8/10/2019 Gaurirea Cu Laser

1/13

Universitatea POLITEHNICA din Bucure tiFacultatea Ingineria i Managementul Sistemelor Tehnologice

Specializarea Ingineria Nanostructurilor si Proceselor Neconventionale

G URIREA CU LASER

Student:Calin Florian Costin Cadru didactic:Prof.dr.ing. Nicolae MARINESCU

Anul universitar 2014-2015

https://www.google.ro/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=5&cad=rja&uact=8&ved=0CDkQFjAE&url=http%3A%2F%2Fwww.tcm.pub.ro%2Findex.php%3Fpagina%3Dstudii_universitare%26prezentare%3Dinpn%26cat%3Dmasterat%26j%3D1%26st%3D2011&ei=bQ21VPO1IITyUMfdgPAP&usg=AFQjCNEvucqmnDTwhc5BU7MJ8ZscPpy10A&sig2=PVXzKFyrzF6qiR600YmY7whttps://www.google.ro/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=5&cad=rja&uact=8&ved=0CDkQFjAE&url=http%3A%2F%2Fwww.tcm.pub.ro%2Findex.php%3Fpagina%3Dstudii_universitare%26prezentare%3Dinpn%26cat%3Dmasterat%26j%3D1%26st%3D2011&ei=bQ21VPO1IITyUMfdgPAP&usg=AFQjCNEvucqmnDTwhc5BU7MJ8ZscPpy10A&sig2=PVXzKFyrzF6qiR600YmY7w

8/10/2019 Gaurirea Cu Laser

2/13

Gurirea cu laser-1

G URIREA CU LASER

1. INTR !UCERE

Gaurirea este operatia te nolo!ica de prelucrare prin asc iere care are ca scopo"tinerea unor !auri #aleza$e% in &aterial plin' prelucrarea putand (i e)ecutata pe &asini de!aurit' &asini de (rezat sau strun!uri* +upa "ur! iere !aurile &ai pot (i prelucrate prin: tesire'lar!ire' alezare' adancire sau (iletare*

,asinile de !aurit sunt &asini unelte pe care se e)ecuta operatiile te nolo!ice de!aurire #"ur! iere%' lar!ire' alezare' (iletare pot (i porta"ile #cuactionare &anuala' electricasau pneu&atica% sau sta"ile*

,asinile de !aurit sta"ilese clasi(icaast(el:- dupa pozitia ar"orelui principal: &asini de!aurit verticale si orizontale- dupa constructie si do&eniu de utilizare:

&asini de !aurit de "anc' cu coloana' cu&ontant' radiale' &ultia)' de !aurit si alezat orizontale si in coordonate*.1/

a "aza prelucrrii cu laser # i! t A&pli(ication " Sti&ulated &ission o( 3adiation a&pli(icarea lu&inii prin e&isia sti&ulat a radia iei% st utilizarea razei lu&inoasecontinue sau 6n i&pulsuri' e&is de un !enerator optic cuantic*7rin raza laser se pot prelucra orice (el de &ateriale' deoarece te&peratura 6n punctul de

aplicare a razei' 6n &a$oritatea cazurilor' depa8e8te 5000 - 9000* C *

Fi!*2- A&pli(icarea lu&inii prin e&isia sti&ulat a

Fi!*1-Gaurire in &etal.2/

8/10/2019 Gaurirea Cu Laser

3/13

8/10/2019 Gaurirea Cu Laser

4/13

Gurirea cu laser-;

3anotehnolo$iile pot schim a complet modul n care sunt realizate computerele, materialele,precum i modul n care sunt concepute tehnolo$iile. "n $eneral, noile a ordri dinsprenanotehnolo$ie pot $enera costuri reduse at!t la nivelul investiiilor de capital, c!t i la nivelulcheltuielilor directe de producie.

2otenialul de com inare a microopticii cu micromecanica duce la crearea unei clase mai lar$i dedispozitive comerciale cum ar fi sistemele de microo$linzi di$itale pentru aparatele de proiectare ivizualizare i sistemele de conectare pentru transmisiile prin fi re optice. 0unt posi ile multipleaplicaii pentru producia de# cipuri, microro oi, scannere optice cu laser, sisteme optice de comutare. m ele clase de tehnolo$ii utilizate prezint un mare avantaj, i anume# pot utiliza sisteme defa ricaie similare produciei de circuite inte$rate, ceea ce permite un volum de producie foarte mare,cu mare flexi ilitate i la un pre sczut. 3oile produse rezultate sunt mai uoare, mai facil de produs,mai eficiente i mai ieftine dec!t dispozitivele convenionale.

2rincipalele aplicaii ale microtehnolo$iilor privind micro$aurire, microtaierea si microsudura culaserul pot fi considerate urmtoarele#

fa ricaia de sisteme mini i microoptice

miniaturizarea instrumentelor i componentelor optice

dezvoltarea de microdispozitive opto4electro4mecanice

crearea de dispozitive azate pe o$linzi torsionale i microo$linzi di$itale

componente pentru micromainile pentru depuneri de straturi optice pe chipuri

componente din fi re o tice i conectoare

scannere optice miniturizate

microro oi cu senzori optici

plci de circuite inte$rate cu microdispozitive optice i mecanice

instrumente miniaturale de suprave$here a echipamentelor

sisteme de formare i transformare a fasciculelor optice

senzori optici de prezen i de detectare a o iectelor

8/10/2019 Gaurirea Cu Laser

5/13

Gurirea cu laser-4

tehnolo$ii de lito$rafiere, $alvanizare i deformare cu aplicaii n microoptic

cercetri i ncercri n teoria microdispozitivelor electro4mecanice, n modelarea elementelor finite i n simularea microdispozitivelor opto4electro4mecanice i a proceselor de depunere a

straturilor su iri pe acestea, n tehnolo$iile microsistemelor.567

". Princi#i$l ac%i$nii generatoarelor o#tice c$anticeFunc ionarea !eneratoarelor optice cuantice se "azeaz pe utilizarea rezervelor de

ener!ie intern ale ato&ilor 8i &oleculelor*

8/10/2019 Gaurirea Cu Laser

6/13

Gurirea cu laser-5

ast(el de siste& se nu&e8te &ediu activ* 7entru o" inerea densit ii inverse 6n &icrosiste&e'cel &ai (recvent se aplic &etoda cu trei nivele*

8/10/2019 Gaurirea Cu Laser

7/13

Gurirea cu laser-

o!linzi' va trece repetat prin &ediul activ 8i 6n acest caz se va produce a&pli(icarea #cre8tereaintensit ii e&isiei%*

+ac una dintre o!linzi este se&itransparent' atunci o parte a e&isiei va putea ie8i prin ea 6n &ediul e)terior* 3adia ia care iese din rezonator' prin o!linda se&itransparent' vaavea un un! i (oarte &ic de diver!en 8i practic va (or&a o raz 6n!ust*

8/10/2019 Gaurirea Cu Laser

8/13

Gurirea cu laser-E

Fi!*4- aserul cu ru"in1- cilindru de ru"in 2-(las pentru producerea lu&inii ;-supra(ete re(lectante 4-(ascicol

laser 5-incinta de rcire*

&isia laserului are o "and (oarte 6n!ust 8i (or&eaz o raz cu diver!en un! iular a 0'1 care iese su" (or&a unui (ascicol prin supra(a a par ial re(lectant*

+urata i&pulsurilor radia iei lu&inoase a acestui laser variaz de la c=teva&ilisecunde p=n la nanosecunde*

Un alt &ediu activ aplicat 6n laserele puternice de i&puls' este sticla cu adaos deneodi& #sticla neodi&%* Aceste lasere e&it 6ntr-un diapazon apropiat in(raro8ului' de lun!i&ede und 1'0 * a aceea8i ener!ie de e&isie' laserele cu sticla neodi& au di&ensiuni ceva&ai &ari ca cele de ru"in' din cauza para&etrilor &ai redu8i ai su"stan ei active' dar te nolo!ia producerii lor este &ult si&pli(icat* S-au (a"ricat o &are varietate de su"stan esolide' corespunztoare ca &edii active 6n lasere* otu8i &a$oritatea acestor su"stan e pot dae&isie laser nu&ai la rcirea lor p=n la te&peraturi sczute*

Avanta$ele laserelor 6n !aze sunt: o &ai &are coeren a radia iei dec=t la laserele 6n&ediu solid 8i o &ai &ic diver!en a (ascicolului* a construc ii corespunztoare' acestelasere au de ase&enea o "un sta"ilitate a (recven ei de e&isie*

Al treilea tip de laser care a cptat rsp=ndire este produs de !eneratorul optic cuanticcu se&iconductoare* Cea &ai &are dezvoltare au cptat-o laserele cu se&iconductoare cuarseniur de !aliu*

'. A#lica%iile laser$l$i

8/10/2019 Gaurirea Cu Laser

9/13

Gurirea cu laser-9

aserul a !sit nu&eroase aplica ii dintre acestea cele &ai i&portante sunt 6ndo&eniile:

- &etrolo!ie : &surri (ine cu precizii de ordinul &icronilor' &surri 6n &ediiinaccesi"ile' !ranulo&etria pul"erilor (ine#dia&etre de 1-100 %' &surarea de(or&rilor prin olo!ra(ie #&surare (r contact cu precizie superioar unui &icron%

- &asurri: 6n (izica spectral #spectro!ra(ia corpurilor transparente prin e)cita ie laser 8i spectro!ra(ia corpurilor solide' de(ectoscopie% la &surarea un! iurilor &ici de rota ie cu!iro&etru cu laser' etc

- (izica nuclear: #lasere de &are putere% la producerea reac iilor de (uziune a ato&uluide idro!en !reu etc

- producerea 8i studierea plas&ei: #lasere de &are putere%- prelucrarea se&nalelor: 6n teleco&unica ii la distan e &ici' &edii 8i &ari

vizualizarea se&nalelor #6nre!istrri 6n televiziune' trans&itere optic' etc% stocarease&nalelor #stoca$ olo!ra(ic cu densitate (oarte &are' realizarea de &icropro!ra&e pentruauto&atizri industriale 8i controlul proceselor' &e&orie &a!neto-optic' etc% prelucrareaoptic a se&nalelor #o"turatoare optice 6n (oto!ra(iere' su" (or& de se&nal%

- tele&etrie: !eodezie' alti&etrie #&surarea 6nl i&ii 8i relie(ului%' aplica ii spa iale 8i&ilitare' aplica ii nautice

- te nolo!ii neconven ionale cu aplica ii industriale:- etalonarea pozi ionrii la &a8inile-unelte prin inter(ero&etrul cu laser #(unc ionarea

inter(ero&etrului se "azeaz pe inter(eren a optic a dou unde lu&inoase' cu aceea8ilun!i&e de und' care se anuleaz dac &a)i&ele unei unde corespund &ini&elor celeilalte

sau se a&pli(ic dac &a)i&ele 8i &ini&ele lor se suprapun%- pozi ionarea de precizie la &a8inile-unelte cu co&and nu&eric #du"l=nd

traductoarele de pozi ie ale &a8inii%- ec ili"rarea static 8i dina&ic a pieselor (r aplicarea e(orturilor &ecanice- prelucrarea &etalelor cu raze laser: sudarea &aterialelor !reu (uzi"ile' !urirea

ori(iciilor de dia&etru &ic 6n &aterialele re(ractare #dia&etre de c= iva &icroni%' decupri 6n&etale sau 6n &ateriale plastice cu o !rosi&e de c= iva centi&etrii* Se pot (ace ast(el !uriri 8i

decupri 6n placi &etalice su" iri de !rosi&e de &a)i&u& 1.&&/ 8i 6n piesele de (erit'dia&ant' ru"in sau alte &ateriale dure ase&ntoare*

8/10/2019 Gaurirea Cu Laser

10/13

Gurirea cu laser-H

Aceste te nolo!ii 8i-au !sit i&portante aplica ii 6n electronic #a$ustarea rezisten elor 8i capacit ilor pe circuite inte!rate cu precizie de p=n la 0'05-0'1D' realizarea dese&iconductoare' &icroelectronic' sudarea (irelor de di&ensiuni &ici' ter&ocuple' 6&"inristicl-&etal%' prelucrarea &etalelor #decuparea &etalelor re(ractare' sudarea &aterialelor neco&pati"ile' &a8ini de decupat cu co&and pro!ra&' !urire' etc%' orolo!ie #(or&arearu"inelor%*

(. G)$rirea c$ laser7rocedeul se utilizeaz 6n special la prelucrarea unor &icroori(icii 6n &ateriale

e)tradure sau cu (ra!ilitate ridicat: sticl' dia&ant' ru"in' sa(ir' &ateriale cera&ice' &aterialeco&pozite de diverse tipuri*

Fi!*5-For&a !urii la !urirea cu laser*

7ri&ele instala ii te nolo!ice cu laser au (ost instala iile pentru !urirea di(eritelor &ateriale* Gurirea cu laser este indicat pentru o" inerea !urilor de dia&etru &ic 6n&ateriale (oarte dure #6n (ilierele de dia&ant% sau a !urilor su" di(erite un! iuri #cu precizie&a)i&% 6n &ateriale de &are duritate #6n construc ia avioanelor%*

8/10/2019 Gaurirea Cu Laser

11/13

Gurirea cu laser-10

Fi!* -+i(erite tipuri de !auri o"tinute cu o raza laser.5/

I elurile car"on pot (i !urite u8or cu laser' calitatea 6&"unt indu-se 6n prezen ao)i!enului* le&entele S 8i 7 conduc la neuni(or&it i care pot a(ecta calitatea* I elurileino)ida"ile &artensitice 8i perlitice au prelucra"ilitate &ai &are B, dec=t cele austenitice'la care @i poate &i!ra produc=nd scderea calit ii* I elurile aliate 8i o elurile de scule au dease&enea o "un prelucra"ilitate B, cu e)cep ia celor care con in J*

Al 8i Cu au prelucra"ilitate redus B, datorit conductivit ii ter&ice ridicate' dar unele alia$e de tip "ronz 8i ala& se prelucreaz u8or ca ur&are a te&peraturii de vaporizaresczute* Utilizarea B, este ra ional pentru ori(icii cu dia&etre de 0'005K1'5 &&'ad=nci&i de prelucrare de p=n la 15K19 && 8i raportul dintre lun!i&ea ori(iciului 8idia&etru de p=n la 20:1* 7entru dia&etre &ai &ari' consu&ul ener!etic este ridicat' iar precizia B, scade odat cu cre8terea dia&etrului*>nstala ia B, pentru realizarea !urilor la care sunt necesare un dispozitiv optic de vizare'centruire' divizare 8i adaptri te nolo!ice corespunztoare diverselor &odalit i de prelucrare:

-!urirea 6ntr-un sin!ur i&puls laser utilizat pentru o" inerea !urilor de di&ensiunireduse

-te nica prin percu ie const 6n iradierea cu o succesiune de i&pulsuri conduc=nd larealizarea unor !uri cu dia&etru &ic 8i ad=nci&e &are* Se o" in ast(el precizii ridicatedeoarece di(eren ele ener!etice 8i de distri"u ie de la un i&puls la altul se &ediaz 6ntre ele*

Se utilizeaz 6n cazul !urilor cu dia&etru &ai &ic de 1'; && 6n &etale cu !rosi&e &ai &ic

8/10/2019 Gaurirea Cu Laser

12/13

Gurirea cu laser-11

de 25 &&* Idat cu cre8terea !rosi&ii' dia&etrul !urii scade* Acest procedeu este realizat 6n!eneral cu laser LAG-@d datorit ener!iei &ari a i&pulsului*

-te nica de trepana ie se utilizeaz pentru !uri cu dia&etru &ai &are dec=t al(asciculului laser realiz=ndu-se prin &i8carea de rota ie a piesei sau a (asciculului laser 6n $urul unei a)e paralele #a)a !urii% cu a)a (asciculului* 7rocedeul este ase&ntor tierii* acre8terea ad=nci&ii de a8c iere' viteza de prelucrare scade* Se realizeaz at=t cu laserul cuCI 2 c=t 8i cu LAG-@d 6n a&"ele &oduri de (unc ionare #continuu 8i 6n i&pulsuri% te nica dedecupare se (olose8te la !uri cu dia&etru (oarte &are' (iind o tiere dup contur cu a$utorulco&enzii nu&erice*

7ara&etrii te nolo!ici de intrare la !urire sunt 6n esen aceia8i ca la tiere' eiin(luen =nd 6n acela8i &od procesul B,*

I aplica ie deose"it a !uririi cu laser o constituie &icro!urirea &aterialelor cristaline 8i cera&ice (oarte dure' (ra!ile 8i s(r=&icioase #dia&ante' ru"ine' sa(ire' o)id dealu&iniu policristalin' alte &ateriale cera&ice' co&pozite etc*%*

8/10/2019 Gaurirea Cu Laser

13/13

Gurirea cu laser-12

Se o"serv' c pentru o" inerea unor !uri ad=nci este avanta$os s se prelucreze culun!i&i de und c=t &ai &ici pentru a o" ine valori c=t &ai &ari ale densit ii de ener!ie*7rinur&are' se reco&and utilizarea laserilor cu e)ci&eri' care per&it o" inerea unor dia&etredN1***2 &' co&parativ cu laserii cu CI2' la care dia&etrul o" inut este dO20 &* aserii cucoloran i pot realiza prelucrri cu di&ensiuni su"&icronice*