Спосіб обробки матеріалів лазерним випромінюванням

Реферат: Спосіб обробки матеріалів лазерним випромінюванням, переважно з низькою поглинальною здатністю, при якому на оброблювальну поверхню заготівки наносять шар речовини з високим коефіцієнтом поглинання і цей шар переміщують поперек лазерного променя. Як шар речовини використовують фольгу, яку розміщують між оптичною системою та оброблювальною поверхнею заготівки, а лазерний промінь направляють на фольгу та оброблюють в ній отвір, через який виконують обробку заготівки. UA 103184 U (12) UA 103184 U UA 103184 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до області машинобудування і може бути використана в операціях лазерної обробки виробів із прозорих матеріалів для підвищення ефективності обробки матеріалів лазерним променем в режимі розмірного видалення матеріалу (отвори, щілини, пази). Відомий спосіб обробки матеріалів лазерним випромінюванням, при якому на поверхню заготівки в межах зони лазерного опромінення наносять дзеркальне покриття з отворами (пробілами) в місцях розташування оброблювальних елементів, розміри яких дорівнюють розмірам елементів в заготівці [1]. Недоліком відомого способу є те, що з його застосуванням не підвищується поглинальна здатність в зонах опромінення, а зменшується за їх межами, тобто при локалізації променя в межі окремого оброблювального елементу буде така ж ефективність обробки, як і з використанням відомого способу. Найбільш близьким аналогом є спосіб обробки матеріалів лазерним випромінюванням [2], при якому на оброблювальну поверхню заготівки наносять шар речовини з високим коефіцієнтом поглинання, причому для підвищення ефективності обробки поглинальний матеріал обирають з температурою плавлення вищою, ніж температура фазового перетворення оброблювального матеріалу. Для формування порожнин більшого розміру, ніж поперек лазерного променя на оброблювальній поверхні передбачено переміщення поглинальної речовини поперек лазерного променя. Недоліком цього способу є те, що шар поглинальної речовини наносять на поверхню заготівки, яка протилежна тій, зі сторони якої виконується опромінення. В основу корисної моделі поставлена задача підвищення ефективності лазерної обробки заготівок із прозорого для опромінення матеріалів. Поставлена задача вирішується тим, що в способі обробки матеріалів лазерним випромінюванням, переважно з низькою поглинальною здатністю, при якому на оброблювальну поверхню заготівки наносять шар речовини з високим коефіцієнтом поглинання і цей шар переміщують поперек лазерного променя, згідно з корисною моделлю, як шар речовини використовують фольгу, яку розміщують між оптичною системою та оброблювальною поверхнею заготівки, а лазерний промінь направляють на фольгу та оброблюють в ній отвір, через який виконують обробку заготівки. Суть корисної моделі, що пропонується, та її етапи пояснюється кресленням на фіг. 1 - фіг. 3. На поверхню заготівки 2 із матеріалу, що має низький коефіцієнт поглинання випромінювання вибраної довжини хвилі λ, (прозорий або з дзеркальною поверхнею), першим імпульсом наносять поглинальний шар із матеріалу, що має високий коефіцієнт поглинання для випромінювання з λ. Для цього над поверхнею заготівки 2 розташовують фольгу 1 із вибраного матеріалу (фіг. 1) та виконують її опромінення (перехід І) з інтенсивністю, рівень якої достатній для наскрізного руйнування фольги в режимі "плавлення-випаровування". Розплавлена фракція матеріалу фольги тиском її парової складової переноситься в сторону заготівки та упроваджується в її матеріал, створюючи островки сумісного переплаву 3 в зоні оброблювального елементу. Енергією наступного імпульсу випромінювання (фіг. 2), який проходить через отвір dф в фользі 1, виконується формування оброблювального елементу d в матеріалі заготівки 2 внаслідок її поглинання на островках переплаву (перехід II) та його випаровування. Якщо сформований елемент після обробки одним імпульсом не досягає заданої глибини h, а на дні отвору не залишилося островків сумісного переплаву матеріалів фольги та заготівки, то фольгу необхідно пересунути над поверхнею на крок S > dф (фіг. 3) та виконати опромінення фольги 1 для виконання переносу її матеріалу 3 на дно лунки (перехід І) і далі повторюють перехід II. Таку послідовність переходів повторюють до досягнення глибини отвору заданого значення. Якщо оброблювальний елемент має поперек більший ніж розмір променя на поверхні заготівки, то для його формування необхідне додаткове переміщення променя по її поверхні разом з фольгою в перервах між імпульсами. За розробленим способом були оброблені наскрізні отвори Ø0,5 мм в скляних блоках (оптичне скло К-8) товщиною 12 мм, зовнішня поверхня яких мала шорсткість Ra < 0,016 мкм. Для нанесення поглинального покриття використали фольгу товщиною 0,05÷0,10 мм із танталу та нержавіючої сталі (лезо для гоління Shick). Режими реалізації операції: імпульсна енергія випромінювання 8 Дж, тривалість імпульсу 80 мкс, кількість імпульсів 32, лінза з фокусною відстанню 80 мм. Тривалість операції 78 с при частоті надходження імпульсів 0,4 Гц. 1 UA 103184 U Джерела інформації: 1. Патент Франції № 2297143 В23К 26/00, В44С 1/22 1976 р. 2. А.с. № 409486 B28D 1/14 (СРСР) 1971 р. 5 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 Спосіб обробки матеріалів лазерним випромінюванням, переважно з низькою поглинальною здатністю, при якому на оброблювальну поверхню заготівки наносять шар речовини з високим коефіцієнтом поглинання і цей шар переміщують поперек лазерного променя, який відрізняється тим, що як шар речовини використовують фольгу, яку розміщують між оптичною системою та оброблювальною поверхнею заготівки, а лазерний промінь направляють на фольгу та оброблюють в ній отвір, через який виконують обробку заготівки. 2 UA 103184 U Комп’ютерна верстка О. Гергіль Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3