Применение лазера в ювелирной промышленности (Ральф Соннет, В. Яковлев)

Из материалов Международного Симпозиума ювелиров 2003г.

Ральф Соннет, глава службы технической поддержки, Manual Welding Systems Baasel Lasertech, Германия
Владимир Яковлев, коммерческий директор компании "Ювин", Россия

("Русский ювелир" № 4 2004 г.)

ЧТО ДЕЛАЕТ ЛАЗЕР ЛАЗЕРОМ

Когерентный свет может быть сфокусирован намного точнее, нежели некогерентный (рассеянный) свет, что позволяет обеспечивать очень высокую концентрацию световой энергии на очень малой площади. Эта энергия, отнесённая к единице площади, в 1000 раз выше, чем энергия на поверхности солнца.

Высокая температура, достигаемая при концентрации энергии, достаточна для локального разогрева металла до точки его плавления и выше.

Фактически на локальное плавление металла затрачивается очень малая часть энергии лазера. Лазер - идеальный инструмент для работы со всеми видами изделий из драгоценных металлов и сплавов, включая изделия с драгоценными вставками, чувствительными к температурным воздействиям.

РУБИНОВЫЕ ЛАЗЕРЫ - ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА

Лазер, используемый в ювелирной промышленности, является твердотельным лазером и функционирует по классической схеме. Конденсаторная батарея используется для накопления энергии, которая расходуется на генерацию сильного светового импульса в лампе накачки. Этот свет попадает в Nd YAG-кристалл. Кристалл преобразовывает белый свет от лампы накачки в когерентный лазерный луч, который многократно умножается в резонаторе (кристалл, отражающее зеркало, отклоняющее зеркало). Процесс управляется бортовым микрокомпьютером.

Высокая температура, возникающая в процессе генерации луча, поглощается деионизированной водой, охлаждаемой в дальнейшем в воздушно-водном теплообменнике.

Через систему линз лазерный луч попадает в рабочую камеру. Процесс сварки контролируется непосредственно через стереомикроскоп.

Чем лучше отъюстированы (настроены) все узлы лазера, тем выше качество и результат сварки и выше ресурс работы машины.

ГЕРМЕТИЧНАЯ РУЧНАЯ СВАРОЧНАЯ СИСТЕМА - ПРОВЕРЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ

1993 год был отмечен крупным достижением в области разработки лазерной техники для ювелирной индустрии. Ведущая немецкая компания "Карл Баазель Лазер Техник" разработала компактный, герметично скомпонованный твердотельный рубиновый лазер. Эта концептуальная дизайнерская разработка позволила промышленно выпускать лазеры для ювелирной промышленности с твердотельным элементом, имеющие 1 класс безопасности.

Эти машины можно эксплуатировать в любых помещениях без риска поражения глаз оператора и другого персонала, находящегося поблизости. До этого помещение должно было иметь достаточно большие размеры без допуска в него других сотрудников.

С самых первых дней промышленного производства лазеры фирмы "Рофин" стали широко использоваться в ювелирной промышленности по всему миру. Это одна из основных областей применения этих машин, и их нельзя использовать в других областях промышленности.

СВАРОЧНАЯ ТОЧКА (ПЯТНО) - КРАТКИЙ ОБЗОР

• Сварочное пятно - комбинация воздей-ствия высокой температуры и глубины проникновения.
  Типичное отношение ширина-глубина ~1.
  Типичное время импульса 0,5-20 мс.

Энергия лазерного луча расплавляет металл в точке контакта его с металлом. Размер пятна и глубина проникновения луча в металл зависят от трех основных параметров:

1. напряжение (мощность) - чем выше, тем глубже проникновение;
2. время импульса - чем дольше, тем шире и глубже, тем больше расплавленного металла;
3. диаметр луча - чем больше, тем больше площадь сварки (пятна).

Для различных металлов эти параметры определяются в зависимости от их физико-химических свойств. Например, низкопроб-ные золотые сплавы (белого и жёлтого цвета) просто и легко свариваются.

Высокопробные сплавы жёлтого золота (22К и выше), серебряные и медные сплавы свариваются намного хуже из-за их высокой

отражательной способности и высокой теплопроводности.

КАЧЕСТВО ЛАЗЕРНОГО ЛУЧА

Сварочный лазер должен иметь качественный (хорошо отъюстированный) луч. В этом случае результат сварки будет оптимальным, даже тогда, когда область сварки выходит за фокальную плоскость оптических приборов лазера.

Точная юстировка оптики на всех участках прохождения луча улучшает его качественные параметры. Для достижения наилучшего результата при производстве лазера необходимо провести предварительные юстировочные работы.

Пожалуйста, примите во внимание, что некоторые так называемые "производители лазеров" просто покупают отдельные компоненты различных поставщиков и механически их собирают. Весьма часто на их производственных участках изготовливаются только корпуса приборов.

Только отличная юстировка луча обеспечивает высококачественный результат и высокий ресурс работы.