RU2007149070A

RU2007149070A - Способ лазерно-плазменного полирования металлической поверхности

Info

Publication number: RU2007149070A
Application number: RU2007149070/02A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Михайлович Чирков (RU); Анатолий Михайлович Чирков; Анатолий Петрович Рыбалко (RU); Анатолий Петрович Рыбалко; Юрий Игоревич Рогальский (RU); Юрий Игоревич Рогальский; Евгений Александрович Седой (RU); Евгений Александрович Седой; Андрей Викторович Меркухин (RU); Андрей Викторович Меркухин; Николай Викторович Борисов (RU); Николай Викторович Борисов
Priority date: 2007-12-25
Filing date: 2007-12-25
Publication date: 2009-06-27
Also published as: RU2381094C2

Abstract

1. Способ лазерно-плазменного полирования металлической поверхности, включающий воздействие непрерывного лазерного излучения на обрабатываемую поверхность, отличающийся тем, что над полируемой поверхностью посредством лазерного луча поджигают в парах металла и поддерживают в непрерывном оптическом разряде приповерхностную лазерную плазму, с возможностью перемещения ее энергетического центра относительно полируемой поверхности для изменения режимов полирования. ! 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что поджигают приповерхностную лазерную плазму в парах металла любым известным способом, например: лучом лазера, электрическим разрядом и другими способами. ! 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перемещение энергетического центра плазмы для изменения режимов полирования производят относительно полируемой поверхности в пределах, определяемых неравенством ! (-Dп/2<ΔF<+Dп/2), ! где Dп - диаметр приповерхностной плазмы оптического пробоя в парах металла; ! ΔF - величина дефокусировки фокальной плоскости относительно обрабатываемой поверхности. ! 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что производят «грубое» полирование поверхности с осуществлением режима глубокого проплавления и объемного парообразования, при котором положение фокальной плоскости относительно полируемой поверхности определяется неравенством (-Dп/2<ΔF<0), при этом энергетический режим лазерной обработки выбирают из условия ! ! где - критическая плотность мощности, переводящая проплавление металла из режима теплопроводности в режим глубокого проплавления, и реализующая режим объемного парообразования; ! Wp - плотность мощности, на которой производится о�

Claims

1. Способ лазерно-плазменного полирования металлической поверхности, включающий воздействие непрерывного лазерного излучения на обрабатываемую поверхность, отличающийся тем, что над полируемой поверхностью посредством лазерного луча поджигают в парах металла и поддерживают в непрерывном оптическом разряде приповерхностную лазерную плазму, с возможностью перемещения ее энергетического центра относительно полируемой поверхности для изменения режимов полирования.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что поджигают приповерхностную лазерную плазму в парах металла любым известным способом, например: лучом лазера, электрическим разрядом и другими способами.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перемещение энергетического центра плазмы для изменения режимов полирования производят относительно полируемой поверхности в пределах, определяемых неравенством

(-D_п/2<ΔF<+D_п/2),

где D_п - диаметр приповерхностной плазмы оптического пробоя в парах металла;

ΔF - величина дефокусировки фокальной плоскости относительно обрабатываемой поверхности.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что производят «грубое» полирование поверхности с осуществлением режима глубокого проплавления и объемного парообразования, при котором положение фокальной плоскости относительно полируемой поверхности определяется неравенством (-D_п/2<ΔF<0), при этом энергетический режим лазерной обработки выбирают из условия

где

- критическая плотность мощности, переводящая проплавление металла из режима теплопроводности в режим глубокого проплавления, и реализующая режим объемного парообразования;

W_p - плотность мощности, на которой производится обработка;

- плотность мощности, при которой начинает реализовываться механизм поверхностного разрушения, то есть когда наблюдается выброс капель расплавленного металла.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что производят «чистовое» полирование поверхности, при котором положение энергетического центра лазерной плазмы относительно полируемой поверхности определяется неравенством

0<ΔF<D/2,

при этом режим лазерной обработки с плотностью мощности W_p выбирается из условия

где

- пороговая плотность мощности, образующая приповерхностную лазерную плазму оптического разряда в парах металла;

- пороговая плотность мощности, образующая лазерную плазму оптического разряда в газе.

6. Способ по любому из пп.4 и 5, отличающийся тем, что точное расстояние между энергетическим центром лазерной плазмы и обрабатываемой поверхностью определяется из условия равенства давления, создаваемого силами поверхностного натяжения - σ и давлением, оказываемым плазмой на расплав металла.

7. Способ по п.5, отличающийся тем, что толщина расплавленного слоя находится в пределах нескольких мкм.

8. Способ по любому из пп.4 и 5, отличающийся тем, что частота сканирования определяется временем жизни плазмы без энергетической подпитки лучом лазера.

9. Способ по любому из пп.4 и 5, отличающийся тем, что скорость поперечной подачи сканирующего луча лазера определяется частотой сканирования, диаметром пятна воздействия лазерной плазмы на полируемую поверхность, а также коэффициентом перекрытия зон обработки.