Сварка - [13]

Шрифт
Интервал

Таким образом, зеркала оптического резонатора выделяют в пространстве определенное направление, вдоль которого реализуются наиболее благоприятные условия для развития фотонных лавин. Это и есть направление лазерного луча, который выходит из резонатора через одно из зеркал. Для облегчения процесса выхода одно из зеркал делают частично прозрачным для лазерного излучения.

Принципиальная схема лазера проста и показана на рисунке 13.

Теперь осталось ответить на вопрос о монохроматичности лазерного излучения.

По-гречески – «монос» означает «один», а «хромос» значит цвет. Таким образом, монохроматичность означает, что луч лазера – одноцветный. В физическом плане высокая монохроматичность проявляется в том, что луч лазера имеет практически одну длину волны. Элементарные волны света («волновые цуги») кроме монохроматичности идеально когерентны, т. е. распространяются в одном и том же направлении, имеют одинаковую длину волны и находятся в фазе друг с другом.

Высокая степень когерентности позволяет сфокусировать лазерный луч в пятно, равное длине волны излучения – т. е. порядка 1–10 микрон.

Если мощность лазера, например на основе СО>2–1 кВт, сфокусировать на площадке диаметром в 1 мм, то получим интенсивность лазерного луча 10>5 Вт/см>2.

Эта очень высокая концентрация тепловой энергии позволяет испарять все земные элементы и естественно сваривать при определенных условиях металлы. Современные лазерные установки способны выстреливать эту колоссальную мощность за доли секунды в импульсе.

Остается добавить, что в качестве активных сред можно использовать:

• кристаллы (искусственные или естественные);

• специальные стекла;

• полупроводники;

• жидкие среды (растворы специальных красителей);

• газовые среды.

В соответствии с используемой активной средой лазеры подразделяют на твердотельные, жидкостные и газовые.


Рис. 13.

Принципиальная схема оптического лазера:

1 – активный элемент;

2 – непрозрачное зеркало;

3 – полупрозрачное зеркало;

4 – устройство накачки.


Вернемся к рисунку 13. Для чего используется накачка и что это такое? Когда говорят о накачке, то подразумевают введение энергии извне внутрь квантовой системы для возбуждения энергетических уровней, о чем говорилось выше. Можно еще сказать, что накачка необходима для возбуждения активной среды лазера.

Энергетическая накачка активных элементов лазера производится в импульсном или постоянном режиме. В импульсном режиме используются специальные лампы-вспышки, а в постоянном режиме – специальные лампы-осветители.

В сварочной технике применяют, в основном, твердотельные лазеры на кристаллах неодима с гранатом, неодимовых стеклах, на кристаллах рубина. В них применяется оптическая накачка с помощью ксеноновых ламп.

Используются для сварки и газовые лазеры. Мощные газовые лазеры изготавливают на основе газовых смесей с применением углекислого газа – СО>2. Для газовых лазеров применяют в качестве энергетической накачки электрический высоковольтный разряд.

Оборудование для лазерной сварки и резки:

• высоковольтный выпрямитель для питания ламп накачки;

• блок конденсаторов;

• блок поджига газового разряда;

• собственно лазерная головка (активный элемент, отражатель, лампы накачки);

• оптическая система для фокусировки, юстировки (настройки) и наблюдения;

• система охлаждения установки;

• система перемещения, фиксации и контроля свариваемых деталей;

• система защиты персонала от действия лазерного излучения.

На рисунке 14 представлена схема оптической системы лазерной головки. Резонатор лазера образован двумя сферическими зеркалами (1). Между зеркалами резонатора расположены два соосно установленных осветителя, состоящих из активного элемента (2), импульсной лампы накачки (3) и осветительной камеры (4) в виде стеклянного цилиндрического блока. Излучение проходит через линзы (5, 12, 13) телескопической системы, позволяющей изменять расходимость луча лазера.

Зеркалом (7) излучение направляется на объектив (8), который фокусирует его на поверхность обрабатываемых деталей (10). Защитное стекло (9) предохраняет объектив от загрязнения продуктами взаимодействия излучения с материалом свариваемых деталей. Наводка излучения и визуальный контроль места сварки осуществляется встроенной оптической системой (6). Осветитель (11) служит для освещения места свариваемых деталей.


Рис. 14.

Схема лазерной установки

Преимущества лазерной технологии:

• высокая концентрация энергии в пятне нагрева на малой площади (доли миллиметра) позволяет сваривать миниатюрные детали с толщиной кромок от 50 микрон и выше, а также сваривать термочувствительные элементы;

• малое поперечное сечение сфокусированного луча при достаточно больших расстояниях от лазерной головки до свариваемой детали позволяет производить сварку в труднодоступных местах;

• уникальное свойство лазерного излучения проходить через твердые, прозрачные для луча материалы, позволяет производить сварку в вакууме, в газовых защитных средах;

• импульсный и непрерывный режимы излучения позволяют подводить в зону сварки строго дозированное количество энергии;

• высокая стерильность процесса сварки и отсутствие вредных выделений;


Еще от автора Евгений Анатольевич Банников
Библиотекари – тоже люди

Всем поклонникам вселенной «Метро 2033» посвящается…


Новая жизнь старых вещей

Как вы относитесь к старым вещам? Вещь, прослужившую нам какое-то время, жаль выбрасывать. И не потому, что на покупку новой нужно найти средства. Вещи, которые находились рядом,– дороги нам чем-то неуловимым, как будто уходит старый друг. Они свидетели тех времен, когда мы были моложе, вместе с ними мы переживали неприятные и счастливые моменты.Но вещи выходят из моды, ветшают, приходят в негодность. А мы сносим их на чердаки, в подвалы и на балконы, не решаясь выбросить и не представляя, как можно их использовать.


Дача. Что и как можно построить?

 Каждый владелец дачного участка мечтает превратить его в райский уголок. А это можно сделать, лишь ответив на все многочисленные вопросы, возникающие при воплощении проекта застройки в жизнь.Как устроить на территории участка альпийскую горку, бассейн с каскадом, газон с зелеными вазами? Где и как правильно проложить дорожки, сделать пандусы, лестницы? Какой материал можно при этом использовать? И вообще – с чего начинать?На эти и многие другие вопросы вам поможет ответить данная книга, претендующая стать настольной для каждого застройщика.


Дача. Что и как можно вырастить?

Дача: Что и как можно вырастить?.В книге, которую мы предлагаем читателю, мы постарались собрать все советы и рекомендации, которые помогут сделать урожайным ваш участок.Вы узнаете о том, как расположить различные культуры на участке, как удобрять землю, как правильно устроить грядки и где разместить плодовые деревья.


Электричество дома и на даче

Описаны устройство и технология монтажа и ремонта электропроводок, воздушных и кабельных линий, домашнего электрооборудования.Книга поможет устранить неисправности в электропроводке и произвести подключение к источнику питания дачного домика, наладить освещение, установить и отремонтировать розетки, осветительные и отопительные приборы, наладить энергоснабжение гаража и мастерской.


Резьба по дереву

Дерево по-прежнему является самым востребованным материалом. Деревянные украшения в строительстве не потеряли своей актуальности, а хороший плотник – такая же редкость, как и хороший печник. Изучив принципы изготовления различных конструкций из дерева, вы вполне сможете самостоятельно изготовить бочку и резные наличники, простую разделочную доску, отремонтировать старый стул или сделать новый с резными ножками и спинкой, украсить двор своего дома или дачи, используя подручный деревянный материал или даже соорудить более сложные и по-настоящему художественные строения – небольшой арочный мостик, оригинальное крыльцо и еще многое другое.


Рекомендуем почитать
Pokemon Go. Как играть и где искать покемонов

Покемоны захватили мир! Pokemon Go в мгновение ока стало самым топовым приложением, а миллионы людей вышли в город на охоту за карманными монстрами.Вы уже скачали игру и теперь жаждите узнать, как быстрее всех повысить уровень, наконец-то сражаться на стадионах и ловить самых редких и сильных покемонов?В книге есть ответы на огромное количество ваших вопросов! От настройки гаджета под игру и ловли первого Пикачу до получения удвоенного количества опыта и использования приманок. В книге есть много иллюстраций, которые помогут вам быстро сориентироваться в игре.Станьте самым лучшим игроком быстрее всех и… поймайте их всех!


Практичный летний душ и туалет на даче

В этой книге речь пойдет о двух строениях, без которых невозможен полноценный, а тем более комфортный отдых за городом. Недаром дачники называют туалет объектом номер один, а практичный и удобный душ просто незаменим в жаркие дни. Конечно, для туалета и душа можно приобрести готовые кабинки в специализированных местах. Однако для творческой натуры возведение любого сооружения своими руками, будь то дачный дом или какая-либо дворовая постройка, – это отличный способ проявить свою фантазию и смекалку. Издание содержит не только советы по устройству того или иного типа душа или туалета, но и рекомендации для начинающих строителей, касающиеся правил проведения различных работ.


Бисерная вышивка: Практическое руководство

Бисерная вышивка – это увлекательнейшее занятие. Освоив ее, вы сможете создавать совершенно уникальные вещи. Бисером можно украсить платье и костюм, расшить сумочку и косметичку. Прекрасным подарком для близких и друзей будет изготовленный своими руками сувенир с бисерной вышивкой – панно, кулон, брошь, футляр для мобильника.Опытные мастерицы вышивают бисером сложнейшие картины и даже иконы.


Мир лесных растений

В книге рассказывается о растительном мире лесов средней полосы нашей страны: деревьях, кустарниках, травах, мхах, лишайниках и грибах. Особое внимание уделено главным лесообразующим древесным породам, к которым относятся сосна, дуб, ель, липа, береза. Описаны малоизвестные особенности строения и жизни лесных растений, их сезонное развитие и распространение. Приведены сведения о полезных свойствах лесных растений, их практическом использовании.


Одежда для собак. Одежда, обувь и украшения

Предлагаемая вниманию читателя книга – это популярное пособие по шитью и вязанию одежды для собак, которая поможет защитить их от холода и зноя. В книге приводится подробное описание построения выкроек, рассказывается о типах тканей, технике вязания на спицах и крючком. Книга хорошо иллюстрирована, прочитав ее, предметы гардероба изготовит даже человек, который до этого не был знаком с техникой шитья и вязания.


Парихмахерское дело

В книге рассказывается история главного героя, который сталкивается с различными проблемами и препятствиями на протяжении всего своего путешествия. По пути он встречает множество второстепенных персонажей, которые играют важные роли в истории. Благодаря опыту главного героя книга исследует такие темы, как любовь, потеря, надежда и стойкость. По мере того, как главный герой преодолевает свои трудности, он усваивает ценные уроки жизни и растет как личность.


Ковка

Единственное полное руководство по художественным изделиям методом ковки от признанного мастера работ с металлами Александра Георгиевича Навроцкого.Книга предназначена для студентов, обучающихся по специальности «Технология художественной обработки материалов», и тех, кто желает порадовать себя и своих близких красивыми изделиями из металла, изготовленными самостоятельно.