Лазерный мир

В.К. Сысоев1, А.А. Барабанов1, П.А. Вятлев1, Д.В. Сергеев // Журнал: Письма о материалах, Издательство: институт проблем сверхпластичности металлов ран (Уфа), 5 (1), 2015 стр. 7-10, УДК: 621.373.826

Экспериментально исследованы физико-химические свойства кромки отверстия перфорированных лазерным излучением металлизированных полимерных пленок экранно-вакуумной тепловой изоляции космических аппаратов. Уровень пылевыделения и прочностные характеристики  перфорированных пленок удовлетворительны для применения в космических системах.

Описание на английском языке:

Physical and chemical properties of the metallized polymeric films punched by laser radiation

Sysoyev v.K.1, barabanov a.A.1, vyatlev p.A.1, sergeyev d.V., Federal state unitary enterprise ngo of s.A.Lavochkin

Experimentally studied physicochemical properties of the edges of the holes of the perforated laser radiation metallized polymer films screen-vacuum heat insulation spacecraft. Research of physical and mechanical properties of films and assessed their level of dust emission after perforation.

Лазерная перфорация материалов является одной из высокоэффективных технологий обработки материалов [2,3]. Лазерная перфорация пленок ЭВТИ по сравнению с другими методами имеет ряд неоспоримых преимуществ: значительно увеличивается производительность, увеличивается точность перфорирования, метод позволяет оперативно регулировать диаметр и шаг отверстий.
Одним из  требований, предъявляемых к  пленкам после процесса лазерной перфорации, является минимальное загрязнение поверхности. Поскольку в  состав материала входят полимеры, такие как полиимид  и  полиэтилентерефталат, процесс их испарения сопровождается интенсивной деструкцией, с выделением большого количества углеродосодержащих продуктов, что приводит к загрязнению поверхности пленок. Степень загрязнения прямо пропорциональна объему (массе) испаренного вещества.
Вырезание лазерным пучком, сфокусированным в  точку, позволяет максимально снизить объем испаряемого материала и степень загрязнения пленки и использовать существующие сканирующие лазерные системы.
Проблема процесса перфорации пленок ЭВТИ волоконным лазером заключается в  том, что  алюминиевый слой и  полимерная основа довольно плохо поглощают лазерное излучение с  длиной волны 1,062 мкм и  имеют различную температуру испарения. По предварительным оценкам, процесс перфорации отверстия происходит при  комбинированном воздействии лазерного излучения и  плазмы испаренного материала на  алюминиевый и  полимерный материалы. Под  воздействием лазерного излучения происходит испарение и образование плазмы алюминия, энергия от  которой посредством теплового и кинетического воздействия в совокупности с энергией лазерного излучения приводит к  нагреву и  деструкции полимерной основы, что  позволяет вырезать отверстия, но приводит к образованию нагара на краях отверстий.

Следующим этапом исследования профиля кромки отверстия перфорированной лазерным излучением металлизированной полимерной пленки ПМ-1-ЭУ-ДА было измерение геометрии с  помощью щуповой системы MarSurf. Данная система позволяет получать профиль поверхностей объектов с  точностью до  0,8 нм. Из  результатов измерения можно сделать следующие выводы: произошло искривление формы пленки, максимальное значение которого составляет 21 мкм; ширина зоны с нагаром составляет порядка 150 мкм; высота утолщения пленки на краю отверстия составляет около 10 мкм.
Дальнейшим этапом исследований перфорированных лазерным излучением металлизированных полимерных пленок ЭВТИ было измерение на  пылевыделение, то есть влияние углеродосодержащих кромок отверстий на качество готовых пленок при вибровоздействии.
Образцы представляли собой фрагменты материалов размером 460х200мм.
После обеспыливания пылесосом и  протирки внутренней поверхности камеры влажной салфеткой, образец устанавливался в рамку в замкнутой камере и осуществлялась продувка камеры воздухом от пульта высокого давления с чистотой 6-го класса (35 частиц размером 0,5 мкм в  литре воздуха). По  истечении 15 минут чистота внутренней полости камеры доводилась до 8—30 частиц размером 0,5 мкм в литре воздуха.

Полное содержание статьи: http://lettersonmaterials.com/Upload/Journals/710/7-101.pdf