Проектирование технологий лазерной обработки материалов с применением дифракционной оптики
Научная библиотека 09.12.2021 Комментарии к записи Проектирование технологий лазерной обработки материалов с применением дифракционной оптики отключеныС.П. Мурзин, Н.Л. Казанский, Х. Штигльбруннер // В сборнике: Информационные технологии и нанотехнологии (ИТНТ-2021). Сборник трудов по материалам VII Международной конференции и молодежной школы. В 3-х томах. Самара, 2021. С. 12853.
Аннотация Использование дифракционной оптики для формирования излучения предоставляет возможность получить заданные свойства обрабатываемых материалов. При лазерной термообработке достигнуто улучшение параметров температурного поля в хромоникельмолибденовой стали. Реализован метод лазерного отжига листовых алюминий-магниевого и низколегированных титановых сплавов, для которых достигнуто увеличение максимального удлинения и уменьшение минимального радиуса гиба. Показана возможность повышения эксплуатационных свойств композиционных материалов с интерметаллидным покрытием из термореагирующего никель-алюминиевого сплава в качестве подслоя. Применение сварки импульсным лазерным излучением с перераспределением плотности мощности позволяет повысить прочность сварного соединения жаростойкого и жаропрочного сплава на никелевой основе. Ключевые слова Обработка лазерная, излучение, формирование, оптика дифракционная, технология
Введение
Внедрение и целенаправленное использование выбранного метода лазерной обработки требует воздействия на заранее определенные области материала с требуемым и точно определенным распределением плотности мощности. Вместе с тем, практические решения с использованием различных оптических систем лишь в определенной степени удовлетворяют этому требованию, оставляя значительный диапазон возможностей лазерных технологий малоиспользуемым. В принципе, можно рассчитать любую поверхность оптического элемента, способную фокусировать лазерный луч необходимым образом. К сожалению, это не означает, что такую поверхность можно изготовить. Использование оптических элементов с поверхностью, отличной от расчетной, при лазерной обработке приводит к различного рода дефектам.
В настоящее время эта проблема часто решается отказом от использования материалов, реагирующих с большей степенью чувствительности к тепловым изменениям. Используются не все преимущества лазерной обработки материалов, которая в данном случае может быть недостаточно эффективной. Вместо применения оптических элементов, не согласованных специально с задачей, более современный подход использует дифракционные оптические элементы (ДОЭ) для более точного управления распределением плотности мощности лазерного излучения [1-4].
Проектирование технологий лазерной обработки
В работе [5] на основе использования методов решения обратной задачи теплопроводности разработан алгоритм расчета распределения плотности мощности лазерного излучения для создания требуемого теплового воздействия на обрабатываемый материал.
Показано улучшение параметров температурного поля в хромоникельмолибденовой стали при лазерной термообработке. Использование ДОЭ для формирования излучения предоставило возможность получить заданные свойства конструкционного материала в зоне термического влияния. Дифракционная оптика произвольной формы использовалась для фокусировки лазерного излучения при реализации метода отжига металлических листовых материалов [6].
Локальный рекристаллизационный лазерный отжиг участков пластической деформации обеспечил увеличение максимального удлинения и уменьшение минимального радиуса гиба алюминий- магниевого сплава. В работе [7] описано применение данного метода для формирования рекристаллизованной структуры в низколегированных титановых сплавах.
В работе [8] показана возможность повышения эксплуатационных свойств лазерной обработкой композиционных материалов с интерметаллидным покрытием из термореагирующего никель-алюминиевого сплава в качестве подслоя.
Лазерное воздействие с применением ДОЭ позволило дополнительно реализовать или завершить стадию развития объемного взаимодействия материала основы с материалом частиц подслоя. Для повышения прочности сцепления подслоя при их хорошей прирабатываемости покрытия рекомендовано перед напылением уплотнительного материала проводить лазерную обработку. Дифракционная оптика применялась при сварке встык и внахлест пластин из жаростойкого и жаропрочного сплава на никелевой основе Ni–25% Cr–15% W–0.5% Ti [9]. Применение сварки импульсным лазерным излучением позволяет повысить прочность прочность сварного соединения. Данная обработка рекомендована в качестве основы для построения соответствующего технологического процесса в промышленности.
