Проблема получения малых и сверхмалых отверстий в твердых материалах

В результате изменения хода лучей в районе фокуса оптической системы меняется и форма отверстий. В сходящемся пучке лазерного излучения отверстия имеют коническую форму, а в расходящемся – цилиндрическую [6].При сходящемся потоке излучение распространяется вдоль стенок отверстия ипрактически не падает на них. В этом случае стенки плавятся из-за теплопроводности при действии горячих паров иматериал заготовкииспаряется.При расходящемся потоке в результате непосредственного поглощения стенкамиотверстия лазерного излучения наблюдается их интенсивное плавление. Доля удалений материала в жидкой фазе возрастает, однакоиз-за расфокусировки потока на дне лункиснижается плотность мощности излучения, и соответственно уменьшается глубина отверстия.Рисунок 1 - Формы отверстий при изменении места расположения фокального пятнаГеометрические параметры отверстий зависят от фокусного расстояния линзы, фокусирующей излучение. Использование линз с более коротким фокусным расстоянием обеспечивает получение более глубоких отверстий меньшего диаметра. Как правило, на практике используются линзы с фокусным расстоянием 30...50 мм[6].В таблице 3 приведены параметры и технологические показатели лазерного прошивания отверстий в различных материалах.Таблица 3 - Технологические показатели прошивания отверстий в различных материалах с помощью лазерного излученияМеталлТолщина,ммДиаметр отверстия, ммВремяимпульса,мсЭнергияимпульса,ДжВходногоВыходногоНержавеющая сталь0,90,50,252,355,9Молибден0,50,250,22,03,3Вольфрам0,50,20,152,03,3Никелевая сталь1,780,30,220,816,0Тантал1,60,3од2,428,0Медь0,80,20,22,254,9Магний1,60,40,32,03,3Для получения особо точных отверстий наиболее лучшими являются режимы с обеспечением соотношенияh/d < 1. В данном случае обработка ведется преимущественно путем испарения при небольшом удельном выносе материала. Также минимально количество жидкой фазы на стенках отверстия.Из-за специфики лазерной обработки ее использование ограничено лишь деталями с толщиной стенок не более 5... 12 мм.Сложной проблемой для производства является выполнение в крупногабаритных заготовках большого количества отверстийдиаметром менее 1 мм. В качестве примера рассмотрим трубудля противопожарной системы самолета из нержавеющей стали длиной до 3 м с серией отверстий диаметром 0,7...0,9 мм. По сравнению с традиционным сверлением выполнение подобных отверстий на лазерном станке с числовым программным управлением (ЧПУ) позволяет отказаться следующих операций: разметка, зенкерование входной части отверстия и снятие заусенцев на внутренней поверхности трубы. Также использование ЧПУ значительно снижается вспомогательное время, сокращает машинное время обработки, увеличивает скорость позиционирования. Поэтомупроизводительность обработки существенно возрастает. Использование системы ЧПУ обеспечивает быстрый переход с одного типоразмера деталей на другой, а также изменение схемы нанесения отверстий [6].Производственные трудности возникают при выполнении отверстий диаметром менее 30 мкм в диафрагмах из танталовой, вольфрамовой, медной и молибденовой фольги. Традиционная технология выполнения таких отверстий - накалывание фольги пуансоном с последующим полированием до вскрытия отверстия илитравлением в кислотах. Данная технология имеет большие затраты ручного труда и низкую производительность. Данные недостатки отсутствуют при использовании лазерного метода выполнения отверстий. В вольфрамовой и танталовой фольге толщиной 50 мкм отверстия диаметром 8 и 13 мкм выполняютсяза1...2 мин одиночным импульсом с энергией Е = 0,1...0,2 Дж. Также в молибденовых заготовках толщиной 150 мкм могут быть получены качественные отверстия диаметром 20...30 мкм. По сравнению с ранее использовавшейся электроэрозионной технологией прошивания таких отверстий лазерный метод повысил производительность обработки в 10 раз[6].ЗаключениеВ данном реферате рассмотрены традиционные и давно известные методы получения отверстий малых диаметров: сверление по кондуктору, кернование с последующим сверлением, пробивание в штампах.Один из разделов посвящен электроэрозионным методам получения отверстий.Подробно описано лазерное сверление отверстий: приведены его типы, указаны основные преимущества и недостатки. Рассмотрены основные параметры лазерного сверления.Список литературыЕгоров М.Е. (1976) Технология машиностроения. Учебник для втузов. – М.: Высшая школа, 1976.Григорьянц А.Г., Шиганов И.Н., Мисюров А.И. Технологические процессы лазерной обработки: Учеб. пособие для вузов/Под ред. А.Г. Григорьянца. - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. -664 c.Вакс Е.Д., Миленький М.Н., Сапрыкин Л.Г. Практика прецизионной лазерной обработки Москва: Техносфера, 2013. — 696 c.Бесполудин В.В. ЛАЗЕРНОЕ СВЕРЛЕНИЕ ОТВЕРСТИЙ В ТВЕРДЫХ ПОВЕРХНОСТЯХ // Молодежный научный форум: Технические и математические науки: электронный сборник статей по материалам XXXIII международной студенческой научно-практической конференции № 4(33). URL: https://nauchforum.ru/archive/MNF_tech/4(33).pdf (дата обращения: 11.01.2020)Электроэрозионные методы обработки глубоких прецизионных отверстий в деталях авиационных двигателей. A. К. Алтынбаев, B. А. Гейкин, НТЦ «НИИД» ФГУП Московское машиностроительное производственное предприятие «Салют»/ Металлообработка научно-производственный журнал №6(18) / 2003, стр.47-49Киселев, М. Г. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов [Электронный ресурс] : [конспект лекций для специальностей 1-52 02 01 "Технология и оборудование ювелирного производства" и 1-38 01 01 "Механические и электромеханические приборы и аппараты"] / М. Г. Киселев, А. В. Дроздов ; Белорусский национальный технический университет, Кафедра "Конструирование и производство приборов". - Минск: БНТУ, 2009.