Лазерный нагрев
Начальный период. Лазер (сокращение английского Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) создан во второй половине XX в. и нашел определенное применение в электротехнологии [15].
Идею процесса вынужденного излучения высказал еще А. Эйнштейн в 1916 г. В 1940-х гг. В. А. Фабрикант (МЭИ) впервые экспериментально подтвердил возможность усиления света и получил диплом СССР на открытие (1951), Н. Г. Басов, А. М. Прохоров (СССР), Ч. Х. Таунс (США) получили Нобелевскую премию (1964) за работы по квантовой электронике.
Первые лазеры создали: Т. Х. Майман (США, 1960) - импульсный твердотельный лазер (на рубине); А. Яван, В. Р. Беннет, Д. Р. Херриот (США, 1961) - непрерывно работающий гелиево-неоновый лазер; Р. Н. Холл, М. Дж. Натан, Т. М. Квист (США, 1962) - лазер на арсениде галлия; С. Пател (США, 1964) - лазер на углекислом газе.
В 1990-х гг. известны уже около 200 рабочих тел для получения лазерного излучения, однако для электротехнологии наиболее часто применяют лазеры на углекислом газе, позволяющие получить наибольшие значения мощности и КПД, и твердотельные (рубиновые), имеющие меньшие габариты и удобные в эксплуатации.
Плотность потока энергии в лазерном луче достигает весьма высоких значений (до 1-10 Вт/м2), чем главным образом и определяются технологические возможности лазерного нагрева.
Технологическое применение. Разработки лазерного оружия для «звездных войн» начались в США с начала 60-х гг. ХХ в., когда около 40 фирм получили правительственные заказы. С 1962 г. практически одновременно во всем мире началось технологическое применение лазеров: изготовление мельчайших отверстий, резка, сварка, поверхностная закалка. Фирма «Дженерал электрик» создала установку с использованием рубинового лазера для получения отверстий диаметром 0,5 мм в алмазе за 0,2 мс.
Первым процессом, внедренным в промышленность, являлось упрочение картера рулевого управления автомобиля в отделении фирмы «Дженерал моторс» (США) в 1974 г., при этом использовался лазер на углекислом газе мощностью 1 кВт.
В СССР первые лазерные технологические установки для поверхностной обработки были выпущены в 1964 г. на базе твердотельных лазеров типа «Квант» и газовых типа «Катунь», «Кардамон» и др. У первых установок с твердотельными лазерами для поверхностной обработки производительность и размеры обрабатываемого изделия были невелики. Переход на газовые лазеры позволил обеспечить значительно большую производительность.
В 1976 г. начались опытные работы по лазерному нагреву на ЗИЛе с участием МГУ им. М. В. Ломоносова и Института атомной энергии им. И. В. Курчатова (Е. П. Велихов). На предприятии запущена в производство автоматическая линия поверхностной лазерной обработки головок блоков цилиндров из алюминиевого сплава для двигателей внутреннего сгорания, внедрено упрочнение кромок вырубного пуансона, разработан процесс повышения износостойкости чугунного корпуса подшипника водяного насоса.
В 1978 г. началось промышленное применение лазерного нагрева на АЗЛК (Москва). Разработаны технология и оборудование с использованием газового лазера «Кардамон» для упрочнения коробки дифференциала заднего моста легкового автомобиля.
С 1964 г. лазерный луч нашел применение в биологии и медицине, например для приваривания сетчатой оболочки глаза.
С середины 1970-х гг. к работам по лазерному нагреву подключился ВНИИЭТО, где была создана лаборатория по использованию лазерного нагрева в промышленности.
