Obrabotka Metallov 2012 No. 2

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ № 2 (55) 2012 19 ТЕХНОЛОГИЯ Для лазерно-электрохимической обработки необходимо, чтобы электролит обладал опреде- ленными оптическими свойствами, позволяю- щими пропускать лазерное излучение в меж- электродный промежуток (рис. 1). Рис. 1 . Схема введения лазерного излучения через полый катод в жидкую среду: 1 – лазерное излучение; 2 – маска; 3 – фокусирую- щая система; 4 – электрохимическая ячейка; 5 – квар- цевое стекло; 6 – полый катод; 7 – анод (обрабатываемая поверхность); 8 – электролит Одной из важных характеристик, определяю- щих оптические свойства электролита, являет- ся коэффициент отражения на границе раздела сред. При большом значении коэффициента от- ражения лазерное излучение почти полностью отразится от границы сред ячейка – электролит или воздух–электролит в зависимости от схемы ввода лазерного излучения. В этом случае гра- ница раздела сред будет оптически непрозрач- ной для конкретной длины волны. Если отра- жение от границ сред будет незначительным, то большая часть лазерного излучения попадает в толщу электролита, что обеспечит возможность ускорения процесса электрохимического рас- творения. При добавлении в дистиллированную воду небольшой концентрации соли (10…25 %) этот показатель является равным показателю от- ражения воды. Следующей характеристикой, определяю- щей оптические свойства электролита, является коэффициент пропускания излучения. Каждой длине волны соответствует определенное значе- ние данного параметра. После оценки коэффициента отражения не- обходимо определить коэффициент пропускания электролита. Он позволяет оценить диапазон длин волн, которые пропускает электролит. Для определения коэффициента пропускания электролита были проведены исследования на спектрофотометре СФ-2000 для 10- и 25 %-х во- дных растворах хлорида натрия в диапазоне длин волн от 0,19 до 1,1 мкм с использованием кварце- вой кюветы с длиной оптического пути 10 мм. Доля мощности излучения, дошедшего до обрабатываемой поверхности (анода), опреде- ляется поглощательной способностью электро- лита. При малой поглощательной способности электролита мощность лазерного излучения почти полностью достигнет обрабатываемой по- верхности, что обеспечивает активацию электро- химических процессов в межэлектродном про- межутке. В случае использования электролита с большой поглощательной способностью боль- шая часть мощности излучения будет поглощена малым слоем электролита в области входа лазер- ного излучения в электрохимическую ячейку, и ускорения электрохимического растворения в зоне обработки не произойдет. Для оценки по- глощательных свойств электролитов использу- ется коэффициент экстинкции K , который рас- считывается из закона Бугера–Ламберта [6]: − = 1 1 2 2,303 lg [см ], I K d I где d – слой жидкости, см; I 1 – мощность вводи- мого в жидкость излучения, Вт; I 2 – мощность излучения на выходе из жидкости, Вт. Для определения коэффициентов экстинк- ции электролитов в данной работе с некоторы- ми допущениями (без учета потерь мощности излучения на втором кварцевом стекле в месте выхода излучения) использовалась кювета, изо- браженная на рис. 2. Кювета представляет собой емкость, изготовленную из оргстекла со вставка- ми из кварцевого стекла в месте входа (входное кварцевое окно) и выхода (выходное кварцевое окно) лазерного излучения. Для измерения мощности лазерного излуче- ния использовался лазерный измеритель мощ- ности и энергии излучения SOLO 2 с головкой для измерения мощности, характеристики кото- рого приведены в табл. 1. Использование данно-