Применение импульсно-периодического режима для повышения эффективности лазерной обработки

Abstract

Целью настоящей работы является оценка применения импульсно-периодического режима для повышения эффективности лазерной обработки. Лазерные технологии нашли широкое применение в процессах обработки материалов для придания им заданных поверхностных свойств, а также для резки листовых материалов с высокой точностью. Несомненный интерес представляет применение комплексной обработки, в первую очередь изношенных поверхностей, включающей формирование слоя путем газопламенного нанесения порошковой смеси определенного состава и последующего лазерного оплавления. Важной задачей для повышения эффективности применения лазерных технологий в машиностроении является увеличение мощности лазерных установок. В настоящее время в технологических процессах, использующих лазеры c большой средней мощностью (более 100 Вт), нашли применение только источники, работающие в двух режимах – непрерывном и импульсно-периодическом (И-П) с частотой повторения импульсов от единиц до сотен герц и длительностью в пределах десятков-сотен микро- и даже миллисекунд. С другой стороны, экранирующий эффект образующегося плазменного облака при процессах лазерного легирования, наплавки, сварки снижает эффективность обработки в некоторых случаях до 50 % в зависимости от состава плазмы и длины волны лазерного излучения. Высокочастотные И-П лазерные системы с большой средней мощностью, работающие в режиме модуляции добротности, позволяют реализовать принципиально другой механизм взаимодействия излучения с веществом – абляцию, обеспечивающую локальность выделения энергии не только в пространстве, но и во времени. Проведенный анализ показал, что И-П режим работы лазера для большинства процессов обработки намного лучше и эффективнее, чем непрерывный режим, с энергетической точки зрения. На основе наших разработок можно говорить о возможности реализации лазерных систем, работающих в высокочастотном И-П режиме с большой средней мощностью – выше сотен ватт.