4.2. Средняя глубина йэ проникновения электронов в металлы при различных ускоряющих напряжениях Uy

приращение энергии электрона происходит целиком за счет увеличения его кинетической энергии, а скорости электронов достигают значений v = (5 -г- 10) -103 м/с. Значения ускоряющих напряжений определяются характером процессов (табл. 4.1).

Управление пучком электронов сводится к его фокусированию и отклонению за счет воздействия на электроны электрических и (или) магнитных полей. При этом решают две задачи. Первая - фокусировка пучка в рабочей зоне с помощью так называемых магнитных линз, что обеспечивает возможность регулирования концентрации энергетического потока для различных технологических целей. Вторая - перемещение пучка по обрабатываемой поверхности в широком диапазоне скоростей и форм траекторий этого перемещения.

Характер взаимодействия пучка с материалом определяется значениями /я, Ps, h3. Первые две величины определяются энергетическими параметрами оборудования, a hs зависит от энергии электрона и характеристик атомной решетки обрабатываемого материала. В табл. 4.2 даны средние значения h3 для некоторых материалов при различных значениях UT

Кроме теплового воздействия пучка на материал заготовки необходимо учитывать механическое давление пучка на рабочую зону и реакцию паров с его поверхности, что влияет на глубину проплавления и параметры обработки.

Рабочей средой при ЭЛО является вакуум. Практиче-чески в установках с электронными пучками вакуум должен быть не больше 10~4-10~3 Па. Некоторые технологические процессы можно осуществить и при более высоком давлении, если при этом путь пучка без вакуума не превышает 200-300 мкм. Это обстоятельство используют при размерной обработке и сварке, когда в рабочую зону подают защитный газ, например аргон, a l/v> > 100 кВ

Технологические параметры СЛО [1, 16, 24, 29] определяются энергетическими характеристиками луча оптического квантового генератора-лазера (ОКГ) и взаимодействием этого луча с обрабатываемым материалом.

Трехуровневая схема усиления индуцированного излучения является наиболее распространенной для твердотельных лазеров (ТЛ). Она реализуется, например, на основе стержневых кристаллов синтетических рубинов, используемых в качестве рабочего тела. В результате облучения кристалла светом мощной газоразрядной лампы (стадия накачки) примесные ионы возбуждаются и передают избыток энергии кристаллической решетке (стадия безизлучательного перехода). Далее ионы переходят на основной уровень, излучая свет с ?v к 0,7 мкм.

Увеличение объема рабочего тела используют в целях осуществления рабочего перехода для возможно большего числа возбужденных атомов (молекул).

Резонаторы - непрозрачное и полупрозрачное зеркала - позволяют накопить излучение перед его выводом из рабочего тела.

Малая расходимость луча дает возможность получить очень малые площади рабочей зоны (диаметр луча при пересечении с обрабатываемой поверхностью).

Высокая монохроматичность определяет высокую степень когерентности луча, позволяет сфокусировать его оптическими методами и реализовать очень высокие плотности энергии (до 1012 Вт/м.2).

Взаимодействие излучения ОКГ с материалом характеризуется поглощением световой энергии, переходом ее в тепловую и быстрым местным разогревом материала. Общепринятым является тепловой механизм разрушения,

4.3. Коэффициенты отражения /? для некоторых материалов на длинах волн X, характерных для ТЛ и ГЛ

при котором наряду с объемными термонапряжениями на материал воздействуют и локальные напряжения.

На КПД передачи энергии световыми лучами оказывает влияние отражение их энергии от поверхности обрабатываемого материала. Для различных значений Я, величина коэффициента отражения R колеблется в довольно широких пределах (табл. 4.3).

Твердое

Импульш-периодический

Газоодразное

Непрерывный

Резонатор

Вывод энергии

Система управлении лучом

±

Специальные системы подвода луча I к варааатыВаемону материалу

Рис. 4.2. Структурная схема ОКГ

На рис. 4.2 представлена структурная схема ОКГ и указаны различные способы технической реализации его отдельных узлов.

Рабочие вещества (тела) для твердотельных ОКГ - это синтетические кристаллы или стекла. Синтетические кристаллы - рубин, гранат - содержат специально вво-