13.3. Променеві методи обробки
До променевих методів обробки належать лазерний і електронно-променевий.
Технічна суть методів променевої обробки полягає у видаленні матеріалу плавленням і випаровуванням під дією енергії променевих потоків або високоенергетичних струменів з питомою щільністю енергії до 106 — 109 Вт/см2.
Промінь діє протяом часу, необхідного для плавлення і випаровування матеріалу, і не діє в період викиду цього матеріалу з лунки.
Електронно-променева обробка базується на видаленні речовини під дією сфокусованого пучка електронів - випаровуванні або сублімації речовини з точки, на яку діє електронний промінь.
Установка для електронно-променевої обробки (рис. 13.7) складається з електронної пушки 4, яка формує потужний електронний промінь; вакуумної робочої камери, в якій відбувається обробка деталі 13; вакуумної насосної системи, яка створює вакуум порядку 1,33x10-2 Па: контрольної системи, яка керує електронним променем; імпульсного джерела енергії 1; приладів для контролю та спостережень за процесом.
![](http://buklib.net/image/69/3c3048383d3e3143344332303d3d4f-263.png)
Залежно від густини енергії в фокальній плямі механізм видалення матеріалу може бути різним: термічним, крапельним, паропроменевим і вибуховим.
Електронно-променевим методом можна обробляти струмопро-відні і ізоляційні матеріали з будь-якими фізичними властивостями.
Перевагами електронно-променевого методу обробки є висока продуктивність, відсутність хімічної взаємодії, можливість обробки у важкодоступних місцях, обробка дуже малих отворів і вузьких шліців. Недоліками методу є необхідність створення вакууму, складність і значна вартість установок, необхідність захисту персоналу від рентгенівського випромінювання.
![](http://buklib.net/image/69/3c3048383d3e3143344332303d3d4f-264.png)
Лазерна (світлопроменева) обробка матеріалів виконується за допомогою світлового променю, який випромінюється оптичним квантовим генератором (лазером). Найважливішим елементом твердотільного оптичного квантового генератора (рис. 13.8) є рубіновий стрижень, який містить в собі невелику кількість атомів хрому, і газорозрядна лампа. Короткочасні спалахи лампи 1 збуджують частину атомів стрижня, приво-дячи їх у найвищий енергетичний стан за рахунок поглинання світла Збуджені атоми можуть віддавати свою енергію сусіднім атомам, які своєю чергою переходять на більш низький енергетичний рівень з потужним випромінюванням хвиль різних напрямків. Хвиля, що іде вздовж осі кристала, багатократно відбивається від його плоскопаралельних торців і швидко підсилюється. Через напівпрозорий торець стрижня виходить потужний імпульс червоного світла, який проходить через діафрагму 2, оптичну систему 3 і захисне скло 4 на поверхню деталі 5.
Енергія випромінювання оптичного квантового генератора промислового типу невелика (10-100 Дж), а коефіцієнт корисної дії не перевищус 0,1 - 1,0 %. Температура в точці прикладання променя сягає 5500 - 9000 °К, що є додатнім Для розплавлення і перетворення в пару будь-якого матеріалу. Здатність різних матеріалів до обробки визначається переважно їх теплофізичними властивостями (температура плавлення і кипіння, теплоємність, теплопровідність).
Сфера застосування оптичних квантових генераторів приблизно така сама, як і у електронно-оптичного методу. Переваги обробки світловим променем перед електронно-променевою обробкою полягають в тому, що з’являється можливість обробки великогабаритних деталей, відпадає потреба у вакуумних камера^ не потрібен захист персоналу від шкідливого випромінювання.
Лазерну обробку застосовують під час розкрою листів з титанових сплавів, нержавіючих сталей і композитів, а також для зварювання зазначених матеріалів.