Преимущество лазера в промышленном производстве

Исторически сложилось так, что свое триумфальное шествие лазеры начали именно с технологии обработки материалов. Первым их технологическим применением было прошивание отверстий в алмазах при изготовлении фильер — инструмента для протяжки проволоки и синтетических волокон. Сверление одного отверстия в алмазной фильере прежними способами длится несколько часов, а лазерный луч делает это за доли секунды! Вскоре лазеры стали использовать при изготовлении микросхем, для сверления отверстий в часовых камнях. Число применений лазеров для обработки росло, как снежный ком, захватывая все новые и новые производства. Но при этом оставались (и остаются по сегодняшний день) огромные по объему работ отрасли народного хозяйства, где ни для сварки, пайки, ни для резки и прошивания отверстий лазеры не используются. Речь идет об обработке крупногабаритных изделий в автомобильной и авиационной промышленности, в судостроении, в металлургии, станкостроении и т. д.

Чтобы получить представление о возможностях лазерной технологии, приведем несколько примеров. Электродуговая сварка стальных пластин толщиной 20 мм производится за 6—8 проходов со скоростью 20—25 м в час. Эту же операцию лазер мощностью около 20 кВт выполнит за один проход и в 5—6 раз быстрее; при этом ширина лазерного сварного шва будет раза в четыре уже. Другой пример относится к резке — одному из самых распространенных технологических процессов. Металлурги поставляют производству прокат, который затем режут, производят раскройку, рубят. В одних случаях резка должна быть очень тонкой и точной (при обработке, например, какого-либо дорогостоящего материала), в других — резке подвергаются сверхпрочные или жаропрочные сплавы, в третьих — резку надо выполнить в труднодоступном месте. Во всех этих случаях традиционные способы резки (газовой горелкой и электрической дугой) малоэффективны, трудоемки и неэкономичны. Их с успехом может заменить резка лучом лазера. Третий пример относится к упрочению поверхности металлов и сплавов. Внедрение лазерной техники позволило бы существенно упростить весь процесс термообработки и резко снизить затраты на нее.

В чем здесь преимущество лазера? Самое главное, в возможности выполнять обработку именно того места, которое наиболее подвергается износу при работе, а не всей детали; кроме того, лазер позволяет обрабатывать внутренние поверхности со сложной конфигурацией, что совершенно невозможно сделать другими способами.

Почему же остается такое белое пятно на карте профессий лазера?

Для обработки больших поверхностей и крупногабаритных деталей нужны лазеры непрерывного действия, мощность которых в сотни и даже в тысячи раз больше тех, что выпускаются сейчас для технологических целей. Лазер мощностью в доли ватта вполне справится со сваркой микросхем, но ему не под силу сваривать, например, стальные листы толщиной 1 мм. Здесь нужна мощность около 1 кВт; для сварки деталей толщиной в 5 мм требуется лазер мощностью уже 5 кВт. А ведь обрабатывать надо и более крупные детали.