Спосіб лазерного пробивання отворів

Реферат: UA 75096 U UA 75096 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до технології лазерної обробки. Відомий спосіб лазерної пробивки отворів серією імпульсів [1]. Недоліком даного способу є невисока якість обробки. Найбільш близьким до корисної моделі по технічній суті і досягненню ефекту є спосіб лазерної пробивки отворів в шаруватих матеріалах серією послідовних імпульсів [2]. Недоліком даного способу є невисока якість пробитого отвору через розшарування матеріалу під час обробки, в якій не враховується кількість шарів і імпульсів, що викликає термічні напруження в зоні обробки. Задача корисної моделі - підвищення якості пробивки отворів. Поставлена задача вирішується завдяки тому, що спосіб лазерного пробивання отворів, який включає одержання отворів в шаруватих матеріалах за допомогою серії послідовних імпульсів, новим є те, що потужність серії імпульсів вибирають достатньою для пробивання одного шару, а число серій імпульсів вибирають рівним кількості шарів в матеріалі, причому пробивку починають з боку шару із матеріалу з більшою теплопровідністю. Корисна модель пояснюється кресленням, де на Фіг. 1 і 2 зображені схеми пробивки отворів. На кресленні позначено: 1 - пробитий отвір першим імпульсом, 2 - шаруватий матеріал, 3 перший шар в матеріалі, 4 - другий (наступний) шар в матеріалі, 5 - лазерний промінь, 6 фокусна лінза, 7 - пробитий отвір другим імпульсом. При пробиванні отворів 1 в шаруватих матеріалах 2 серією послідовних імпульсів потужність серії імпульсів вибирають достатньою для пробивання одного шару 3, а число серій імпульсів рівною кількості шарів 3, 4 і так далі в матеріалі 2, причому пробивку починають з боку шару із матеріалу на який буде більше затрачено потужності випромінювання. Для відомих матеріалів оброблюваних шарів 3 та 4 відповідно до їх теплофізичних та поглинаючих властивостей, вибирають оптимальні параметри випромінювання 5 лазерних імпульсів - енергію Е, тривалість , щільність потужності світлового потоку W р і число імпульсів η, а також умови фокусування - фокусна відстань F лінзи 6, достатні для пробивання отворів 1 заданої якості в кожному з шарів 3 та 4 в матеріалі 2. При цьому з відомих режимів пробивки отворів в матеріалах з низькою теплопровідністю (випаровування; випаровування з плавленням; плавлення з подачею газу) вибирають режими, відповідні пробиванню отворів з найменшою кількістю газової фракції в продуктах лазерної ерозії. І навпаки, для обробки шару матеріалу, що має низьку теплопровідність, використовують короткі імпульси лазерного випромінювання з високою щільністю потужності світлового потоку. Лазерну технологічну установку налаштовують на режим пробивки отворів в шарі з високою теплопровідністю (Е; W р; ; F) (Фіг. 1), шаруватий матеріал 2 розташовують на столі установки таким чином, щоб випромінювання було сфокусовано на шар з високою теплопровідністю, і виробляють пробивання отвору 1 серією з n1 імпульсів. Далі випромінювання перефокусовують на поверхню шару 4 лінзою 6 з фокусною відстанню F2 і обробляють отвір 7 в шарі 4 з низькою теплопровідністю (Е2; W р2; 2) (Фіг. 2). Після впливу першої серії імпульсів, що мають високу щільність потужності і малу тривалість, пробивають отвір 1 високої якості в теплопровідному шарі матеріалу, причому необхідні для цього невеликі порції енергії (через малої тривалості імпульсу) дозволяють виконати розмірну по глибині обробку, не руйнуючи матеріал шару 4. При обробці деталі другою серією імпульсів, що мають невелику щільність потужності світлового потоку при істотно більшій тривалості, руйнується шар 4 з низькою теплопровідністю в режимі плавлення-випаровування з утворенням невеликої кількості пари. Продукти руйнування цього шару витісняються із зони обробки при невеликих тисках, і це є причиною того, що матеріал цього шару не розшаровується, а верхній шар 3 "не підривається". Таким чином, дотримання порядку обробки, а саме: обробку ведуть кількома серіями імпульсів (по числу шарів), а починають обробку з шару, що має високу теплопровідність, забезпечує високу якість. Спосіб апробовано при пробиванні отворів Ø 0,6 мм в платах друкованого монтажу (шар з високою теплопровідністю - мідна фольга товщиною 0,05-0,1 мм; шар з низькою теплопровідністю - склотекстоліт СФ-2-35 товщиною 2 мм). Отвори пробивали на установці КПІ5 двома серіями імпульсів: перша серія складалася з 1 імпульсу: Е1 = 1 Дж; 1 = 100 мкс; W р1 = 2 2 108 Вт/см , друга серія - з 5 імпульсів Е2 = 5 Дж; 2 = 800 мкс ; W р2 = 106 Вт/см , причому F1 = 35 мм; F2 = 100 мм. Час пробивки одного отвору, склав 3 с (ƒ = 2 Гц), на його поверхні були відсутні розшарування склотекстоліти і підрив підкладки. При обробці плат з двостороннім монтажем пробивку виконували в два переходи: пробивали отвір у мідній фользі з одного боку плати, перевертали її і виконували весь цикл пробивки наскрізного отвору. Спосіб дозволяє отримувати в шаруватих матеріалах отвори високої якості. Джерела інформації: 1. Патент США № 3265855, кл 219-121, 1.04.63. 1 UA 75096 U 2. Стельмах М.Ф. Лазеры в технологии. - М.: Энергия, 1975. - С. 133. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 Спосіб лазерного пробивання отворів, який включає одержання отворів в шаруватих матеріалах за допомогою серії послідовних імпульсів, який відрізняється тим, що потужність серії імпульсів вибирають достатньою для пробивання одного шару, а число серій імпульсів вибирають рівним кількості шарів в матеріалі, причому пробивку починають з боку шару із матеріалу з більшою теплопровідністю. 2 UA 75096 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3