In 1917, A. Einstein, studiind echilibrul dintre sistemele energetice și radiația nucleară, a sugerat că undele luminoase sunt strict lungime definite pot fi atinse prin emisie stimulata de atomi și molecule. Această prevedere a servit drept bază pentru crearea unei noi direcții de știință și tehnologie - electronică cuantică. Electronica cuantică studiază diferite efecte asociate producției și aplicării oscilațiilor electromagnetice în domeniul optic.
În 1940, omul de știință sovietic VA Fabrikant a confirmat mai întâi experimental poziția lui A. Einstein asupra emisiei forțate de atomi și molecule ale materiei.
În URSS, N. G. Basov și Prokhorov au fost create centimetru lasere și amplificatoare valuri și gama decimetru, iar în 1960, a fost proiectat de către primul generator cuantic optic (laser), în care un rubin sintetic a fost folosit ca mediu de lucru . Oamenii de știință i-au dat numele de "laser". Termenul "laser" constă din primele litere ale cuvintelor din limba engleză, ceea ce înseamnă "amplificarea luminii prin radiație forțată". În 1961, a fost creat un laser cu un corp de lucru activ compus dintr-un amestec de heliu și argon.
JAG, indiferent de designul său, conține următoarele elemente principale:
- un corp (substanță) de lucru format din atomi sau molecule, cu ajutorul căruia se poate crea o emisie stimulată (inversarea populației);
- după tipul de substanță de lucru utilizată, laserele pot fi solide, gaze, lichide și semiconductoare;
- un sistem care permite obținerea emisiei stimulate (inversiune); - acest sistem se numește sistemul de pompare;
- în laser sunt utilizate următoarele tipuri de pompare: optice - datorită iradierii materiei printr-un flux luminos puternic; electric - datorită trecerii prin substanța unui curent electric;
- chimic, atunci când radiația stimulată apare datorită reacției chimice în care participă corpul de lucru;
- un rezonator optic, care servește la efectuarea interacțiunii radiației cu o substanță activă și energia este scoasă din particule;
- dispozitive de ieșire a energiei din rezonator; un sistem de control pentru concentrația de energie și poziția spațială a fasciculului de lumină rezultat;
- sisteme speciale asociate cu aplicarea specifică a laserului.
Schema de prelucrare a unei piese de prelucrat cu un generator cuantic optic solid (laser) este prezentată în Fig. 17. O tijă din material de lucru este plasată între două oglinzi. Prima reflectare în oglindă a tuturor razele care se încadrează pe ea, iar cea de a doua oglindă, permițând energiei să treacă (energie utilă), și este adesea reflectată în interiorul mediu de lucru (tija) este translucid. Această parte a energiei servește la implicarea în generarea de noi porțiuni ale substanței active. Energia utilizată pentru pomparea unei lămpi flash de evacuare a gazului, care, pentru o mai mare eficiență a radiației substanței de lucru (cristal) este plasat împreună cu ea în interiorul carcasei de reflexie, care are o secțiune transversală în formă de elipsă. Atunci când introducerea lămpi și cristal de la focarele elipsei sunt cele mai bune condiții de iluminare uniformă a cristalului. Lampa de bliț este alimentată de o baterie de condensatoare specială de înaltă tensiune.
Cea mai importantă proprietate a radiației laser este aceea că poate fi concentrată pe o suprafață mică și, astfel, creând o concentrație mare (densitate) de energie, obține temperaturi ridicate. Această proprietate a radiației laser este utilizată pentru prelucrarea eficientă a materialelor atât în industria construcțiilor de mașini, cât și în industria de reparații.
Fig. 17. Schema de prelucrare a pieselor cu fascicul laser:
a - arbore; b - garnituri cilindrice; c - starea neoperatorie a substanței (rubin sintetic, granat de ytriu-aluminiu, sticlă de neodim) în miezul laserului; r este starea activă a substanței (inversiune) datorată pompării, pe măsură ce substanța trece prin substanță; d - starea de lucru a substanței active în miezul laserului; 1 este un corp reflexiv; 2 - oglindă reflectoare; 3 - tija de substanță de lucru; 4 - lampă de descărcare cu descărcare în gaz (lampă pompă); 5 o oglindă translucidă; 6 - rază laser; 7 - oglindă pentru schimbarea direcției fasciculului laser; 8 - lentila de focalizare; 9-chuck a mașinii; Cilindru cu 10 cilindri; Suprafața externă (sau internă) a piesei de prelucrat cu un fascicul laser; 12 - cablul; 13 - sursa de curent; 14 atomi ai substanței active
Procesul de interacțiune cu laser cu elementele materiale pot fi condiționat împărțite în mai multe etape: absorbția luminii, încălzirea materialului fără distrugerea, distrugerea materialului sub forma de topire, evaporare, ejectarea particulelor topite, răcirea materialului după expunerea este terminată.
Tratarea cu laser a suprafețelor pieselor se bazează pe capacitatea radiației laser de a crea o densitate mare a fluxului de căldură pe o suprafață mică a suprafeței, ceea ce face posibilă încălzirea sau topirea aproape orice material intens. Cu radiații laser este posibil să se producă tratament termic, suprafață, aliere, pulverizare, sudare de piese.
Fig. 18. Dependența tipului de tratament cu laser asupra raportului dintre timpul de acțiune al fasciculului laser și puterea radiației laser
Concentrația ridicată de energia de intrare a radiației laser și localizarea efectelor sale pe suprafața piesei permit elimina practic piesele de flambare (expuse la căldură doar o zonă de suprafață parte masă neîncălzit în sine) și pentru a efectua încălzirea suprafeței piesei la o viteză mare, cu un timp foarte mic de expunere a fasciculului laser. Având în vedere lipsa de acțiune mecanică pe suprafața tratată și posibilitatea de a furniza razei laser prin intermediul unor sisteme optice speciale la toate suprafețele pieselor care urmează să fie prelucrate, este recomandabil să se supună unui tratament cu laser partea cea mai fragilă.
Abilitatea de a regla parametrii procesării laserului într-o gamă largă de moduri permite obținerea structurilor stratului de suprafață cu proprietăți dorite: duritate, rezistență la uzură, rugozitate.
În funcție de timpul de expunere al radiației laser la material și puterea radiației, diferite efecte apar din interacțiunea radiației cu suprafața piesei (figura 18).
Raza laser poate fi redusa si produc durificare a suprafețelor de garnituri cilindru, arbori cotiți și arbori cu came, fațete ale supapelor, arbori și alte componente ale trenului de lucru - sugerat de V. Frolov.
La Categorie: - Reparatii auto KAMAZ