Реферат: Лазерная резка : расчет зануления кабельной сети и освещенности сборочного мест блока

лощения излучения СО₂ - лазера от

температуры для

различных материалов

[2]

При нагревании образца электрическая проводимость металлов уменьшается, соответственно возрастают коэффициенты поглощения. Если лазерная обработка поверхности происходит в воздушной или какой-либо окислительной среде, то происходит рост оксидной пленки на поверхности образца и происходит дополнительное увеличение поглощательной способности ( рис. 1.1 ) [2].

Рис. 1.2 Характерные кривые нагрева в воздухе термически тонких мишеней непрерывным излучением СО₂ - лазера при q = 4,7· 10⁶ Вт/см² и соответствующие кривые коэффициента эффективного поглощения a_{эф [2]: а - дюралюминий ;}

_{б - сталь.}

?? ???? ????? ???????? ?????? ?? ??????????? ?????? ??????????? ????????? ???????????? ???????????, ????? ??????? ?????? ?????????? ??????? ???????? ?????? ????? ?????. ????? ??????? a_эф ?????????? ????????? ?? ??????? ( ???. 1.2 ? ). ??????????? ??????????? ?????????? ?????? ????? ???? ?? ??????? ????, ??? ??? ?? ??????????? ??? ?????? ???????????.

Оксидная пленки на поверхности алюминия термически прочная, T_пл выше 2000⁰ С и ее толщина при нагревании не изменяется и коэффициент поглощения остается практически постоянным ( рис. 1.2 а ).

Коэффициент поглощения можно увеличивать искусственно. Для излучения CO₂ - лазеров это особенно важно, т.к. на длине волны излучения l = 10,6 мкм коэффициенты поглощения для большинства металлов менее 10%. Для увеличения поглощения поверхность образца покрывают специальными теплостойкими веществами, хорошо поглащающими ИК - излучение, например фосфат цинка, для которого при Т = 1000⁰ С эффективный коэффициент поглощения a_эф = 0,7.

Рис 1.3 Схема резки металла

лучом лазера.

Влияние поляризации лазерного излучения. ??? ??????????? ????????? ????????? ???????????? ????????? ?????????? ???, ??????? ? ??????????? ???????? ?????????? ? ???????? ????? ???? y ( ???. 1.3 ). ??? ????????? ??????? ????????? ????????? ????????? ??????? ?? ???????????. ??????????? ?????????? ????????? ????????? a_чъ - ????????????, ??????? ? ????????? ??????? ????, ? a_^ - ????????????, ???????????????? ????????? ??????? ????, ? ????? ?????? ????????. ??? ????????, ??? ??????????? ?????????? ??????????????? ????????? ??????? ?? ?????????? ?????????????? ??????? ????????????? ???????????? ??????????? ???????.

Зависимость способности к поглощению излучения железа и алюминия на длине волны l = 10,6 мкм для двух составляющих a_чъ и a_^ приведены на рисунке 1.4.

При ширине луча d и толщине разрезаемого материала h средний угол падения определяется выражением y = arctg ( h/d ).

Например, при резке материала толщиной 1,5 мм с диаметром пятна фокусировки 0,1 мм y = 80⁰ .

Используя зависимость a_эф от угла падения луча на поверхность можно определить доли поглощенного лазерного излучения для параллельной и перпендикулярной составляющих поляризации и их отношение a_чъ /a_^ = 20, при y = 80⁰.

а ) б )

Рис. 1.4 Зависимость коэффициента a_эф для луча с перпендикулярной и продольной поляризацией ( l = 10,6 мкм ) от угла падения на поверхность при Т = 20⁰ С и 1000⁰ С[4]:

а - материал алюминий;

б - материал железо.

Это означает, что при совпадении плоскостей резки и поляризации луча ( при направлении резки, параллельной плоскости поляризации ) поглощенная на лобовой поверхности реза мощность излучения в 20 раз больше, чем при перпендикулярном положении векторов скорости резки и поляризации.

Это характерный случай получения глубокого реза в материале, т.к. отношение h/d составляет примерно 5,6 , и при рассмотрении необходимо учитывать влияние поляризации.

В случае поверхностной обработки или неглубокого проникновения излучения в материал, когда отношение h/d принимает небольшие значения, влиянием ориентации векторов скорости резки и поляризации можно пренебречь. Например, при прорезании металла на глубину 0,3 мм угол y составит 45⁰ , а отношение поглощения параллельной к перпендикулярной составляющих поляризации равно 1,2.

Отражательная способность металлов существенно зависит от температуры, а отношение a_чъ /a_^ уменьшается с уменьшением температуры. Так как поглощательная способность сильно зависит от угла падения, относительная разориентация векторов скорости резки и поляризации, линейно поляризованного излучения может привести к наклону реза. Этот эффект схематически показан на рисунке 1.4 [4].

Рис. 1.5 Влияние относительной ориентации векторов поляризации Е и скорости резки n на поперечную форму канала реза [4].

??? ?????????? ?????????? ???? ? ??????????? ??????? ????? ??????? ????????? ??????????? ??????? ????, ??? ???????????? ???????????? ???????? ????? ??? ??????????? ??????. ???? ????????? ??????????? ??????????????? ????????? ????, ?? ??????? ????? ??????? ????????? ??????????? ???????? ????????? ????. ??? ????????????? ????? ????? ?????????? ?????????????, ??? ???????? ? ?????????? ???? ? ??? ????????? ( ???. 1.5 ). ? ??????????? ???????? ????? ???? ????? ?????? ?????????????.

Распространение лазерного излучения в канале реза. При резке материалов лазерным излучением необходимо, чтобы луч проник в вещество как можно глубже. При этом интенсивность излучения должна быть весьма высокой, в связи с этим необходимо добиться минимального размера светового пятна на поверхности мишени. Радиус светового пятна в фокальной плоскости луча r_л = l/y, ( где y - угол расходимости луча, l - длинна волны излучения ), т.е. обратно пропорционален углу фокусировки луча . Поэтому, необходимо работать с острофокусным излучением. Такое излучение пройдя фокальную плоскость ( обычно совпадающую с плоскостью поверхности образца ), расфокусируется уже на малой глубине L=l/y² и будет попадать на боковые стенки канала. Если a - коэффициент поглощения мал, то большая часть света будет отражаться от стенок и попадать на дно канала.