Лазерный мир

Казаков И.Е., Бессонов Д.А., Соколова Т.Н., Сурменко Е.Л. // Научный альманах · 2021 · N 4-2(78)

Разработан процесс взаимодействия лазерного излучения пикосекундного диапазона с капиллярами из стекла марки C52-2. Определена предельная частота следования пакетов импульсов пикосекундного излучения – 900 кГц, при частоте внутри пакета-50 мГц

Стекло широко применяется в аэрокосмический технике, приборостроении, аналитической и измерительной технике, электротехнике и электронике, медицине, а также в микро- и нанотехнике. Стекло и стеклокерамика благодаря таким свойствам, как стойкость к высоким температурам, коррозионно- и износостойкость, химическая устойчивость и биологическая совместимость, во многих случаях успешно заменяют металлические материалы.

Стеклянные капилляры используются: для изготовления герконов, где капилляр является защитной камерой, для соединения капиляров качестве заготовки для изготовления фотонно-кристалических волокон, активированных иттербием и эрбием для производства волоконных лазеров, для изготовления ртутных градусников и ртутных барометров, а также в медицинской и в химической промышленности.

При соединении капилляров из стекла одним из самых перспективных способов является лазерная сварка короткоимпульсным лазерным излучением, обладающим исключительно высокой гибкостью, поскольку лазерным лучом можно управлять во времени и в пространстве, а также точно дозировать и регулировать энергию излучения [1].

В работе представлены результаты разработки технологического процесса сварки тонкостенных капилляров из стекла марки C52-2 ОСТ 11-027.010- 75 пикосекундным лазерным излучением. Стекло марки C52-2 – электровакуумное бесцветное стекло молибденовой группы для спая с коваром и молибденом [2-4].

Для сварки капилляров использована установка на базе лазера на АИГ с диодной накачкой и синхронизацией мод мощностью 6 Вт с длительностью им- пульса 7пс, длиной волны 1064 нм, работающего в пакетном режиме с частотой следования импульсов в пакете 50 МГц и частотой следования пакетов до 100 кГц. Фокусировка излучения осуществлялась сканатором фирмы Raylase.

Основной мотивацией для использования ультракоротких пикосекундных лазерных импульсов при сварке стеклянных капилляров является снижение негативного теплового воздействия на материал.

Для перемещения луча применяются сканаторы, управление процессом происходит при помощи программного обеспечения. В отличие от электронного луча, дуги и плазмы на лазерный луч не влияют магнитные поля свариваемых деталей и технологической оснастки. Это обеспечивает получение отличного качество сварного соединения детали.

В процессе лазерной сварки расплавляется маленький объем материала благодаря высокой энергии, сконцентрированной в одной точке, тем самым материал в околошовной зоне в меньшей степени подвергается нагреву. При лазерной сварке материал быстро нагревается и быстро остывает, что обеспечивает минимальные концентрации напряжений в сварной конструкции. При лазерной сварке сварные соединения имеют высокую прочность и технологичность сварного шва.

При использовании импульсного лазерного воздействия пикосекундной длительности с интенсивностью излучения, превышающей порог холодной абяции, негативные термические последствия практически удается исключить. Вследствие этого, микрообработка с применением импульсного пикосекундного лазерного излучения фактически не сопровождается никакими температурными побочными эффектами, обусловленными непосредственным переходом энергии излучения в тепловую энергию.

Полное содержание статьи: https://ukonf.com/doc/na.2021.04.02.pdf