Mokslas, technologijos

Įvairių medžiagų apdirbimas lazeriu yra pagrįstas lazerio pluošto ir ruošinio me­džiagos sąveika. Lazeris yra intensyvus šilumos šaltinis ir jo spinduliuotės  energija medžiagai perduodama kaip šiluma. Lazerinės spinduliuotės ir medžiagos sąveikos metu dėl spinduliuotės sugerties paviršius smarkiai įkaista, medžiaga greitai išsilydo, gali išgaruoti.

Lazerio spinduliuotės srautas pasižymi dideliu energijos tankiu esant tiek impulsiniam, tiek tolydiniam režimams, taip pat dideliu koherentiškumu, kryptingumu ir ir monochromatiškumu. Dėl lazerinės spinduliuotės savybių, palyginti su kitais elek­tromagnetinės energijos šaltiniais, galima pasiekti labai didelį apdirbamąjį paviršių veikiančios energijos tankį.

Po lazerinio apdirbimo ruošinių paviršiuose susidaro skirtingos struktūros: blo­kai ir smulkiadispersės fazės, grūdeliai ir rupiosios fazės, kietieji intarpai. Pastarieji susidaro dėl sparčiojo užgrūdinimo iš kietosios arba skystosios fazės. Metalo grafiniai tyrimai rodo, kad, paveikus bandinį tam tikru energijos tankiu, poveikio srityje ma­tomi struktūriniai pokyčiai, susiję su grūdelių formos ir dydžio pasikeitimu, taip pat kietųjų intarpų atsiradimu dėl sparčiojo grūdinimo.

Lazerio pluoštu veikiamuose angliniuose ir įrankiniuose plienuose vyksta tokie pat faziniai virsmai, kaip ir taikant kitus spartinančius šių plienu kaitinimo metodus. Tačiau dėl lazerinės spinduliuotės specifinių savybių apdirbti plienai įgauna tam ti­krų šiam procesui būdingų ypatybių. Prie jų galima priskirti anomaliai didelį įvairių plienu mikrokietumą po lazerinio apdirbimo.

Atlikus tolydiniu CO₂ lazeriu apdirbtų plieninių bandinių analizę nustatyta, kad termiškai apdirbto sluoksnio gylis gali būti 0,15-2 mm. Prieita prie išvados, kad lazerinis apdirbimas yra gerokai efektyvesnis ir geresnės kokybės, palyginti su plaz­miniu grūdinimu ir grūdinimu aukštojo dažnio srovėmis.

Rentgenostruktūriniai tyrimai patvirtina, kad lazerio poveikio srityje iš esmės kei­čiasi įvairių lydinių struktūra: sumažėja blokų matmenys, iškraipymai ir jų dislokacijų tankis. Lazerio poveikio srityje persigrupuoja legiravimo elementai. Paveiktų lazerio pluoštu blokų matmenys sumažėja nuo 5-10^-5 iki 1,5-10-⁵ cm, o iškraipymai padidėja kelis kartus. Kristalinės gardelės defektų tankis padidėja nuo 1-10¹⁰ iki 5-10¹⁰cm-², tačiau plastinės deformacijos požymių nebuvo pastebėta.