Спосіб керування швидкістю охолодження при лазерній обробці

Спосіб може бути використаним при обробці безперервним лазерним випромінюванням деталей машин та інструментів в машинобудівній та приладобудівній промисловості. Відомим є спосіб керування швидкістю охолодження при лазерній обробці, в якому, за допомогою сканаторів, випромінювання по обраному закону швидко переміщується по поверхні обробки, змінюючи таким чином розподіл теплового джерела на поверхні деталі [див. довідник "Технологические лазеры": В 2т./Абильсиитов Г.А./ М.: Машиностроение, 1991.-T.I -431с., стор. 295]. Недоліками сканаторів є їх висока вартість, складність в обслуговуванні та настройці. Найбільш близьким до запропонованого способу є такий, що базується на зміні крутизни заднього фронту розподілу потужності лазерного випромінювання завдяки викривлення просторової структури випромінювання під час його фокусування сферичним дзеркалом [див. Автореферат дисертації Романа В.В. "Підвищення ефективності лазерної обробки використанням спеціальних систем фокусування на базі сферичних дзеркал." Київ, - 2001. с.10], що дозволяє в широкому діапазоні керувати швидкістю охолодження. Але наведений спосіб вимагає для кожного окремого виду обробки розрахунку просторових характеристик випромінювання та використання спеціальної фокусуючої системи, що не завжди зручно. В основу способу поставлено задачу удосконалення попереднього способу завдяки використанню лазерного пучка, переріз якого на поверхні обробки має еліптичну форму з розподілом потужності, близьким до Гауссового. Поставлена задача вирішується тим, що в способі керування швидкістю охолодження при лазерній обробці, що базується на зміні крутизни заднього фронту розподілу потужності лазерного випромінювання новим є те, що випромінювання формують у пучок еліптичної форми з розподілом потужності, близьким до Гаусового. Завдяки зміні напрямку відносного руху п учка та деталі можна керувати крутизною заднього фронту розподілу потужності пучка, а отже, й швидкістю охолодження. Як наслідок, значно розширюються технологічні можливості використання лазерів (відпал, відпустка, зміцнювання, аморфізація, мікролегування, наплавлювання). Суть способу пояснюється кресленням, де зображені розподіл потужності (фіг.1) й переріз пучка (фіг.2), розподіли потужності пучка вздовж різних напрямків (1-1, 2-2, 3-3, 4-4) руху випромінювання V1, V2, V3 , V4 (фіг.3), швидкості охолодження поверхні деталі V в залежності від напрямку руху п учка (фіг. ). Спосіб реалізують наступним чином. Лазерне випромінювання формується у п учок еліптичної форми з розподілом близьким до Гаусового. В залежності від бажаної швидкості охолодження промінь переміщається по деталі у визначеному напрямку. Як видно з фіг.3, при збільшенні кута між напрямком руху пучка та великою віссю його еліптичного перерізу призвело до зростання крутизни заднього фронту розподілу потужності і, як наслідок, до збільшення швидкості охолодження (фіг.4), досягаючи максимуму, коли велика вісь еліпсу перпендикулярна напрямку р уху (напрямок 4-4).