Новые возможности лазерной технологической установки "Квант-16"

В СФ ФИАН предложена и разработана оптическая схема лазерной технологической установки на основе импульсного твердотельного лазера на стекле с Nd (модель "Квант-16"). Основным элементом данной схемы является неустойчивый резонатор (рис.1) с полупрозрачным однородным выходным зеркалом (НРПОЗ). Показано, что в этом случае лазеры этого класса могут успешно применяться как для выполнения технологических операций сварки в режиме глубокого проплавления (рис.2) и пробивки отверстий, так и упрочнения без использования внешних дополнительных оптических элементов (рис.3).

-а-
Рис.2. Характерный вид отверстий в стали ШХ15:
а - устойчивый резонатор ЛТУ "Квант-16", ×24;
(h=0,6мм; h/d≈0,2; E=50,0Дж; θ=24мрад;
ε≈6,5Дж/мм²);
б - НРПОЗ, ×12. (L=57см; (М≈1,87); h≈6,3мм;
h/d≈10; E=22,9Дж; θ=4,7мрад; ε≈55,5Дж/мм²);

Рис.1
Оптическая схема лазера с НРПОЗ (1 - выходное зеркало; 2 - активная среда; 3 - заднее зеркало; 4 - фотодиод; 5 - линза; L - длина неактивного плеча НРПОЗ).

В ближней зоне при лазерной обработке с НРПОЗ получена высокая степень равномерности интенсивности излучения, оцениваемая на уровне ±10%. Это позволяет рекомендовать базовую лазерную установку "Квант-16" без внешних интегрирующих оптических элементов для упрочняющей обработки металлообрабатывающего инструмента.

h - глубина продвижения фронта плавления;
h/d - аспектное отношение;
d - диаметр канала проплавления;
E - энергия лазерного излучения;
θ- расходимость лазерного излучения;
ε- плотность энергии лазерной обработки;
M - увеличение НРПОЗ.

Рис.3. Внешний вид поверхности зоны закалки на образцах стали Р18 при обработке:
а - со штатным устойчивым резонатором ЛТУ "Квант-16", ×25;
б - с НРПОЗ, ×16.

Контакты:

С.И. Яресько scisec@fian.smr.ru; П.А Михеев mikheyev@fian.smr.ru;
Физический институт им. П.Н. Лебедева, Самарский филиал.

СФ ФИАН

Самарский филиал Федерального государственного бюджетного учреждения науки Физического института им. П.Н. Лебедева Российской академии наук

Новые возможности лазерной технологической установки "Квант-16"