Основи розробки технологічних засобів підвищення ефективності лазерної обробки - Автореферат

Проте, незважаючи на разючі успіхи лазерної техніки, технології, сучасних систем для моделювання процесів та інше, перед розробниками устаткування та технології, як і за весь час існування лазерів, стоять питання підвищення ефективності та якості обробки, створення систем її контролю і т.д. Підвищення продуктивності та якості лазерної технології (за умов встановлених оптимальних режимів обробки) відбувається по ряду напрямків: підвід додаткових джерел енергії у зону дії лазерного випромінювання (вода, електрична дуга, абразив та інше), зміна розподілу густини потужності в плямі фокусування за рахунок спеціальних систем, які фокусують, та додаткове сканування сфокусованого лазерного випромінювання В останньому випадку використовують лише кругове сканування сфокусованого променя, або його сканування в напрямку, перпендикулярному вектору швидкості переміщення деталі. Дане обладнання складається з лазерного випромінювача з сервісними вузлами, які дозволяють реалізувати технологію по двом схемам обробки: спікання порошкового матеріалу “шар-за шаром” (з його ущільненням за допомогою валків) та спікання порошкового матеріалу з безпосереднім “вдуванням” його в пляму фокусування лазерного випромінювання. Встановлено, що знаючи вищенаведене, використовуючи чисельне рішення (1)-(5), можливо: розраховувати температуру в зоні обробки; визначити залежності оптичних властивостей матеріалу, який обробляється, від температури; вести моніторинг процесу та проводити високоякісне адекватне моделювання технології. Як видно з залежностей, котрі приведені на Рис.4, при швидкості обробки, що дорівнює 1.67мм/с відбувається легке “підплавлення” порошку, що позначається малою глибиною та часом існування ванни розплаву (залежність 2 на Рис.5а, та Рис.5с).Перший (оснований на матричній оптиці та нелінійному програмуванню) дозволяв встановлювати звязок між конструктивними особливостями системи освітлення, параметрами ламп спалаху, розмірами активного елемента з к.к.д. системи, законом розподілу світла лампи спалаху по поверхні активного елемента та інше. · збільшення відстані між осями лампи спалаху та активного елементу також спостерігається зниження к.к.д. системи освітлення; Другий, (термосиловий) дозволив встановити звязок між попередньо встановленими параметрами системи освітлення та напружено-деформованим станом активного елементу, визначати працездатність системи. Перевірка адекватності розрахунків виконувалась на експериментальному стенді, який дозволяв визначати розміри променя He-Ne лазера, який пройшов наскрізь активний елемент. Аналізуючи вище наведене зазначимо, що розроблена методика забезпечує можливість науково обґрунтованого проектування вузлів лазерних систем з: · максимальним ККД передачі світла систем накачки лазерів на твердому тілі до активного елементу;На основі теоретичного аналізу процесу взаємодії лазерного випромінювання з речовиною встановлено, що можуть бути розроблені та застосовані нові технологічні схеми обробки з більш ефективним механізмом використання теплової енергії для технологічних цілей, за рахунок створення оптимальних теплових джерел в заготівці, що обробляється. Шляхом теоретичних та експериментальних досліджень встановлено, що за характером впливу на результат обробки, мікросканування сфокусованого лазерного випромінювання може бути віднесено до технологічних параметрів процесу обробки. Зокрема встановлено, що підвищення інтенсивності опромінення в зоні обробки заготовок з деяких напівпровідників (моно та полікристалічний кремній) приводить до зниження ефективності обробки, а порошкові матеріали при кімнатній температурі поглинають лазерне випромінення в 1.5рази краще, ніж їх аналоги з суцільних матеріалів, але при підвищенні температури до 8000С, коефіцієнт поглинання лазерного випромінювання порошкових матеріалів нівелюється із значенням коефіцієнту поглинання їх суцільних аналогів. Здобувачем запропоновано застосувати додаткове сканування лазерного випромінювання, проведено моделювання технології та обробку результатів експериментів. Laser cutting of semiconductor elements / V.Kovalenko, Y.Uno, M.Anyakin [at al.] // International Journal on Electrical Machining of Materials (Japan).