс Атмосферный воздух + 5% СО2; 50/750 КВт, 0, 2 мрад, L = 20 … 80 м, газодинамический затвор Сталь 20 мм через фронт пламени
Рис. 16 Мобильная установка адаптивного формирования и прецизионного управления лучом мощного лазера Формирование мощного излучения лазера в узконаправленный пучок и его высокоточное угловое наведение в большом диапазоне углов и дальностей осуществляются с использованием крупноапертурных телескопических систем 3. Физические основы воздействия лазерного излучения на материалы. Нагрев, плавление, испарение. Диаграмма температурных областей и диаграмма областей плотности мощности излучения при различных видах лазерной обработки материалов. Для диэлектриков коэффициент отражения излучения от поверхности при нормальном падении определяется формулой Для металлов формула будет иной
Коэффициент поглощения для λ = 10, 6 мкм в % Таблица 3
Рис. 17 Зависимость поглощательной способности металлов от длины волны лазерного излучения: 1 – алюминий, 2 - сталь Рис. 18 Температурная зависимость удельного сопротивления железа и стали: 1-ЭЗХ138, 2 – Ст. 45, 3- Ст. У12, 4, 5 - Fe Рис. 19 Температурная зависимость коэффициента поглощения излучения СО2 лазера для чистых металлов: 1 – Pb, 2 – W, 3-Cu, 4 – Al, Au, 6 - Ag
Нагрев. Одной из основных областей применения лазера в машиностроении является термообработка. На поверхностную термообработку приходится около 70% процессов лазерной обработки материалов.
Плавление. При лазерном нагревании образца сверху (как правило) гравитационной конвекции нет. Есть конвекция вблизи поверхности, связанная с температурной зависимостью коэффициента поверхностного натяжения. Такая неустойчивость приводит к перемешиванию материала в приповерхностном слое, что важно для лазерного легирования материалов.
Испарение. При быстром нагревании материала (
Рис. 20 Процесс испарения материала с поверхности в воздухе. I – область дозвукового течения. II - область сверхзвукового течения, III- область турбулентного течения. Теплофизические константы некоторых материалов Таблица 4
Таблица 5 Пороговая плотность мощности Р* для испарения материалов:
При Р > Р* основная для поглощенной энергии расходуется на испарение, а на поглощение существенно меньше и жидкой фазы в зоне лазерного воздействия практически нет.
Воспользуйтесь поиском по сайту: ![]() ©2015 - 2025 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|