Stalnierdzewna.com - Największa w Polsce strona informacyjna o stali nierdzewnej

Obróbkę laserową charakteryzuje bezkontaktowość, selektywność i możliwość pełnej automatyzacji.

Bezkontaktowość obróbki laserowej gwarantuje dużą czystość miejsca obróbki ale też umożliwia zdalne operowanie wiązką laserową przez przezierne osłony, w warunkach próżni, atmosfery gazowej lub pod wodą.
Jest istotne, że wiązkę promieniowania laserowego można skupić do niesłychanie małych rozmiarów, nawet rzędu ułamka mikrometra. Sprzyja to otrzymaniu ekstremalnie dużych gęstości mocy oraz selektywnemu oddziaływaniu wiązką na precyzyjnie wybranych obszarach materiału, np. w miejscach trudnodostępnych, narażonych na obciążenia mechaniczne itp., bez obawy wpływu dostarczanego ciepła na obszary przyległe, sąsiednie elementy oraz deformację detali.

Bardzo krótki czas obróbki i wielka ilość energii dostarczona do miejsca obróbki umożliwia prowadzenie procesu z pominięciem spalania, minimalizację zanieczyszczeń chemicznych i eliminację procesu utleniania.

Współczesne lasery wytwarzają promieniowanie, którego moc i czas trwania impulsu mogą być regulowane, co powoduje, że obrabiarka z takim laserem nabiera cech narzędzia uniwersalnego. Dobierając odpowiednio wartość gęstości mocy promieniowania i czas trwania impulsów laserowych, można realizować wiele różnych procesów technologicznych. Można prowadzić obróbkę cieplną, zmiękczać materiał, topić, a więc spawać lub lutować, odparowywać wykonując cięcie, grawerować, drążyć, wreszcie utwardzać falami uderzeniowymi.

Laser (urządzenie)

Laser - urządzenie generujące spójną wiązkę promieniowania elektromagnetycznego w zakresie fal od ultrafioletu do podczerwieni, w którym, w ośrodku aktywnym, po odwróceniu obsadzeń poziomów energetycznych wykorzystane jest zjawisko wzmocnienia promieniowania przez emisję wymuszoną.

Budowa:

1. Ośrodek czynny czyli medium w którym odbywa się akcja laserowa
2. Rezonator optyczny, system luster które zawracają wiązkę z powrotem do ośrodka i wzmacniają ją, jak również kontrolują długość fali emitowanego prom laser.
3. Źródło zasilania (pompowania) które dostarcza elektronów lub fotonów do lasera( wzbudza laser)
4. System chłodzenia który odbiera duże ilości ciepła od ośrodka laserującego i rury rezonatora

Właściwości wiązki

• wiązka emitowana jest w jednym kierunku,
• kąt rozbieżności wiązki jest mały,
• wiązkę można zogniskować prostym układem optycznym uzyskując plamkę o małej średnicy,
• promieniowanie jest monochromatyczne, spójne, koherentne czasowo i przestrzennie tzn. występuje stały związek fazowy dla wiązki w czasie i między dowolnymi punktami jej przekroju poprzecznego,
• długość fali promieniowania wynosi 10 nm - 1mm,
• praca ciągła lub impulsywna lasera,
• rozkład natężenia prom jest opisany funkcją Gaussa.

• o pobudzieniu ciągłym (neodymowy YAG)
• o pobudzeniu impulsowym ( rubinowy, neodymowy szklany )

• gazowe ( atomowe, jonowe, na parach metali, molekularne, ekscimerowe)
• stale ( krystaliczne- rubinowy, szklane – neodymowy, półprzewodnikowe)

Ze względu na charakter pracy lasery dzielimy na: lasery impulsowe i lasery ciągłego działania, generujące promienie koherentne w szerokim przedziale długości fal od dalekiej podczerwieni do ultrafioletu i promieni Rentgena.
Moc laserów ciągłego działania wynosi od 10^-4 do 10⁶ W.
Energia laserów impulsowych (impulsy jednokrotne) wynosi od 10^-5 do 10⁵ J. Długość impulsu osiąga ekstremalnie niskie wartości, bo dochodzące do femtosekund (fms=10^-15 s).

Wśród wielu typów laserów ze względu na wykorzystywany materiał aktywny można mówić o laserach:

• na ciele stałym (krysztale lub szkle),
• gazowych (atomowych, molekularnych, jonowych),
• półprzewodnikowych,
• chemicznych,
• cieczowych,
• ekscimerowych (zwanych też ekscymerowymi),
• na swobodnych elektronach,
• plazmowych, itp.

1. Bez przetopu materiału z nagrzewaniem do temp A3 ale poniżej temperatury topnienia.
2. Z przetopem materiału z nagrzewaniem powyżej temperatury topnienia. ( najczęściej stosuje się lasery molekularne CO2 o działaniu ciągłym. Musi wówczas wystąpić względny ruch obrabianego elementu względem wiązki promieniowania – obróbka ma charakter liniowy oraz impulsowe YAG –obróbka ma charakter punktowy )

Celem jest drążenie bardzo małych otworów w super twardych materiałach nawet w diamencie oraz cięcie wyrobów metalowych znacznej grubości.

Hartowanie laserowe bezprzetopieniowe polega na nagrzaniu materiału metalowego do temperatury w której zachodzi określona przemiana fazowa w materiale i samoschłodzeniu go, w wyniku czego uzyskuje się strukturę twardszą, dla stali martenzytyczną.

1. Proste - polega na hartowaniu laserowym materiału w stanie wyjściowym wynikającym z ostatniej obróbki kształtującej, bez obróbki powierzchniowej lub cieplnej.
2. Złożone - polega na hartowaniu laserowym słusznym dla hartowania elektronowego, a więc w stanie po konwencjonalnej obróbce cieplnej, cieplno - chemicznej lub po umacnianiu mechanicznym.

Hartowanie przetopieniowe

Hartowanie przetopieniowe - głównym celem tej obróbki jest modyfikacja struktury materiału wyjściowego w celu uzyskania struktury drobnoziarnistej.