1.3. Технологічний лазер.

Обраний технологічний лазер ТЛ-1.5 (рис. 2) є швидкопроточним газовим лазером. Спосіб конвективного (швидкопроточного) охолодження робочої суміші дозволяє забезпечити питомий об'ємний энергозем до 1...10 Вт/см³, що на 2...3 порядки перевищує це значення для лазерів з дифузійним охолодженням. Дана модель лазера враховує особливості експлуатації технологічних лазерів в промисловості і призначена для лазерних технологічних операцій розрізання, зварювання та поверхневої обробки.

Важливою відмінністю цієї моделі є контрольована поляризація його випромінювання (лінійна або кругова), що досягається введенням в поляризаторів оптичну схему резонатора.

Переваги та основні особливості цієї моделі:

• як засіб прокачування застосований діаметральний вентилятор, що значно поліпшило компонування лазерної головки;

• лазерна головка, блок живлення і система управління поєднані в одному конструктивному модулі;

• застосовано замкнуте водяне охолодження джерела живлення з використанням теплообмінника "вода-повітря";

• є система замкнутого охолодження електродів газорозрядної камери деіонізованою водою;

• технологічний лазер забезпечений системою транспортування променя з повітряною продувкою систем фокусування і сканування;

• здійснюється безперервний контроль потужності лазерного випромінювання з допомогою швидкодіючого датчика, встановленого позаду частково пропускаючого (0,5 %) дзеркала заднього оптичного резонатора;

• всі дверцята і кришки лазерної головки забезпечують швидкий оперативний доступ до будь-якого елементу лазера, мікропроцесорна система автоматичного управління технологічним лазером дозволяє здійснити повний пуск з неробочого стану шляхом натиснення однієї кнопки;

• роздільно діагностуються 24 функції блокувань і діагностики;

• є вбудований мікропроцесорний програматор потужності випромінювання;

• вихідна потужність стабілізується по струму живлення розряду через зворотний зв'язок від датчика потужності;

• всі індикатори блокування і діагностики розміщені на єдиній контрольній панелі оператора з сенсорними кнопками.

Рис 2. Загальний вид технологічного лазера ТЛ-1.5: 1 - технологічний лазер; 2 -модуль технологічного лазера; 3 - зовнішня оптична система; 4 - технологічний модуль; 5 – направляюча; 6 – вентиляційна система; 7 – пульт управління; 8 – газова станція.

Основні технічні параметри лазера ТЛ-1.5 наведено нижче:

-довжина хвилі випромінювання Х_г=10,6 мкм;

-номінальна потужність випромінювання Р=1,5 кВт,

-межа регулювання потужності 0,1.-1,7 кВт;

-нестабільність потужності випромінювання ±2%;

-апертура пучка d=24 мм;

-мода генерації ТЕМоо,

-кутова нестабільність осі пучка 0,15 мрад;

-кутова конусність 0=2.5 мрад;

-повний ККД 7%

Основні експлуатаційні характеристики:

-габарити 2100*1200* 1900 мм;

-склад робочої суміші CO₂:N₂:He 4:17:79;

-тиск робочої суміші 30 торр;

-газоспоживання 0,056 м³/год;

-водоспоживання 2,3 м³/год;

-міжпрофілактичний ресурс 500 год.

Вакуумний корпус лазерної головки (рис.2) має литі кришки алюмінієвого сплаву, до яких кріпиться лава оптичного резонатора, блок вентилятора, блок теплообмінників газ-вода, монтажні елементи газорозрядної камери і системи газоподачі. Оптична система (рис. 2) змонтована на базі труби з графітопласту з низьким коефіцієнтом термічного розширення, що відіграє роль оптичної лави, що забезпечує енергетичну і модову стабільність випромінювання; юстувальні вузли і підвіски виготовлені з інвара. Всі оптичні елементи, крім вихідного дзеркала та вікна, змонтовані на оптичній лаві резонатора. Охолодження оптичних елементів проводиться з тильного боку.

Електродна система газорозрядної камери складається (рис. 2) з водоохолоджуваного трубчастого катода і секціонування анода, який має вигляд мідних пластинок, витягнутих вздовж потоку, змонтованих на ізолюючої платі, яка охолоджується водою; баластні резистори – охолоджуються водою. У газорозрядної камері є система електронного захисту від дугового пробою. Джерело живлення камери складається з газорозрядної камери, трифазного контролера, підвищувального трансформатора (до 1600 В), випрямляча і фільтра.

Система газообміну (рис. 4) має три режими роботи: 1 - заповнення через вентиль 20 лазерної головки 13 до 0,1 МПа сумішшю газів N₂+10% без 0₂ включення вентилятора; 2 - робочий режим

Рис. 3. Система газообміну лазера 1.5 ТЛ: 1 - балон з газом; 2 - редуктор; 3 - роз'єм газової магістралі; 4, 6, 14, 15, 17 - клапани; 5 - аерозольний фільтр; регулятор тиску; 8, 9, 10, 16, 19, 20 - обмежувачі витрати; 11 - електронний датчик тиску газу; 12 - мановакууметр; 13 - лазерна головка; 18 - вакуумний насос. безперервного підживлення (в кількості близько 1% від загальної витрати робочої суміші у контурі); 3 - робота без СО₂, але з включеним розрядом.

Вихідне дзеркало технологічного лазера має ресурс роботи 2000 год; поворотні і поляризучі дзеркала - 5000 год; вихідне вікно (ZnSe) -4000 ч. Заміна патронів-деіонізаторів проводиться через 6 місяців; газових фільтрів - через 1 рік; періодичність чищення електродів - 400 ч.