7.1.7. ЛАЗЕРНЫЙ НАГРЕВ

7.1.7. ЛАЗЕРНЫЙ НАГРЕВ

Начальный период. Лазер (сокращение английского Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) создан во второй половине XX в. и нашел определенное применение в электротехнологии.

Идею процесса вынужденного излучения высказал еще А. Эйнштейн в 1916 г. В 40-х годах В.А. Фабрикант (МЭИ) впервые экспериментально подтвердил возможность усиления света и получил диплом СССР на открытие (1951 г.), Н.Г. Басов, A.M. Прохоров, (СССР), Ч.Х. Таунс (США) получили Нобелевскую премию (1964 г.) за работы по квантовой электронике.

Первые лазеры создали:

Т.Х. Майман (США, 1960 г.) — импульсный твердотельный лазер (на рубине);

А. Яван, В.Р Беннет, Д.Р. Херриот (США, 1961 г.) — непрерывно работающий гелиево-неоновый лазер;

Р.Н. Холл, М.Дж. Натан, Т.М. Квист (США, 1962 г.) — лазер на арсениде галлия;

С. Пател (США, 1964 г.) — лазер на углекислом газе.

В 90-х годах известны уже около 200 рабочих тел для получения лазерного излучения, однако для электротехнологии наиболее часто применяют лазеры на углекислом газе, позволяющие получить наибольшие значения мощности и КПД, и твердотельные (рубиновые), имеющие меньшие габариты и удобные в эксплуатации.

Плотность потока энергии в лазерном луче достигает весьма высоких значений (до 1?10¹³ Вт/м²), чем главным образом и определяются технологические возможности лазерного нагрева.

Технологическое применение. Разработки лазерного оружия для «звездных войн» начались в США с начала 60-х годов, когда около 40 фирм получили правительственные заказы. С 1962 г. практически одновременно во всем мире началось технологическое применение лазеров: изготовление мельчайших отверстий, резка, сварка, поверхностная закалка. Фирма «Дженерал электрик» создала установку с использованием рубинового лазера для получения отверстий диаметром 0, 5 мм в алмазе за 0, 2 мс.

Первым процессом, внедренным в промышленность, являлось упрочение картера рулевого управления автомобиля в отделении фирмы «Дженерал моторе» (США) в 1974 г., при этом использовался лазер на углекислом газе мощностью 1 кВт.

В СССР первые лазерные технологические установки для поверхностной обработки были выпущены в 1964 г. на базе твердотельных лазеров типа «Квант» и газовых типа «Катунь», «Кардамон» и др. У первых установок с твердотельными лазерами для поверхностной обработки производительность и размеры обрабатываемого изделия были невелики. Переход на газовые лазеры позволил обеспечить значительно большую производительность.

В 1976 г. начались опытные работы по лазерному нагреву на ЗИЛе с участием МГУ им. М.В. Ломоносова и Института атомной энергии им. И.В. Курчатова (Е.П. Велихов). На предприятии запущена в производство автоматическая линия поверхностной лазерной обработки головок блоков цилиндров из алюминиевого сплава для двигателей внутреннего сгорания, внедрено упрочнение кромок вырубного пуансона, разработан процесс повышения износостойкости чугунного корпуса подшипника водяного насоса.

В 1978 г. началось промышленное применение лазерного нагрева на АЗЛК (г. Москва). Разработаны технология и оборудование с использованием газового лазера «Кардамон» для упрочнения коробки дифференциала заднего моста легкового автомобиля.

С 1964 г. лазерный луч нашел применение в биологии и медицине, например для приваривания сетчатой оболочки глаза.

С середины 70-х годов к работам по лазерному нагреву подключился ВНИИЭТО, где была создана лаборатория по использованию лазерного нагрева в промышленности.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.