Разработаны
и внедряются различные способы повышения эффективности лазерной
металлообработки: легирование зоны сварки [2], комбинированные методы
[3 — 5], предварительная механическая обработка поверхности материала
[6], а также способы, основанные на использовании термооптических и
термохимических явлений [7].
Кроме того,
был предложен способ обработки металлов, который основан на
дополнительном использовании энергии лазерного излучения, отраженного
от зоны воздействия пучка [8]. Способ обработки с возвратом
отраженного излучения, как будет показано ниже, может быть весьма
эффективно использован в различных процессах лазерной технологии,
например в сварке, пайке, упрочнении поверхности и т. д.
Однако
данный метод интенсификации лазерной металлообработки пока широко не
применяется в промышленности, что можно объяснить отсутствием необходимых
сведений о характере отражения лазерного излучения от зоны обработки,
а также отсутствием исследований, подтверждающих эффективность этого
метода. Разработке этих вопросов и посвящена данная
брошюра.
ОТРАЖЕНИЕ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
ПРИ ИМПУЛЬСНОМ НАГРЕВЕ И ПЛАВЛЕНИИ МЕТАЛЛОВ
Отражение
лазерного излучения от зоны обработки металла характеризуется
коэффициентом отражения R,
равным отношению интенсивности излучения, отраженного
поверхностью обрабатываемого металла, к интенсивности излучения,
падающего на эту поверхность. Измеряемый коэффициент отражения R' в общем случае может быть не
равен коэффициенту отражения R,
так как падающее и отраженное излучение может, например,
частично поглощаться и рассеиваться продуктами разрушения металла. При
сварке этим эффектом можно пренебречь [9] и считать, что коэффициент
поглощения А =
\—R.
Исследование
характеристик отраженного лазерного излучения целесообразно проводить с
использованием зеркальной полусферы [10]. При расположении облучаемой
мишени вблизи центра зеркальной высокоотражающей полусферы с отверстием
для ввода лазерного излучения отраженное мишенью излучение будет
перефокусировано в пятно, расположенное симметрично (относительно
центра полусферы) пятну излучения, сфокусированному на мишень.
Приемник, регистрирующий отраженное излучение, располагается так, что
центр его приемной площадки (входного зрачка) совмещен с центром
перефокусированного пятна излучения.
Зеркальная
полусфера может иметь высокоотражающую, например металлическую,
поверхность или быть выполнена из материала с большим значением
коэффициента пропускания (стекло, кварц, германий и другие материалы
в зависимости от длины волны излучения лазера). В этом случае
одновре-
