2013tnlaserc9

1/20

Tehnologii de prelucrare cu ajutorul LASER-ului

Laser beam machiningUsinage par laserBearbeitungsverfahren mit LaserLavorazione con raggio laserLazernaia obrabotkaMaquinado con rayo laser

Tehnologii de prelucrare cu ajutorul LASERului

2/20

5000 – 8000 °C

LASER

Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation

amplificarea luminii prin emisia stimulată a radiaţiei


3/20

Definiţie:

Prelucrarea se bazează pe efectul termic al unui fascicul laser de înaltă energie, dirijat şi puternic focalizat pe suprafaţa semifabricatului cu ajutorul unui sistem de lentile şi oglinzi optice.


Distribuţia energiei în spotul laser de la

suprafaţa semifabricatului

4/20

Generarea fasciculului laser → cu ajutorul unei substanţe numite mediu activ aduse în prealabil într-o stare energetică superioară prin transfer de energie din afara subsistemului, în cadrul unui process aşa numit pompaj de energie.

Tehnologii de prelucrare cu ajutorul LASERuluiGenerarea fasciculului LASER

5/20


6/20

Pompaj de energie:

- descărcare electrică- pe cale optică prin iradierea mediului activ- chimic (consecinţă a unor relaţii chimice)


7/20

Mediu activ:

Solid pompaj optic cu ajutorul unei lămpi “fulger” (Ne:kripton, verde)

- rubin Cr+3: Al2O3 (cu lungimea de undă 0,6928 ... 0,6943 μm);- sticlă dopată cu neodim Nd+3:sticlă (cu lungimea de undă 1,06 μm);

- granat de ytriu dopat cu neodim Nd+3: Y3 Al5O12

- semiconductor (arseniură de galiu)


8/20

Gazos:

amestec de gaze - He:N2:CO2 (4:2:1)- He:Ne- amestec XeBr, KrF, ArCl

Avantajele laserelor în gaze sunt:- o mai mare coerenţă a radiaţiei decât la laserele în mediu solid- o mai mică divergenţă a fascicolului decât la laserele în mediu solid- o bună stabilitate a frecvenţei de emisie


9/20

Tehnologii de prelucrare cu ajutorul LASERuluiProprietăţile fascicului laser

Proprietăţile fascicului laser:

- monocromaticitate- coerenţa- directivitate (unghi spaţial 10-3rad)

- intensitate mare 102 .... 1012 W/cm2 (intensitatea luminii solare 0,1 W/cm2)

10/20

Tehnologii de prelucrare cu ajutorul LASERuluiEchipamentul de prelucrare

Echipament de prelucrare (*) :

1.bloc optic – contribuie la generarea, stabilirea traiectoriei (incintă optică + rezonator+ oglinzi cu raze diferite de curbură +mediu activ)2.sursa de energie – asigură alimentarea subansamblului de excitaţie şi altor subansambluri3.bloc mecanic – susţinerea diverselor subans., eventual comandă numerică;4.bloc deservire – răcirea oglinzilor şi lentilelor, vidarea incintei, introducerea amestecului de gaze etc.

11/20

Caracterizarea tehnologică a prelucrării:

Q ≤ 103 mm3/min

T = ± 0,01 mm

Ra > 0,63 ... 1,6 μm ... face necesară prelucrarea ulterioară a semifabricatului

Strat superficial modificat termic 0,1 mm

Tehnologii de prelucrare cu ajutorul LASERuluiCaracterizare tehnologica

12/20

Avantajele prelucrării:

- obţinerea unor fante şi orificii reduse (Φ 0,012 mm)

- posibilitatea efectuării unor prelucrări la o distanţă de sursa laser, în incinte închise cu atmosferă de protejare a zonei;

- nu este necesară o forţă de fixare a semifabricatului;

- radiaţia laser nu este influenţată de câmpul magnetic exterior.

Tehnologii de prelucrare cu ajutorul LASERuluiAvantaje si dezavantaje

13/20


Dezavantajele prelucrării:

- cost ridicat;

- manevrare dificilă şi exclusiv pe cale mecanică a fascicului (sudare prin oscilaţia oglinzii)

- risc de natură fiziologică

- η ~ 20% (gazosi) .... 90% (semiconductori)

Tehnologii de prelucrare cu ajutorul LASERuluiAvantaje si dezavantaje

14/20

Clasificarea procedeelor de prelucrare:

A. Prelucrări cu îndepărtare de material (tăiere, găurire, marcare, gravare, echilibrare dinamică etc.)

B. Prelucrări fără modificări cantitative (tratamente termice superficiale)

C. Prelucrări cu adăugare de material (sudare acoperire, microaliere superficială etc.)

D. Prelucrări clasice de prelucrare mecanică asistate de radiaţia laser (strunjire asistată de fascicul laser, deformare plastică)

E. Prelucrări combinate de prelucrare

Tehnologii de prelucrare cu ajutorul LASERuluiProcedee de prelucrare

15/20

Găurirea cu facicul LASER:

găuri cu diametru mic: Φ 0,0006 ... 0,8 mm şi lungime de până la 5 mmΦ 0,8 ... 2,5 mm şi lungime de până la 12 mmgăuri mari → schemă similară tăierii pe contur

Aplicaţii:lentile de contact, filtre, orificii pentru pulverizarea fluidelor, piese pentru tiparire-imprimare, componente optice, bijuterii, piese de ceasornice

Tehnologii de prelucrare cu ajutorul LASERuluiPrelucrări cu îndepărtare de material

16/20


Tăiere cu fascicul LASER:

Aplicaţii:decupaje elemente de caroserie în industria autodesizolare capete conductoare electrice în industria electronicătăiere lemn în industria mobilei

Avantaje: -gamă largă de materiale-contururi complexe-lăţime redusă a tăieturii-viteză ridicată-calitate bună a suprafeţei tăiate-zone înguste afectate termic comparativ, de exemplu, cu tăierea cu flacără oxigaz

17/20


Marcare, gravare cu facicul LASER:1. deplasare în coordonate a fasciculului laser şi corelarea impulsurilor radiaţiei cu deplasarea;2. utilizarea unei măşti intermediare din molibden (*)

(0,1 μm grosime)

Echilibrarea dinamică (rotori pentru turaţii ridicate) (*)

18/20

Prelucrări fără modificări cantitative:

Tratamente termice superficiale: călire, înmuiere superficială, durificare termică prin topirea stratului superficial, durificare superficială prin şoc, vitrificare Deformarea cu ajutorul fasciculului laser:îndoirea cu fascicul laser, ambutisarea cu fascicul laser (*)

Tehnologii de prelucrare cu ajutorul LASERuluiPrelucrări fără modificări cantitative

19/20

Prelucrări cu adăugare de material:

Metalizarea prin condensarea şi solidificarea materialului de adaos evaporat cu ajutorul LASERULUI (*)

Acoperiri cu ajutorul fasciculului laser

Sudarea cu facicul LASER (*)

Stereolitografierea cu ajutorul LASERULUI (Rapid Prototyping Technology)

Tehnologii de prelucrare cu ajutorul LASERuluiPrelucrări cu adăugare de material

20/20

Mulţumesc pentru atenţie !

?

Documents

2013tnlaserc9