ablacja laserowa w tribologii

5-2009
TRIBOLOGIA
11
Tadeusz BURAKOWSKI*, Wojciech NAPADŁEK**
ABLACJA LASEROWA W TRIBOLOGII
LASER ABLATION IN TRIBOLOGY
Słowa kluczowe:
ablacja laserowa, materiały konstrukcyjne, warstwa wierzchnia, tribologia
Key-words:
laser ablation, constructional materials, surface layer, tribology
Streszczenie
Na podstawie literatury i prac własnych przedstawiono stan wiedzy dotyczący powierzchniowej obróbki materiałów za pomocą ablacyjnej mikroobróbki laserowej, ze specjalnym naciskiem na zastosowanie laserów
o krótkich i ultrakrótkich impulsach. Przedstawiono propozycje autorów
w zakresie definicji oraz usystematyzowania podziału mikroobróbki laserowej na grupy jakościowe. Przedstawiono wybrane wyniki badań wła-
*
**
Politechnika Koszalińska, ul. Racławicka 15/17, 75-620 Koszalin; Instytut Mechaniki Precyzyjnej, ul. Duchowiecka 3, 01-796 Warszawa.
Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Mechaniczny, ul. gen. S. Kaliskiego 2,
00-908 Warszawa.
12
TRIBOLOGIA
5-2009
snych w zakresie oczyszczania laserowego, umacniania udarowego
(LSP), modyfikacji oraz laserowej mikroobróbki ubytkowej w tribologii.
WPROWADZENIE
Pomimo iż oddziaływanie promieniowania laserowego z materią jest od
kilkudziesięciu lat intensywnie rozwijaną dziedziną nauki, to wciąż wiele
wysiłku poświęca się na opracowanie nowych laserów o lepszych parametrach i nowych specjalistycznych technologii.
Szybko okazało się również, że jest to jedna z najtrudniejszych dziedzin współczesnej fizyki zarówno od strony eksperymentalnej, jak i teoretycznej. Wynika to głównie z bogactwa zjawisk fizycznych, jakie towarzyszą oddziaływaniom promieniowania z materią, trudności z ich matematyczno-fizycznym opisem, trudności z określeniem empirycznych charakterystyk materiałów poddanych działaniu (zwłaszcza intensywnych) impulsów laserowych itd. [L. 1–10].
Równie istotny jest problem skali (obserwacji obróbki), który występuje we współczesnej technice coraz ostrzej: nie zawsze wystarcza pojęcie makroskali, coraz częściej mówi się o mikroskali, a nawet nanoskali.
W obróbce laserowej dotychczas nie było precyzowane pojęcie skali.
Wraz z rozwojem techniki laserowej i ciągłym zwiększaniem jej zastosowań, wprowadzenie do techniki pojęcia m i k r o o b r ó b k a (od dawna stosowanego w laserowej technice medycznej – np. mikrochirurgia
laserowa), związanego nie tylko z powierzchnią materiału obrabianego,
ale i z jego objętością, wydaje się być merytorycznie pożyteczne.
Ogólnie człon „mikro” (gr. mikros = mały) w wyrazach złożonych
wskazuje na ich związek znaczeniowy z bardzo małymi elementami. Tu
proponujemy użyć go do stref skutecznych zmian właściwości użytkowych materiału poddanego obróbce laserowej, sięgających na głębokość
do kilkudziesięciu mikrometrów od powierzchni w głąb. Można również
przez pojęcie mikroobróbka laserowa rozumieć obróbkę laserową małych
obszarów materiału, o objętości nie większej niż kilkaset mikrometrów
sześciennych (powierzchnia i głębokość oddziaływania wiązki laserowej
– do kilkunastu i nieco więcej mikrometrów), przy wykorzystaniu do tego
celu głównie impulsowego promieniowania laserowego o bardzo dużej
częstotliwości repetycji impulsów i bardzo dużej gęstości mocy lub energii w impulsie.
5-2009
TRIBOLOGIA
13
Mikroobróbka laserowa, podobnie jak obróbka laserowa (Rys. 1),
pozwala na modyfikację i łączenie powierzchni technicznych, a także ich
gięcie, rozcalanie, oczyszczanie i polerowanie (Rys. 2). Niektóre technologie obróbki laserowej mogą być realizowane również w skali makro,
ale nie wszystkie i nie zawsze, zależy to od mocy lasera, a prawie zawsze
od sposobu oddziaływania wiązki laserowej z obrabianym materiałem.
ODDZIAŁYWANIE WIĄZKI LASEROWEJ Z MATERIAŁEM
Rozróżnia się oddziaływanie fotonów wiązki laserowej z materiałem
(Rys. 3):
– termiczne, polegające na szybkim wzroście temperatury powierzchni
aż do jej przetopienia;
– ablacyjne, polegające na bardzo szybkim wzroście temperatury powierzchni aż do odparowania materiału i wytworzenia fali uderzeniowej oddziałującej mechanicznie na materiał.
MIKROOBRÓBKA
LASEROWA
Kształtująca
Powierzchniowa
(areologiczna)
Modyfikacja warstw
wierzchnich
Nanoszenie
powłok
Łączenie
(spajanie)
Rys. 1. Rodzaje mikroobróbki laserowej
Fig. 1. Areas of laser micromachining
Gięcie
Rozcalanie
(cięcie)
Perforowanie
(wiercenie)
14
TRIBOLOGIA
5-2009
LASEROWA
MIKROOBRÓBKA
POWIERZCHNI
cel obróbki
Uszczelnianie
powłok
(Densyfying)
Ablacyjna
(odparowanie i ewentualne
wykorzystanie fali uderzeniowej)
Odparowanie
i osadzanie na
podłożu (Puls Laser
Deposition)
Czyszczenie
(Cleaning)
Umacnianie
udarowe (Laser Shot
Peening)
oddziaływanie promieniowania laserowego z materią
Znakowanie
(Marking)
Rozwijanie
powierzchni
Amorfizowanie
(Amorfization)
Utwardzanie
(Hardening)
Termiczna (wzrost
temperatury)
Nanoszenie
powłok
Natapianie
(Cladding)
Modyfikacja
warstw
wierzchnich
Rys. 2. Rodzaje laserowej mikroobróbki powierzchni
Fig. 2. Areas of laser surface micromachining
ABLACJA LASEROWA
Przez to pojęcie rozumie się odparowanie warstwy wierzchniej różnego
rodzaju materiałów: metali, ceramik, tworzyw sztucznych i innych. Proces ablacji występuje w trakcie trwania impulsu laserowego w wyniku
oddziaływania promieniowania laserowego (pochłanianie i rozpraszanie)
z materiałem i wyrzucanie materiału (w postaci pary i cieczy). W wyniku
napromienienia powierzchni materiałów za pomocą impulsu promieniowania laserowego o odpowiedniej gęstości energii (gęstości mocy), zachodzą takie zjawiska, jak: absorpcja promieniowania, zjawiska cieplne
lub fotochemiczne.
5-2009
TRIBOLOGIA
15
Pożądany jest mały współczynnik odbicia promieniowania, a odpowiednio duże wzbudzenie powierzchni wymaga wiązek laserowych
o dużych natężeniach i małej głębokości absorpcji promieniowania laserowego. Proces ablacji materiału podzielić można na kilka etapów:
− zdeponowana energia (w objętości) osiąga wartość progową procesu
ablacji;
− odparowanie warstwy wierzchniej materiału może zachodzić na drodze termicznej (pirolitycznej) lub fotolitycznej (dla promieniowania
z obszaru nadfioletu);
− powstały obłok plazmy składa się z: fragmentów cząsteczek materiału
elektronów/jonów oraz produktów reakcji;
− obłok plazmy powoduje pochłanianie i rozproszenie padającego impulsu promieniowania laserowego;
− wygenerowana fala dźwiękowa (w głąb materiału) po odbiciu od granicy faz może powodować zwiększenie produktów reakcji.
Grubość odparowanej warstwy wierzchniej (głębokość ablacji) zależy od:
− parametrów materiału: optycznych – głębokości absorpcji promieniowania lasera; termicznych – współczynnika przewodzenia ciepła,
współczynnika dyfuzji temperatury i ciepła parowania;
− parametrów wiązki laserowej: długości fali promieniowania lasera
(występuje silna zależność współczynnika absorpcji materiału od długości fali), gęstości energii (lub mocy) i czasu trwania impulsu laserowego.
O ile technologie laserowe oparte o nagrzewanie i przetapianie wykorzystują lasery ciągłego działania (przede wszystkim lasery CO2 oraz
coraz częściej lasery Nd: YAG pobudzane laserami półprzewodnikowymi), to w procesach ablacyjnej mikroobróbki laserowej wykorzystuje się
głównie lasery impulsowe (np. Nd: YAG i ekscimerowe).
W przeciwieństwie do tradycyjnych metod obróbki cieplnej, w których szybkość zmian temperatury nie przekracza tysiąca kelwinów na
sekundę, za pomocą lasera można osiągnąć szybkość zmian nawet rzędu
1010 K/s. Tak duża szybkość zmian temperatury (np. podczas chłodzenia)
pozwala wytwarzać nieznane dotychczas stany materii, np. metale w postaci szklistej. Jednym z ciekawszych zastosowań obróbki laserowej jest
wytwarzanie naprężeń na powierzchni wyrobu, mające na celu zwiększenie odporności zmęczeniowej i korozyjnej.
16
TRIBOLOGIA
5-2009
Dla odpowiednich zastosowań warstwy wierzchniej materiału powinny być znane parametry:
– materiału: współczynnik przewodzenia ciepła, ciepło właściwe, moduł sprężystości, granica plastyczności, współczynnik rozszerzalności
cieplnej, zależność temperatury topnienia od ciśnienia, współczynnik
absorpcji (odbicia) promieniowania lasera i wiele innych;
– lasera: długość fali promieniowania laserowego, moc (w impulsie lub
średnia związana z częstotliwością repetycji impulsów), kąt rozbieżności wiązki laserowej oraz czas trwania impulsu, rozkład gęstości energii
(lub mocy) w przekroju poprzecznym wiązki laserowej (Rys. 3);
– geometrii oświetlenia obrabianego materiału (wymiary plamki laserowej);
– metody obróbki, otaczającego ośrodka: atmosfera gazu obojętnego
(np. hel), reaktywnego (np. azot pod zadanym ciśnieniem) lub próżnia.
a)
b)
WIĄZKA
LASEROWA
WIĄZKA
LASEROWA
UKŁAD OPTYCZNY
OGNISKUJĄCY
GŁĘBOKOŚĆ
ABSORPCJI
IMPULS
AKUSTYCZNY
W
POWIETRZU
ABLACJA
POWIERZCHNI
MATERIAŁU
δ
STREFA
WPŁYWU
CIEPŁA
Rys.
PRZEZIERNY
OBŁOK GAZU
PROMIENIOWANIE
ODBITE
NIEPRZEZIERNY
OBŁOK GAZU
GENERACJA FALI
UDERZENIOWEJ
I
DŹWIĘKOWEJ
CIAŁO STAŁE
3. Oddziaływanie impulsowego promieniowania laserowego z materią
w pewnym momencie czasu „t” oraz po zakończeniu impulsu: a) dla gęstości mocy q ≤ 103 ÷ 105 W/cm2; b) dla gęstości mocy q ≈ 108 ÷ 109
W/cm2
Fig. 3. Pulse laser-matter interaction in transient time momentum “t” and after laser
pulse termination: a) power density q ≤ 103 ÷ 105 W/cm2; b) power density
q ≈ 108 ÷ 109 W/cm2
5-2009
TRIBOLOGIA
17
W mikroobróbce materiałów najczęściej wykorzystywane są lasery
emitujące promieniowanie o długości fali:
Nd: YAG – impulsowe:
− bliska podczerwień (1,318 µm i 1,064 µm),
− widzialne (0,532 µm i 0,355 µm),
− nadfioletowe (0,266 µm i 0,213 µm) o czasach trwania impulsu od
dziesiątek mikrosekund do pikosekund.
Ekscimerowe:
− nadfioletowe (0,248 µm, 0,193 µm i 0,157 µm) o czasach trwania
impulsu rzędu kilkudziesięciu mikrosekund do nanosekund.
Er:YAG:
− podczerwień (2,936 µm) o czasach trwania impulsu od kilkudziesięciu do setek mikrosekund.
CO2:
− podczerwień (10,6 µm) o czasach trwania impulsu od setek nanosekund aż do ciągłego działania.
ODDZIAŁYWANIE Z MATERIAŁEM PROMIENIOWANIA
LASEROWEGO O KRÓTKICH I BARDZO KRÓTKICH
IMPULSACH
Obecnie coraz częściej znajdują zastosowanie lasery impulsowe o czasach trwania pojedynczego impulsu rzędu dziesiątek pikosekund i setek
femtosekund. Z punktu widzenia mikroobróbki, krótsze impulsy laserowe
dają zdecydowanie lepszą jakość procesu obróbki (np. drążenia czy znakowania). Promieniowanie laserowe jest absorbowane przez elektrony
swobodne w warstwie wierzchniej („naskórkowej”). Czas relaksacji elektronów swobodnych (między kolejnymi zderzeniami) jest rzędu pojedynczych pikosekund.
Ważną wielkością jest głębokość optycznej penetracji światła:
δ ∼ 1/α, na jakiej absorbowana jest nieomal cała energia impulsu laserowego, gdzie: α − współczynnik absorpcji (dla metali jest rzędu 106 cm-1).
Oznacza to, że w czasie np. 1 ps energia lasera nagrzewa orientacyjnie 10
nm warstwę metalu. Ciepło to dyfunduje z tej cienkiej warstewki naskórkowej w głąb metalu. Głębokość dyfuzji ciepła określana jest z kolei ze
znanego wyrażenia wynikającego z rozwiązania najprostszego równania
18
TRIBOLOGIA
5-2009
przewodnictwa ciepła: d = κ ⋅τ L , gdzie: κ – dyfuzyjność cieplna, τL –
czas dyfuzji (czas trwania impulsu laserowego).
Dla stali τL = 1 ps, d = 10 nm. Przekształcenie laserowej energii
w ciepło zabiera więc 1 ps, absorpcja ciepła zachodzi w cienkiej 10 nm
warstwie naskórkowej, a głębokość dyfuzji ciepła dla 1 ps wynosi również 10 nm.
Porównując powyższe zgrubne oszacowania można powiedzieć, że
impuls można uważać za ultrakrótki, gdy głębokość dyfuzji ciepła
w trakcie impulsu jest tego samego rzędu lub mniejsza niż głębokość
penetracji optycznej (grubość warstwy naskórkowej). Głębokość penetracji optycznej zależy od materiału i długości fali emitowanej przez laser.
Cechy charakterystyczne oddziaływania piko- i subpikosekundowych
impulsów promieniowania laserowego z dowolnym materiałem w procesie mikroobróbki, to:
− wysokie natężenie pola elektrycznego;
− jonizacja dowolnego materiału;
− jedno- lub wielofotonowa absorpcja.
Obrabiany materiał usuwany jest za pomocą wytworzonej plazmy laserowej, a cechą charakterystyczną takiego procesu jest:
− praktyczny brak oddziaływania z powstałą plazmą;
− brak strefy wpływu ciepła (SWC);
− brak gładkich nadtopionych krawędzi;
− brak „zadziorów-rąbków”, np. podczas procesu cięcia.
Dla promieniowania nadfioletowego, zwłaszcza o długości fali
λ < 200 nm (absorbowanego przez powietrze) występuje „płytka” penetracja materiału przez promieniowanie, a dla materiałów słabo absorbujących można uzyskać lepszą kontrolę głębokości i jakości krawędzi.
IDEA ABLACYJNEJ MIKROOBRÓBKI LASEROWEJ
– WYBRANE PRZYKŁADY
Ideę usuwania nawarstwień za pomocą promieniowania laserowego
przedstawiono na Rys. 4.
5-2009
TRIBOLOGIA
19
Mikrooczyszczanie laserowe
a)
b)
OSTRA
DOBRZE
ZDEFINIOWANA
KRAWĘDŹ
PROMIENIOWANIE
PROMIENIOWANIE
DUŻE FRAGMENTY
ODRYWANEGO
NAWARSTWIENIA
MAŁE
FRAGMENTY
NAWARSTWIENIA
.
.
.. .
.
.
...
. .. ..
.
.
NIEWIELKA
GŁĘBOKOŚĆ
PENETRACJI
CIENKA
GŁÓWNA
WARSTEWKA
CZĘŚĆ
ULEGAJĄCA
NAWARSTWIENIA
ABLACJI
ULEGA
W
ABLACJI
POJEDYNCZYM
W
IMPULSIE
POJEDYNCZYM
NIERÓWNA
KRAWĘDŹ
IMPULSIE
PODŁOŻE
PODŁOŻE
Rys. 4. Ilustracja usuwania nawarstwień w postaci powłok naniesionych na warstwę
wierzchnią metodą ablacji laserowej dla skrajnie różnych długości fal promieniowania laserowego: a) λ = 0,193 µm i b) λ =10,6 µm
Fig. 4. Illustration of laser ablation removal of encrustation covering original material
top layers for extreme different laser radiation wavelengths: a) λ = 0.193 µm
and b) λ = 10.6 µm
Mikronadtapianie, szkliwienie, platerowanie, drążenie
Stopiony materiał w postaci „pary” usuwany jest w wyniku działania ciśnienia odrzutu, występuje efekt „korony” wokół obszaru oddziaływania
(Rys. 5).
a)
b)
WYRZUCANY
STOPIONY
MATERIAŁ
WIĄZKA
LASERA
O
DŁUGIM
IMPULSIE
ŻUŻEL PRZETOPIONA
WARSTWA
NA
POWIERZCHNI
MIKRO PĘKNIĘCIA
FALA
UDERZENIOWA
POWIERZCHNIA
ODKSZTAŁCONA
FALĄ
UDERZENIOWĄ
USZKODZENIA
STRUKTUR
WARSTW
SĄSIEDNICH
STREFA
WPŁYWU
CIEPŁA
TRANSPORT
CIEPŁA
DO
STREFA
STOPIONEGO OTACZAJĄCEGO
MATERIAŁU
MATERIAŁU
Rys. 5. Ablacyjna mikroobróbka materiału za pomocą długich impulsów laserowych (10-6–10-8 s): a – schemat poglądowy, b – wyniki badań własnych –
wykonywanie mikrozasobników olejowych w tulei cylindrowej (stal
41CrAlMo7 azotowana jarzeniowo)
Fig. 5. Laser ablation micromachining using long laser pulses (10-6÷10-8 s): a – demonstrative scheme; b – results of our investigations – realization of oil microcontainers in
cylindrical sleeve (nitrogened by glow discharge 41CrAlMo7 steel)
20
TRIBOLOGIA
5-2009
Mikroobróbka za pomocą ultrakrótkich impulsów
Proces ablacji materiału następuje po zakończeniu oddziaływania impulsu z materią, brak oddziaływania promieniowania laserowego (pochłanianie i rozpraszanie) z wyrzucanym materiałem (w postaci pary i cieczy), brak dyfuzji cieplnej – nie wytwarza się obszar stopionego materiału, brak efektu „korony” (Rys. 6).
ULTRA
KRÓTKIE
IMPULSY
BRAK POWIERZCHNI
ODKSZTAŁCONEJ
FALĄ
UDERZENIOWĄ
BRAK
PRZETOPIONEJ
WARSTWY
BRAK ŻUŻLU
NA
POWIERZCHNI
BRAK MIKRO PĘKNIĘĆ
BRAK FALI
UDERZENIOWEJ
BRAK USZKODZENIA
STRUKTUR
WARSTW
SĄSIEDNICH
.............
.......
......
BRAK STREFY
WPŁYWU
CIEPŁA
BRAK STREFY
STOPIONEGO
MATERIAŁU
GORĄCA, GĘSTA PLAZMA
(ELEKTRONOWO-JONOWA)
Rys. 6. Ablacyjna mikroobróbka laserowa za pomocą ultrakrótkich Q – impulsów
(10-11–10-13 s)
Fig. 6. Laser ablation micromachining using ultrashort Q-switched pulses
(10-11÷10-13 s)
Mikroobróbka za pomocą laserów emitujących promieniowanie
w obszarze nadfioletu (lasery ekscimerowe, na parach miedzi oraz II,
IV i V harmoniczna lasera Nd: YAG)
Schemat takiej obróbki pokazano na Rys. 7.
5-2009
TRIBOLOGIA
21
WIĄZKA
LASEROWA
MASKA
NAPROMIENIENIE
ABSORPCJA
CZĄSTECZKI
DŁUGO
-ŁAŃCUCHOWE
ZRYWANIE
WIĄZAŃ
ABLACJA
WIELE
IMPULSÓW
POJEDYNCZA
WARSTWA
KONTROLA
GŁĘBOKOŚCI
Rys. 7. Ilustracja hipotetycznej kolejności usuwania materiału, np. polimeru za
pomocą lasera ekscimerowego
Fig. 7. Illustration of hypothetical sequence of material removal (e.g. polymer) using
excimer laser
PODSUMOWANIE
Oddziaływanie promieniowania laserowego z materią jest od kilkudziesięciu lat intensywnie rozwijaną dziedziną nauki i technologii, praktycznie od początku i równolegle z pracami nad nowo powstającymi laserami. Problematyka związana z oddziaływaniem promieniowania laserowego z materią istotnie komplikuje się w funkcji wzrostu gęstości mocy
impulsów laserowych.
W zależności od gęstości energii, długości fali promieniowania
i czasu trwania impulsu laserowego zmienia się mechanizm oddziaływania wiązki laserowej z materią, a tym samym proces technologiczny, ze względu na zmianę właściwości fizykochemicznych materiału obrabianego.
Przy stosunkowo niewielkiej gęstości mocy impulsów (q ≤ 103
5
÷10 W/cm2) występuje jedynie zjawisko klasycznego pochłaniania promieniowania i nagrzewania ośrodka bez efektów topnienia ciał lub ich
22
TRIBOLOGIA
5-2009
parowania. Pochłanianie promieniowania następuje w warstwie przypowierzchniowej ciała, a w jego głąb ciepło przekazywane jest klasycznym
mechanizmem przewodnictwa cieplnego.
Przy wyższej gęstości mocy impulsów (q ≈ 106÷107 W/cm2) zachodzi topnienie lub odparowanie powierzchni ciał. Impuls ciśnienia
warstwy poddanej ablacji jest przy tej gęstości mocy jeszcze stosunkowo
niewielki i nie wpływa istotnie na stan obrabianego materiału. Jednak dla
tych wartości gęstości mocy oraz przy stosunkowo długich impulsach
w materiałach można już drążyć dość głębokie otwory.
Przy gęstości mocy impulsów rzędu 108÷109 W/cm2 wywołują
zwykle utworzenie z odparowanej warstwy obłoku, który może oddziaływać z padającym promieniowaniem i częściowo je pochłaniać, ekranując przed promieniowaniem dalsze partie materiału, w którym pod wpływem ciśnienia obłoku plazmy generować fale uderzeniowe.
Przy gęstości mocy w zakresie q ≈ 109÷1010 W/cm2 istotna staje się
jonizacja napromieniowanego ośrodka, który w tym stanie stanowi tzw.
plazmę niskotemperaturową.
Dalsze zwiększanie gęstości mocy impulsów (q > 1011 W/cm2) ich
oddziaływanie z materią możliwe jest tylko w warunkach wysokiej
próżni. Na powierzchni ciał stałych coraz gorętszej plazmy, która
w skrajnych przypadkach może osiągnąć parametry charakterystyczne dla
kontrolowanej syntezy termojądrowej.
Mikroobróbka laserowa powierzchni może być stosowana w cyklu
technologicznym wytwarzania części maszyn. Ponieważ umożliwia obróbkę wybranych, niewielkich obszarów materiału, to jednocześnie pozwala na minimalizację odkształceń mechanicznych w wyniku oddziaływania cieplnego, sprowadzając je niemal wyłącznie do strefy tego oddziaływania.
Technologia ablacyjnej mikroobróbki laserowej umożliwia wytworzenie w warstwie powierzchniowej mikro- i nanostruktury poprzez oddziaływanie plazmy laserowej i wysokiego ciśnienia. Szybkozmienne
impulsy laserowe o częstotliwości repetycji od kilku Hz do 100 kHz
i wyższej wymuszają proces ablacji laserowej, rozdrobnienie struktury
oraz ultraszybkie przemiany fazowe nieosiągane innymi technologiami.
Wyniki badań wstępnych wskazują, że w warstwie wierzchniej może też
zostać wytworzona cienka mikrowarstwa amorficzna (szklista) – o bardzo wysokich walorach technologicznych, konkurencyjna dla innych,
nowoczesnych technologii stosowanych w inżynierii powierzchni. Proce-
5-2009
TRIBOLOGIA
23
sy modyfikacji laserowej wpływają nie tylko jakościowo na mikrostrukturę, ale także pozwalają na precyzyjne kształtowanie geometrii powierzchni, np. mikrozasobników olejowych w newralgicznych strefach
tulei cylindrowych silników.
LITERATURA
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Steen W.M.: Laser material processing – an overview. Journal of optics A:
PURE AND APPLIED OPTICS 5 (2003), s. 3–7.
Meijer J.: Laser beam machining (LBM), state of the art and new opportunities. Journal of Materials Processing Technology 149 (2004), s. 2–17.
Luo S.N., Swift D.C., Tierneyiv T.E., Paisley D. L. i inni: Laser – induced
shock waves in condensed matter: some techniques and applications. High
Pressure research, Vol. 24, No. 4, 2004, s. 409–422.
Marczak J., Napadłek W., Sarzyński A.: Modyfikacja właściwości warstwy wierzchniej aluminium za pomocą laserowej fali uderzeniowej. Inżynieria Materiałowa nr 5(147), s. 622– 624, Katowice 2005.
Napadłek W., Marczak J., Sarzyński A., Burakowski T.: Teoretyczne
i eksperymentalne badania umacniania stopu aluminium PA31 falą uderzeniową generowaną impulsem laserowym. Praca zbiorowa pod redakcją
Włodzimierza Przybylskiego pt.: „Współczesne problemy w technologii
obróbki przez nagniatanie”, s. 213–220, Gdańsk 2005.
Burakowski T., Napadłek W., Sarzyński A., Marczak J.: Umacnianie warstwy wierzchniej stopów aluminium falą uderzeniową generowaną impulsem laserowym. IX Międzynarodowe Sympozjum Instytutu Pojazdów Mechanicznych i Transportu pt. „Doskonalenie konstrukcji oraz metod eksploatacji pojazdów mechanicznych – Pojazdy 2005”, s. 113–124, Rynia
2005.
Marczak J., Napadłek W., Sarzyński A.: Numeryczne modelowanie fali
uderzeniowej generowanej impulsem laserowym w metalach. IX Konferencja Naukowo-Techniczna, Programy MES w komputerowym wspomaganiu analizy, projektowania i wytwarzania, s. 371–378, Giżycko 2005.
Napadłek W.: Umacnianie warstwy wierzchniej materiałów konstrukcyjnych falą uderzeniową generowaną impulsem laserowym – wybrane zagadnienia. VII Sympozjum Naukowo-Techniczne „Silniki Spalinowe
w Zastosowaniach Wojskowych”, s. 221–234, WAT – Warszawa, AMW –
Gdynia, Rynia 2005.
Napadłek W., Sarzyński A., Marczak J.: Analiza procesów zachodzących
na stopach aluminium podczas ablacji laserowej. Przegląd Spawalnictwa
nr 5–6/2006, s. 64 –67.
24
TRIBOLOGIA
5-2009
10. Napadłek W., Burakowski T., Przetakiewicz W., Kubicki J.: Impulsowa
modyfikacja laserowa warstwy wierzchniej stali zaworowej X45CrSi9-3
azotowanej jarzeniowo. Inżynieria Materiałowa Nr 3(151) Rok XXVII,
maj–czerwiec, s. 494–497.
Praca naukowa finansowana ze środków Ministerstwa Nauki
i Szkolnictwa Wyższego w latach 2007–2010 jako projekt badawczy
N508 054 32/3758.
Recenzent:
Bogdan ANTOSZEWSKI
Summary
On the basis of published literature and conducted experiments, an
overview of the state of knowledge state in laser ablation material
surface treatment was done with a stress on short and ultra-short
impulse laser application. The authors propose that, in definition
and systematisation of laser micro-treatment, divisions be arranged
into groups. Experimental results in the field of laser cleaning,
impact strengthening (LSP), modification, and laser cavity
micro-treatment in tribology are presented.