Бурение ям: Доступ ограничен: проблема с IP

Бурение ям под столбы забора Чем лучше бурить отверстия в земле: мотобуром или ручным буром?

Для бурения ям под столбы забора предполагается наличие бура. При помощи лопаты выкопать лунки нужного диаметра практически невозможно. Буры бывают ручными, электрическими, бензиновыми и даже гидравлическими. Чем бурение мотобуром отличается от ручного бурения и какому способу отдать предпочтение?

Бурение под столбы забора при помощи ручного бура

Самый популярный способ бурения под столбы своими руками – ручной.

Преимущества ручного бура

Преимущество данного способа в его экономичности.

Ручные буры по стоимости в десятки раз дешевле мотобуров. Да и в последствии такой инструмент пригодится в хозяйстве, например для того, чтобы делать лунки под саженцы и т.д.

Среди плюсов использования ручного бурения земли под столбы отмечаем

• бурение ручным способом не предполагает расходов в виде масла, бензина, не нужно электричество;
• конструкция бура проста: режущая часть (шнек), стержень и рукоятка – за счет этого бур прост в эксплуатации и имеет небольшой вес.

При этом у ручного бура есть недостатки

• время на бурения лунки вручную уходит в разы больше;
• ручное бурение под столбы требует значительных физических усилий;
• плотный и каменистый грунт очень сложно поддается ручному бурению;
• глубина лунки и ее диаметр ограничен в размерах, так как чем глубже надо сделать яму, тем плотнее становится почва и с трудом поддается ручному бурению.

Особенности эксплуатации

Ножи нового ручного бура, чаще всего, слабо заточены. Поэтому, прежде чем приступить к бурению земли следует его лопасти заточить. Для этого можно использовать напильник или болгарку.

Для того, чтобы бур легче входил в землю, верхнюю часть будущей лунки, на штык лопаты надо очистить от корней и растительности, выкопав небольшую яму.

Если бур наткнется на каменистые залежи, корни, следует убрать препятствие любым доступным способом, а потом продолжить бурение.

Ручной бур надо периодически вынимать из лунок и доставать оттуда грунт, чтобы облегчить себе работу.

Бурение мотобуром

Мотобуры оснащены бензиновым или электрическим мотором. Чаще можно встретить бензиновые буры, их удобнее эксплуатировать, нежели электрические, да и по мощности бензиновые буры имеют превосходство.

Мотобуры – по сравнению с ручными бурами – техника более серьезная.

Выбирая для работы мотобур надо обращать внимание прежде всего на мощность. Оптимальными для бурения заборных лунок считаются буры мощностью от 4 до 6 л/с.

Преимущества использования мотобура

Бурение мотобуром под столбы выполняется очень быстро. Это основное преимущество данного инструмента. Если заборное ограждение значительной длины, то для работы ручным буром на бурение ям можно потратить несколько дней, тогда как мотобур справится за несколько часов.

Для сравнения – одна лунка диаметром 150-200 мм мотобуром бурится за 1 минуту, тогда как ручным – около 20-30 минут.

Это при условии, если никаких сложных препятствий в почве не попадется.

Мотобуры, в зависимости от моделей обладают различными характеристиками. Практически все разновидности мотобуров позволяют делать отверстие в земле глубиной более 1,5 метров. Тогда как ручные буры, в основном, рассчитаны на заглубление до 1 метра.
Также среди преимуществ мотобура надо отметить, что его легко использовать в плотных, илистых и каменистых грунтах.

Недостатки бензинового мотобура

• Стоимость. Сравнительно с ручным буром мотобор в десятки раз стоит дороже. Поэтому, если он нужен для того, чтобы один раз поставить забор, возможно стоит рассмотреть аренду мотобура. Иначе, купленный инструмент себя не оправдает;
• Эксплуатация. К каждой машине надо приспособиться – учесть ее характеристики, правильно заправить. В одиночку работать мотобуром сложнее, нежели с напарником, так как за счет мощности мотора и тяговой силы он может выбиться из рук.
• Уход. Если подвижные части не очищать или не смазывать, инструмент быстро придет в негодность.

Электрический бур

Электрический бур также работает от мотора, только за счет электричества. Его использование мало чем отличается от мотобура.

Электробуры реже пользуются спросом, чем мотобуры. Они менее мощные, нуждаются в подпитке электричеством (что не особо удобно при строительстве забора). При этом стоимость их не маленькая.

При этом электробуры менее шумны нежели бензиновые и более легкие.

Гидравлический бур

Гидробур — это более серьезное оборудование. Движение бура происходит за счет спецтехники. Гидробуры используют для бурения глубоких скважин.

Гидравлические буры обладают высокой мощностью и соответственно более высокой производительностью.

Гидравлические конструкции уверено проходят любые грунты. Однако, в труднодоступные места техника не дотянется, да и аренда такой машины с оператором стоит дорого.

ПОЛНЫЙ ОНЛАЙН РАСЧЕТ МАТЕРИАЛОВ НА ЗАБОР

 

 

Аренда ямобура недорого в Москве и области

Вот уже на протяжении нескольких лет наша компания занимается бурением отверстий под забор ямобуром.

Все бригады у нас грамотные, с опытом работы в бурении и знающие толк в своей работе. Вся работа по бурению ям под забор осуществляется точно по разметке и со строгой вертикальностью.

Бурение отверстий под забор осуществляется ямобуром. В наши дни ямобур имеет широкое применение, благодаря своим отличным характеристикам. Для работы у нас в компании имеются в наличии ямобуры от самых простых до больших буровых установок. Мы используем и простые ручные, и ямобуры Bobcat (минипогрузчик), ямобуры на базе ГАЗ-66 ВМ-302.

Каждый человек, у которого есть дом, коттедж или дача стремится защитить и оградить свою территорию. Надежный и долговечный забор не только защитит, но и украсит, облагородит участок.

Какую технику выбрать при бурении отверстий под забор?

• Ямобур — грузовой автомобиль
• Минипогрузчик
• Ручная техника

Применение ямобура при бурении отверстий под забор

Применение ямобура просто катострофически незаменимо во время бурения отверстий под забор. Хорошая особенность ямобура — он может бурить отверстия разного диаметра – 80-250 мм. Применение ямобура позволяет ускорить значительно сроки бурения отверстий под забор.

Перед началом бурения отверстий ямобуром под забор производят разметку участка при помощи рулетки, веревки и кольев. В том месте, где будут располагаться опорные столбы забора, натягивают веревку. В местах бурения ям под забор забиваются колья. Между опорными столбами находятся промежуточные, поэтому строго по веревке на равных расстояниях еще колышки. Это тоже будущие отверстия для бурения под забор. По стандартам среднее расстояние между ними от 1,5 до 3 метров. Обязательно бурятся отверстия по обеим сторонам от ворот и калитки.

Всю разметку перед началом бурения отверстий под забор лучше всего делать с отступом на 4-5см от границы участка. В дальнейшем это поможет избежать конфликта с соседями о границы между участками.

Если участок имеет довольно рельефную местность, перепады, то в таком случае сначала обязательно всегда размечают угловые столбы забора, а только потом при помощи веревки и отвеса рассчитывают промежуточные. В процессе работы важно учитывать тот факт, что при перепадах величина понижения рядом стоящих пролетов забора не должна превышать ¼ высоты.

После окончания разметки бурятся ямобуром в грунте отверстия под забор. При бурении можно применить как ручной, так и ямобур Bobcat (минипогрузчик) или же ямобур на базе ГАЗ-66 ВМ-302. выбор соответствующей техники зависит только от планировки и свободного пространства на участке.

Согласно технологии по строительству заборов бурение отверстий должно быть на глубину от 70-90 см. При почве рыхлой или которая подвергается сильным деформациям глубина бурения отверстий увеличивается до 120-150 см.

Все отверстия под забор бурятся строго вертикально. Если участок с перепадами, то пробуренные отверстия выравнивают с помощью подсыпания песка или откапывания.

Когда отверстия все пробурены, можно приступать к процессу бетонирования.

Стоимость аренды и бурения отверстий под забор

Наша компания предлагает бурение отверстий под заборы по самой доступной цене.

Стоимость обговаривается заранее и зависит от объема работы и места ее проведения. Следовательно, для каждого клиента она будет индивидуальна.

Бурение ям под заборы будет производиться специализированным инструментом – ямобуром. С помощью ямобура появляется возможность производить бурение ям под заборы на грунтах любой сложности: глинистых, сыпучих, влажных, каменистых, мёрзлых. Наличие компактного ямобура в нашей компании позволяет вести работу по бурению вблизи стен, насаждений, не повреждая ландшафт участка.

Копать ямы под забор вручную долго, неудобно и неоправданно. Взять ямобур в аренду – отличная мысль. Это очень выгодно, чем покупать новый. Данная техника очень надежная в своей эксплуатации и довольно проста в управлении. Вы можете заказать ямобур в аренду не раздумывая прямо сейчас, сэкономив свое время и деньги. Используйте рационально свои ресурсы и оценивайте их значимость.

Бурение ямобуром Санкт-Петербург, диаметр бурения, цены

Значительная строительная, монтажная, геологоразведочная практика доказала, что бурение ямобуром в различных условиях и для решения разных задач, один из наиболее выгодных по стоимости и скорости вариантов. Техника данного класса в отдельных условиях превосходит мобильные буровые установки по целому ряду параметров.

Бурение скважины ямобуром – основные преимущества

В первую очередь учитывайте тот факт, что у вас существует возможность выбрать различную технику, в зависимости от задач, требующих решения, и объема работ. Это даст возможность оптимизировать затраты на бурение скважин ямобуром. Помимо этого, огромное преимущество дает раздвижная стрела (по типу автокрана), что делает возможным выполнение технологических операций даже в труднодоступных условиях (вылет стрелы может превышать 10 метров в зависимости от используемой техники).

Среди иных преимуществ отметим:

• Высокие темпы ведения работ (до 40-50 отверстий среднего диаметра в смену).
• Возможность бурения скважин диаметром до 800 мм.
• Глубина бурения составляет 10 метров, но существует возможность устройства и более глубоких отверстий.
• Отсутствие вибрационной (ударной) нагрузки позволяет выполнять работы вблизи существующих зданий (фундаментов), что важно для уплотненной городской застройки.
• Отличная мобильность спецтехники данного класса, бурение ямобуром можно осуществлять даже при низком качестве подъездных путей.

Все это делает ямобур незаменимым для различных условий.

Бурение ямобуром – основная сфера применения

Наиболее целесообразно осуществлять бурение скважин ямобуром в следующих случаях:

• Устройство и усиление фундаментов различного типа. Чаще всего выполняется лидерное бурение под забивные или винтовые, возможно применение для устройства буронабивных свай.
• Закручивание винтовых свай.
• Установка опор (труб) для различного типа ограждений, учитывая и простейшие заборы.
• Бурение под столбы и опоры линий электропередач. Существует возможность выполнять и непосредственный монтаж этих элементов.
• Устройство ям и другие вопросы, связанные с бурением земли.
• Монтаж шпунтового ограждения котлованов.

И это далеко не полный перечень решаемых вопросов, которые можно решить при использовании современных ямобуров на базе автотехники.

Ориентировочная схема бурения ямобуром

Чтобы обеспечить высокие темпы выполнения работ, рекомендуем придерживаться следующей технологической схемой:

• Предварительная разметка на местности свайного поля с обозначением каждой рабочей точкой.
• Определение оптимальных подъездных путей и мест размещения спецтехники.
• Непосредственное бурение, которое может осуществляться за различное число проходов.
• Монтаж столбов, опор, труб для забора.

Помните, бурение скважин ямобуром – востребованная услуга. Поэтому оставляйте заказ заранее, лучше всего прямо сейчас.

Бурение ям под установку опор ЛЭП | Владимирсваи

Стабильная работа линий электропередач очень важна для потребителей электрической энергии. Это означает, что при установке нужно правильно организовать и осуществить все этапы работ. Одним из важных участков работ является установка столбов, так как они обеспечивают устойчивость всех ЛЭП и сопротивляемость влиянию окружающей среды. Бурение ям – один из сложных и ответственных этапов в решении таких задач.

Механизмы, используемые для бурения

Буровые работы необходимо выполнять оперативно, поэтому для бурения скважин чаще всего используется специальное оборудование, так называемые ямобуры. Они способны рыть почву в требуемом скоростном режиме, и бригада без задержек, намного быстрее перейдет к выполнению следующих этапов работ.
От размеров и характеристик столбов зависит, какие именно нужно будет бурить ямы. Преимущественно выполняются отверстия на глубину 2 — 3 м. Для бурения большого количества ям, как правило, используются ямобуры. Они экономят время и минимизируют трудозатраты. При необходимости установки только одной опоры, работы обычно выполняются вручную, что является наиболее оптимальным в данной ситуации.

Оставьте заявку и получите скидку 3%

Оставить заявку

Кто должен осуществлять бурение

Рытье ям можно доверить только профессионалам, которые имеют большой опыт проведения подобных работ. Важно, чтобы рабочие владели навыками управления спецтехникой. От этого зависит не только качество получаемых ям, но и безопасность бригады рабочих.
От качества бурения напрямую в будущем зависит бесперебойность эксплуатации ЛЭП, поэтому необходимо подходить к нему очень ответственно. Важно, что настоящие профессионалы могут с успехом решить проблемы любого характера, к примеру, связанные с плохими почвами. Так же они могут результативно проводить бурение в условиях неблагоприятной погоды, что бывает крайне важно. Кроме того, без участия опытных специалистов не может быть проведена качественная подготовка к работам по бурению.

Бурение под забор — цена от 14000р. за смену

Строительство ограждений

Компания «БУРМОССТРОЙ» осуществляет бурение под забор до 100 отверстий за одну машиносмену любого типа – столбчатого, сеточного, из профнастила, поликарбоната. Проход скважин является начальным этапом сооружения каждого объекта. Так же как шнековые ограждения, заборы не требуют глубокого проникновения труб в почву, в связи с этим, цена на бурение ям под столбы забора в Москве и Московской области достаточно демократична.

Схема расположения опоры в грунте

Для устройства разнообразных основ заграждения есть несколько единых правил монтажа.

1. Песчаные, скальные земли требуют заглубления сваи не менее половины высоты самого забора в целях предупреждения выворачивания конструкции ветром.
2. Когда мы имеем дело с пучинистым грунтом, бурение под опору должно проникать в промерзающий грунт.
3. Высота несущих балок всегда выше ограды.

Этапы установки ограждений

• Изучение почвы. Профессиональные геологоразведочные исследования стоят недешево, многие заказчики обращаются к специалистам, имеющим большой опыт в бурении под заборы. Они подскажут нужную глубину прохода, материал для столбов, целесообразный в конкретных условиях.
• Разметка. Равномерное вбивание колышков. Расстояние между клиньями зависит от типа изгороди. Подсчитывается количество опор, растягивается шпагат.
• Бурение ям под столбы. Быстрый и надежный способ – шнековое выбуривание отверстий ямобуром. Ровные, глубокие лунки – важное условие правильной сборки забора. Ручной автоматикой, не говоря уже о лопате, вы не получите аккуратную скважину заданного размера.
• Погружение свай или труб в пробуренные ямы с помощью телескопической крановой стрелы БКУ. Мы обеспечим строго вертикальное положение основы в грунте.
• Бетонирование. В твердых, устойчивых почвах, можно обойтись без цементного раствора. Если же фундамент тяжелый, лучше не рисковать и укрепить столбы для ограды бетонной смесью, удерживая их во время заливки во избежание крена.
• Установка забора. Этот процесс начинают после того, как бетон затвердеет.

Иногда используются костыли, устанавливающиеся прямо в грунт. В оцинкованный цилиндр с болтами ставится столб и прикручивается.Хороший выбор опор под забор для глинистых почв и массивных конструкций – винтовые сваи. Такой метод не нарушает ландшафт, не вредит посадкам, расположенным вдоль участка работ. Винтовые столбы можно впоследствии демонтировать и заново эксплуатировать. Бурильно-крановые установки нашего парка чисто произведут бурение скважин под забор, сделают грамотную установку не заезжая на облагороженную территорию.

как выкопать лунку в земле с буром или без него своими руками? Какого диаметра нужно отверстие под забор?

Бурение ям под столбы – вынужденная мера, без которой предельно крепкий забор не соорудить. Сетка-рабица с забитыми в землю столбами – не самое надёжное решение: часть столба, забитая в землю, ржавеет за несколько лет. Надземная часть столба, лишившись опоры, упадёт.

Особенности

Бурение ям под столбы для забора или опоры под некапитальные (нежилые) сооружения и постройки обязательно предполагает бетонирование подземной части столба. Бетон защищает сталь, из которой исполнен каждый такой столб, от воздействия солей, щелочей и кислот, содержащихся в грунте. Он не подпускает излишнюю влагу к столбу. Для этого и нужны лунки (ямы) – под каждый из столбов.

Осуществить вручную бурение ям (при помощи воротка) затруднительно. Чтобы просверлить в грунте несколько лунок за час, а не копать полтора-два часа одну из них, используют электропривод или бензиновый мотоблок, приводящий ворот в быстрое вращение. Он также за несколько часов пробурит глубокий канал для водяной скважины. Бурение выполняется строго вертикально.

Никаких перекосов в любую из сторон не допускается: «чушка», отлитая из бетона, со столбом в центре обретёт смещение центра тяжести, отчего столб со временем заметно покосится, отклонившись от вертикального положения.

Чем можно бурить?

Ручное бурение – крайняя мера при полном и долговременном отсутствии доступа к механическим бурам. Простейший вариант – ручной садовый бур, изготавливаемый самостоятельно всего за пару часов. Он оснащён Т-образной рукояткой, вращая ее, рабочий постепенно заглубляется в грунт. Если необходимо бурение на глубину более метра, для удобства работы предусмотрена дополнительная секция, присоединяемая к ручке и рабочей части бура с помощью муфт. Теоретически, с помощью ручного бура и большого количества секций можно не только пробурить ямы под столбы, но и докопаться до грунтовых вод, залегающих на глубине до 40 м – при условии, что масса всех секций не помешает одному человеку проделать канал такой глубины, а плотность грунта не запредельно велика.

Механизированные ямобуры подразделяются на топливные, электрические и гидравлические. Первые оснащены двигателем внутреннего сгорания, создающим приемлемый для эффективного сверления грунта крутящий момент за счёт сжигания газа, бензина или дизельного топлива. В основе вторых – электропривод мощностью от 2 киловатт. Третьи относятся к профессиональному инструменту: гидравлический привод ямобура устанавливается чаще всего на передвижной (автомобильной) платформе с дополнительными землеупорами, предотвращающими раскачивание машины при быстром старте и внезапной остановке.

В ряде случаев гидравлический подъёмник-вращатель устанавливается на спецтехнику, например, на переоборудованный экскаватор или трактор. Арендовав такую технику на день-другой, потребитель решает вопрос о рытье ям под столбы по всему периметру (нередко более сотни) в течение этого же периода. Электробур может быть изготовлен на основе перфоратора повышенной мощности (от 1400 Вт). Данное механическое средство справится с бурением ям под столбы забора, опоры для строящегося подсобного помещения. Он ускорит процесс выкапывания лунок для саженцев плодовых деревьев и кустарника.

По типу рабочей части буры подразделяются на:

• простые садовые – рабочая часть собрана из двух полудисков от циркулярной пилы;
• шнековые – бур имеет винтовую часть, изготовленную из полосы стали, навитой вокруг оси и поставленной на ребро перед привариванием.

Первые устанавливаются в основном на ручное приспособление. Вторые чаще применяются в составе механизированного устройства, вращаемого не руками рабочего, а с помощью привода.

Параметры отверстий

Чернозёмно-супесчаный грунт отличается меньшей плотностью. Пучинистый (в результате длительных заморозков) также вносит свои коррективы в глубину и диаметр лунки. В таком грунте глубина подземной части столба – не менее метра. Многие владельцы загородных домов, меняя старый сеточный забор на новый (из профтруб и кровельных листов), заглубляют столбы на уровень в 1,4 и более метров. Суглинистый (или глинистый), а также каменистый (содержащий гладкие камни или обломки скал) грунт избавляет от необходимости заглублять столбы на глубину более метра. Распространённая глубина – 0,8-0,9 м.

Диаметр лунок, больший, чем полметра, для заборных секций нецелесообразен. Забор не относится к капитальному типу конструкции: на него действует лишь его вес, в сотни раз меньший, чем вес небольшого загородного дома, и возможная парусность при урагане (настил из профлиста сопротивляется ветру). Ворота, совмещённые с калиткой, позволяют несколько превысить диаметр лунки, однако, пользователь знает, что чем глубже и шире лунка под столб, тем больше уйдёт бетона. Больший диаметр, длина и вес бетонной «чушки» позволят удержать столб на десятки лет, не давая ему покоситься ни на градус.

Высота надземной части столба для того же забора – не более 2 м. Более высокий забор имеет смысл поставить, если объект – не дача и не загородный дом, а охраняемое строение, например, пункт или филиал госконторы, университет, больница, воинская часть и т. д. Слишком низкий забор грозит постоянным нарушением пропускного режима, принятого КПП. Расстояние между центрами двух соседних лунок (месторасположением столбов) выбирается так, чтобы забор не покосился, не упал, например, из-за частых и сильных ветров в данной местности. Например, для столбов, где применяется квадратная профтруба сечением 50*50 мм, а в качестве горизонтальных перекладин – прямоугольная труба 40*20, оптимальным считается расстояние между двумя соседними опорами не более 2 м.

Подготовка

Перед бурением лунок для столбов и опор ямобуром территория размечается – согласно заранее подготовленному плану участка. При разметке по центру будущих лунок устанавливаются колышки. План участка или местности учитывает диаметр лунок – тот играет не последнюю роль при выборе оптимального расстояния между столбами.

Квадратная, прямоугольная либо круглая – труба должна быть распилена на равные части. Например, глинистый грунт предусматривает отрезки трубы в 3,2 м (1,2 «утоплено» в землю и залито бетоном). Диаметр лунки – 40-50 см. В процессе разметки территория должна быть оцеплена по периметру леской или тонкой бечёвкой, натянутой на колышки. Последние располагаются по углам участка. По этой линии отмеряется одинаковое расстояние между столбами. Проставляются метки в виде дополнительных колышков.

Этапы работ

Чтобы выкопать в земле лунку, придерживайтесь следующей последовательности действий.

1. Откопайте с помощью лопаты небольшой (верхний) слой грунта на 10-20 см. Так вы зададите предполагаемое местоположение будущей лунки.
2. Установите бур строго вертикально. Начинайте с его помощью прорезать пласт земли за пластом, сохраняя вертикальное положение. Оказывайте небольшой нажим на инструмент – без усилия со стороны мастера он не продвинется вглубь настолько быстро, насколько это нужно, чтобы работа шла эффективно. Слишком сильное нажатие и излишне быстрое продвижение бура вглубь грунта способны повредить режущую кромку посторонними крупнофракционными включениями. Быстро возрастающее сопротивление разрушаемого грунта «просадит» обороты двигателя.
3. Сделав несколько полных оборотов, выньте бур из земли, удалив разрушенный грунт и очистив режущие кромки от налипшей земли. Повторите два предыдущих действия заново.

Если бур не режет землю правильно и эффективно, как в начале работы, проверьте, не затупились ли режущие кромки. Затупление лезвий – частое явление на твёрдом грунте, в котором могут попадаться камни и другие посторонние частицы, отличающиеся от мелкой структуры глины.

1. С помощью электрического или бензинового ямобура бурение грунта значительно ускорится. Последовательность бурения под столбы или сваи здесь может быть следующей.
2. Установите рабочую часть (режущий инструмент), закрепив его хвостовик в зажимном механизме привода. Проверьте, не скривилась ли ось – при вращении искривленная ось «гуляет» в разные стороны, это легко проверить, обнаружив ритмичные отклонения верхушки бура в разные стороны. Расцентровку рабочего инструмента выдадут биения бура при бурении.
3. Установите привод с буром вертикально. Начинайте бурить.
4. Когда бур замедлит скорость оборотов до значения, при котором эффективность работы резко падает, включите режим обратного хода (реверс). Это даст возможность инструменту выйти из разрушаемого грунта. Обороты повысятся. Переключите мото- или электробур с заднего хода вновь на обычный и разрыхлите просверливаемый пласт.
5. Выньте из лунки разрушенную породу, очистите лезвия от налипшей земли. Продолжите бурение, продвигаясь дальше вглубь.
6. Повторяйте бурение до тех пор, пока лунка не достигнет нужной (по техзаданию) глубины.

Если бурить стало заметно труднее, а эффективность и скорость бурения заметно снизились, подливайте в лунку по 20-30 л воды. Затвердевший и чрезмерно утрамбованный вышележащими слоями грунт размягчится. Поскольку глина превращается в трудносмываемую грязь, полезно продолжить бурение одной и той же лунки спустя день-два – когда вода полностью впитается, а верхние слои глины не будут налипать на лезвия бура.

Шнековый бур, чаще используемый с мотоблоком или электроприводом, подобно сверлу, бурящему дерево или металл, выводит значительную часть грунта наружу самостоятельно. После установки в месте бурения и при дальнейшем продвижении вглубь его не стоит дёргать вверх, извлекая землю – этим недостатком обладают лишь простые буры, режущая часть которых изготовлена из двух половинок.

Слишком плотный грунт потребует сверления лунки на пониженной скорости – механизированный бур обладает несколькими скоростями. Соблюдая в точности технологию бурения лунок под столбы, мастер обеспечит высокое качество и долговечность столбовых опор для забора или небольшого сооружения. Отклонение от вышеописанных схем почти сразу приведёт к перекашиванию несущих конструкций.

Наглядное видео бурения и бетонирования столбов смотрите в следующем видео.

Бурение скважин под забор: нюансы процесса

При наличии у человека в собственности недвижимости, первым делом он будет стараться обеспечить защиту от проникновения злоумышленников. Потому что не у кого нет желания, что на частную территорию никто не проник. К первой стадии создания оградительной конструкции стоит отнести бурение под забор.

Компания «БурМСК» готова предоставить такую услугу. Здесь работают ответственные сотрудники, и присутствует парк спецтехники. Специалисты готовы выполнить работы, касающиеся бурения свай и копки траншей, планирования территории, вывоза строительных отходов и так далее. Большой опыт в бурении позволит заложить основания для создания надёжного забора.

Тонкости бурения под столбы

При проведении работ не используются ручные механизмы, потому что это сложно и утомительно, при этом не эффективно. Как показывает практика, для бурения ям хорошо подходят компактные ямобуры на базе минипогрузчика, или большие агрегаты на базе грузовиков. Чтобы принять решение, следует нужно отталкиваться от основных факторов: требуемой глубины и диаметра свай, типа обрабатываемого грунта. Если не нужны слишком большие по диаметру отверстия, применение ямобура станет правильным вариантом, который существенно ускорит процесс возведения оградительной конструкции.

Преимущества сотрудничества с компанией «БурМСК»:

• оперативная подача техники;

• опытные сотрудники, качественно выполняющие свою работу;

• выгодные расценки;

• быстрое выполнение поставленных задач.

Нюансы бурения скважин под заборы

С самого начала следует произвести разметку участка. Все места бурения под столбы нужно отметить колышками, расположенными между собой на определенном расстоянии. Качественная разметка в будущем позволит избежать конфликтных ситуаций с соседями. Если забор устанавливаются на неровной поверхности, первым делом, нужно выполнить разметку угловых столбов. После чего можно приступать к бурению. Важно, чтобы отверстие было вертикальным. Для этого может выполняться выравнивание, подкоп или засыпание песком.

На правах рекламы

Сверление отверстий – обзор

2.4.1 Метод сверления отверстий

Метод сверления отверстий для определения остаточных напряжений был впервые предложен Матаром (1934). Когда в напряженное тело вводится отверстие, напряжения релаксируют, что приводит к изменению окружающего поля деформации, которое можно измерить и сопоставить с релаксированными напряжениями. Существует три варианта этого метода:

1.

Сверление центрального отверстия включает сверление отверстия перпендикулярно поверхности для исследования поверхностной деформации;

2.

Сквозное бурение используется для измерения равномерных остаточных напряжений по толщине; и

3.

Пошаговое бурение используется для измерения остаточных напряжений, меняющихся по толщине, путем бурения с последовательным увеличением глубины (Reid, 2009).

Первоначально этот полуразрушающий метод был ограничен макроскопически однородными изотропными материалами, но были предприняты попытки распространить его на анизотропные композиты, армированные волокном (Prasad et al., 1987), а с середины 1960-х годов и для ортотропных материалов (Lake и др. , , 1970; Rendler and Vigness, 1966), но это численно интенсивно, и необходимо сделать несколько допущений, чтобы упростить полученные решения. Высокая ортотропная природа композитов дополнительно усложняет сами измерения, потому что чрезвычайно трудно получить точность измерений вокруг отверстия, особенно в направлении волокна, даже с помощью высокоточных методов, таких как муаровая интерферометрия (Nicoletto, 1991).

Берт и Томпсон (1968) разработали теоретическую основу для связи измеренных деформаций с остаточными напряжениями в ортотропных материалах, применяя приблизительную процедуру расчета. Позже Шаджер и Янг (1994) предложили точную формулировку однородных остаточных напряжений по толщине в ограниченном классе ортотропных материалов. Sicot и Gong (2003, 2004) провели приблизительный анализ остаточных напряжений в ортотропных композитных ламинатах с использованием метода поэтапного сверления отверстий.Точная формулировка сквозного метода, позволяющая измерять однородные остаточные напряжения по толщине в обычном ортотропном ламинате, была опубликована Pagliaro and Zuccarello (2007). Эффекты макромасштабных остаточных напряжений, действующих на симметричные ортотропные ламинаты, также могут быть рассмотрены с помощью этого метода.

Метод сверления отверстий чаще всего использует тензометрические датчики, которые должны быть правильно расположены относительно отверстия. Хотя оптические методы не так широко используются, они имеют преимущество перед тензодатчиками в том, что расположение отверстия менее важно.Была разработана методика определения остаточных напряжений в ортотропных материалах с использованием муаровой интерферометрии для любой ориентации муаровых решеток (Càrdenas-Garcìa, 2005). Двухлучевая ширография дает непосредственно плоскостную деформацию, поскольку оси симметрии в измеренной картине интерференционных полос соответствуют осям главных напряжений. Несмотря на это преимущество по сравнению с муаровой интерферометрией, измерение остаточных напряжений в ортотропных материалах с использованием ширографии в сочетании с методом сверления отверстий представляется ограниченным. Качественные измерения были получены на композитных панелях. В целях ускорения измерения вместо процесса сверления отверстий использовалось микровдавливание (при котором небольшая выемка вдавливается в измеряемую поверхность) (Hung, 1999), но этот процесс снова дал только качественные измерения.

Все современные аналитические методы, используемые при сверлении отверстий, предполагают, что материал в пределах одного слоя является однородным, и, следовательно, не могут разрешить микромасштабные остаточные напряжения в неоднородном слое.Однако, поскольку волокна разрезаются при просверливании отверстия в композитном ламинате, в месте разреза снимается остаточное напряжение, и в прилегающем материале возникает упругая реакция. Таким образом, потенциально возможно использовать технику сверления отверстий для измерения микромасштабных остаточных напряжений в стеклопластике. Тем не менее область, в которой имеет место значительный упругий отклик, чрезвычайно мала (Nairn, 1997). Поскольку максимальный диаметр армирующих волокон из Е-стекла часто составляет менее 27 мкм, измерения необходимо проводить на небольшом расстоянии от края отверстия (Corning, 2003), что вызывает проблемы, если используются самые маленькие коммерчески доступные тензодатчики. Если бы для преодоления проблемы чувствительности были разработаны чрезвычайно маленькие специальные датчики, они просто создали бы еще одну проблему из-за самонагрева. Стеклопластик не является хорошим проводником тепла, поэтому становится важным локальное нагревательное воздействие такого небольшого размера (Reid, 2009).

Волоконно-оптические решетки Брэгга использовались для измерения остаточных напряжений в многослойном композитном материале в модифицированной версии метода сверления отверстий, когда решетки Брэгга встраивались в ламинат (Guemes and Menéndez, 2002).Они позволяют избежать эффекта самонагрева, но имеют слишком большую длину, чтобы их можно было использовать для измерения снятия напряжения вокруг отдельных разрывов волокна. Кроме того, аналитический метод, используемый для интерпретации измеренного отклика, должен учитывать эффект жесткости преобразователя. Кажется маловероятным, что с помощью этого метода можно было бы провести надежные измерения снятия напряжения относительно разрыва волокна (Reid, 2009).

Использование оптических методов связано с двумя важными проблемами, которые преобладают независимо от используемой аппаратуры (Reid, 2009).Первая существенная проблема возникает из-за введения остаточных напряжений при бурении скважины. Измеряемые деформации являются результатом снятия остаточного напряжения, наложенного на напряжения, вызванные процессом сверления отверстий, и эти два набора деформаций не могут быть отделены друг от друга. Электроэрозионная обработка минимизирует остаточные напряжения, вызванные выполнением отверстия, но только там, где волокна и матрица являются проводящими, и, к сожалению, ни волокно, ни матрица в стеклопластике не удовлетворяют этому критерию (Reid, 2009).Можно было бы избежать введения остаточных напряжений во время сверления отверстий с помощью процесса микровдавливания (Hung, 1999), но интерпретация измерений деформации будет затруднена из-за неоднородности материала в малых масштабах (Reid, 2009). . Таким образом, метод сверления отверстий и его варианты не могут быть непосредственно использованы или адаптированы для определения микромасштабных остаточных напряжений в однонаправленном стеклопластике (Reid, 2009).

Бухманн и др. (2000) описывают новый подход к моделированию процесса термического напыления путем моделирования движущегося источника тепла в сочетании с процессом переноса и осаждения материала.Их количественные напряжения и деформации согласуются с экспериментальными измерениями остаточных напряжений с помощью усовершенствованного метода сверления отверстий. Согласно Prasad et al. (1987), метод полуразрушающего сверления отверстий для измерения остаточных напряжений хорошо зарекомендовал себя для изотропных материалов, и были предприняты попытки распространить этот метод на ортотропные композитные материалы. Pagliaro and Zuccarello (2007) занимались разработкой и применением метода сквозного бурения для анализа остаточных напряжений в ортотропных материалах.

Балалов и др. (2007) подробно рассмотрены основные особенности, присущие упрощенному подходу к определению остаточных напряжений в цилиндрических оболочках и трубах с внешним диаметром не менее 60 мм, путем сочетания метода сверления отверстий и отражательной голограммной интерферометрии. Стефанеску и др. (2006) представил результаты, улучшающие полезность, точность и эффективность последовательного бурения центрального отверстия как метода измерения полей остаточных напряжений вблизи поверхности.Shokrieh и Kamali (2005) изучали остаточные напряжения в термореактивных полимерных композитах. Shokrieh и Ghasemi (2007a,b) представили новый метод (метод имитации сверления отверстий) для расчета коэффициентов калибровки для измерения остаточных напряжений в различных системах материалов. Baldi (2007) проанализировал проблему определения остаточного напряжения в ортотропном материале с использованием метода сверления отверстий в сочетании с бесконтактными оптическими методами полного поля. Schajer (1988, 2007) и Schajer и Yang (1994) представили эффективную процедуру, позволяющую рассчитывать стабильные остаточные напряжения при бурении скважины с использованием данных о деформации, полученных на основе измерений, выполненных при множестве небольших приращений глубины скважины. Шаджер (1988, 2007) описал использование регуляризации Тихонова для снижения характеристики чувствительности к шуму при вычислении с мелким приращением и объединил эту математическую процедуру с критерием Морозова для определения оптимальной степени регуляризации, которая уравновешивает конкурирующие тенденции уменьшения шума и искажение решения напряжения.

Schajer и Yang (1994) использовали метод сверления отверстий для измерения остаточных напряжений в ортотропном материале. Sicot и др. (2003) представил новый метод измерения остаточного напряжения в композитных ламинатах с использованием трех условий охлаждения для получения различных уровней остаточного напряжения.Shokrieh и Ghasemi (2007a,b) определили, что коэффициенты калибровки для ортотропных пластин основаны на методе точного решения. Берт и Томпсон (1968) и Лейк и др. (1970) расширил метод, чтобы включить ортотропные материалы, введя новые коэффициенты калибровки, и исследовал применимость метода полуразрушающего сверления отверстий для экспериментального определения остаточных напряжений в относительно тонких прямоугольных ортотропных материалах.

Стандартный метод испытаний для определения остаточных напряжений методом тензометрии со сверлением отверстий

Лицензионное соглашение ASTM

ВАЖНО — ВНИМАТЕЛЬНО ПРОЧИТАЙТЕ ЭТИ УСЛОВИЯ ПЕРЕД ВХОДОМ В ЭТОТ ПРОДУКТ ASTM.
Приобретая подписку и нажимая на это соглашение, вы вступаете в контракт, и подтверждаете, что прочитали настоящее Лицензионное соглашение, что вы понимаете его и соглашаетесь соблюдать его условия. Если вы не согласны с условиями настоящего Лицензионного соглашения, немедленно покиньте эту страницу, не входя в продукт ASTM.

1.Право собственности:
Этот продукт защищен авторским правом, как компиляции и в виде отдельных стандартов, статей и/или документов («Документы») ASTM («ASTM»), 100 Barr Harbour Drive, West Conshohocken, PA 19428-2959 USA, за исключением случаев, когда прямо указано в тексте отдельных документов. Все права защищены. Ты (Лицензиат) не имеет прав собственности или иных прав на Продукт ASTM или Документы.Это не продажа; все права, право собственности и интерес к продукту или документам ASTM (как в электронном, так и в печатном виде) принадлежат ASTM. Вы не можете удалять или скрывать уведомление об авторских правах или другое уведомление, содержащееся в Продукте или Документах ASTM.

2. Определения.

A. Типы лицензиатов:

(i) Индивидуальный пользователь:
один уникальный компьютер с индивидуальным IP-адресом;

(ii) Одноместный:
одно географическое местоположение или несколько объекты в пределах одного города, входящие в состав единой организационной единицы, управляемой централизованно; например, разные кампусы одного и того же университета в одном городе управляются централизованно.

(iii) Multi-Site:
организация или компания с независимое управление несколькими точками в одном городе; или организация или компания, расположенная более чем в одном городе, штате или стране, с центральным управлением для всех местоположений.

B. Авторизованные пользователи:
любое лицо, подписавшееся к этому Продукту; если Site License также включает зарегистрированных студентов, преподавателей или сотрудников, или сотрудник Лицензиата на Одном или Множественном Сайте.

3. Ограниченная лицензия.
ASTM предоставляет Лицензиату ограниченное, отзывная, неисключительная, непередаваемая лицензия на доступ посредством одного или нескольких авторизованные IP-адреса и в соответствии с условиями настоящего Соглашения использовать разрешенных и описанных ниже, каждого Продукта ASTM, на который Лицензиат подписался.

А.Специальные лицензии:

(i) Индивидуальный пользователь:

(a) право просматривать, искать, извлекать, отображать и просматривать Продукт;

(b) право скачивать, хранить или распечатывать отдельные копии отдельных Документов или частей таких Документов исключительно для собственного использования Лицензиатом. То есть Лицензиат может получить доступ к электронному файлу Документа (или его части) и загрузить его. Документа) для временного хранения на одном компьютере в целях просмотра и/или печать одной копии документа для личного пользования.Ни электронный файл, ни единственный печатный отпечаток может быть воспроизведен в любом случае. Кроме того, электронный файл не может распространяться где-либо еще по компьютерным сетям или иным образом. Это электронный файл нельзя отправить по электронной почте, загрузить на диск, скопировать на другой жесткий диск или в противном случае разделены. Одна печатная копия может быть распространена среди других только для их внутреннее использование в вашей организации; его нельзя копировать.Индивидуальный загруженный документ иным образом не может быть продана или перепродана, сдана в аренду, сдана в аренду, одолжена или сублицензирована.

(ii) Односайтовые и многосайтовые лицензии:

(a) право просматривать, искать, извлекать, отображать и просматривать Продукт;

(b) право скачивать, хранить или распечатывать отдельные копии отдельных Документов или частей таких Документов для личных целей Авторизованного пользователя. использовать и передавать такие копии другим Авторизованным пользователям Лицензиата в компьютерной сети Лицензиата;

(c) если образовательное учреждение, Лицензиату разрешается предоставлять печатная копия отдельных Документов отдельным учащимся (Авторизованные пользователи) в классе по месту нахождения Лицензиата;

(d) право отображать, загружать и распространять печатные копии Документов для обучения Авторизованных пользователей или групп Авторизованных пользователей.

(e) Лицензиат проведет всю необходимую аутентификацию и процессы проверки, чтобы гарантировать, что только авторизованные пользователи могут получить доступ к продукту ASTM.

(f) Лицензиат предоставит ASTM список авторизованных IP-адреса (числовые IP-адреса домена) и, если многосайтовый, список авторизованных сайтов.

Б.Запрещенное использование.

(i) Настоящая Лицензия описывает все разрешенные виды использования. Любой другой использование запрещено, является нарушением настоящего Соглашения и может привести к немедленному прекращению действия настоящей Лицензии.

(ii) Авторизованный пользователь не может производить этот Продукт, или Документы, доступные любому, кроме другого Авторизованного Пользователя, будь то по интернет-ссылке, или разрешив доступ через его или ее терминал или компьютер; или другими подобными или отличными средствами или договоренностями.

(iii) В частности, никто не имеет права передавать, копировать, или распространять любой Документ любым способом и с любой целью, за исключением случаев, описанных в Разделе 3 настоящей Лицензии без предварительного письменного разрешения ASTM. Особенно, за исключением случаев, описанных в Разделе 3, никто не может без предварительного письменного разрешения ASTM: (a) распространять или пересылать копию (электронную или иную) любой статьи, файла, или материал, полученный из любого продукта или документа ASTM; (b) воспроизводить или фотокопировать любые стандарт, статья, файл или материал из любого продукта ASTM; в) изменять, видоизменять, приспосабливать, или переводить любой стандарт, статью, файл или материал, полученный из любого продукта ASTM; (d) включать любой стандарт, статью, файл или материал, полученный из любого продукта ASTM или Документировать в других произведениях или иным образом создавать любые производные работы на основе любых материалов. получено из любого продукта или документа ASTM; (e) взимать плату за копию (электронную или иным образом) любого стандарта, статьи, файла или материала, полученного из любого продукта ASTM или Документ, за исключением обычных расходов на печать/копирование, если такое воспроизведение разрешено по разделу 3; или (f) систематически загружать, архивировать или централизованно хранить существенные части стандартов, статей, файлов или материалов, полученных из любого продукта ASTM или Документ. Включение печатных или электронных копий в пакеты курсов или электронные резервы, или для использования в дистанционном обучении, не разрешено настоящей Лицензией и запрещено без Предварительное письменное разрешение ASTM.

(iv) Лицензиат не может использовать Продукт или доступ к Продукт в коммерческих целях, включая, помимо прочего, продажу Документов, материалы, платное использование Продукта или массовое воспроизведение или распространение Документов в любой форме; а также Лицензиат не может взимать с Авторизованных пользователей специальные сборы за использование Продукт сверх разумных расходов на печать или административные расходы.

C. Уведомление об авторских правах . Все копии материала из ASTM Продукт должен иметь надлежащее уведомление об авторских правах от имени ASTM, как показано на начальной странице. каждого стандарта, статьи, файла или материала. Сокрытие, удаление или изменение уведомление об авторских правах не допускается.

4. Обнаружение запрещенного использования.

A. Лицензиат несет ответственность за принятие разумных мер для предотвращения запрещенного использования и незамедлительного уведомления ASTM о любых нарушениях авторских прав или запрещенное использование, о котором Лицензиату стало известно. Лицензиат будет сотрудничать с ASTM при расследовании любого такого запрещенного использования и предпримет разумные шаги для обеспечения прекращение такой деятельности и предотвращение ее повторения.

B. Лицензиат должен прилагать все разумные усилия для защиты Продукт от любого использования, не разрешенного настоящим Соглашением, и уведомляет ASTM о любом использовании, о котором стало известно или о котором было сообщено.

5. Постоянный доступ к продукту.
ASTM резервирует право прекратить действие настоящей Лицензии после письменного уведомления, если Лицензиат существенно нарушит условия настоящего Соглашения.Если Лицензиат не оплачивает ASTM какую-либо лицензию или абонентской платы в установленный срок, ASTM предоставит Лицензиату 30-дневный период в течение что бы вылечить такое нарушение. Для существенных нарушений период устранения не предоставляется связанные с нарушениями Раздела 3 или любыми другими нарушениями, которые могут привести к непоправимым последствиям ASTM. вред. Если подписка Лицензиата на Продукт ASTM прекращается, дальнейший доступ к онлайн-база данных будет отклонена.Если Лицензиат или Авторизованные пользователи существенно нарушают настоящую Лицензию или запрещать использование материалов в любом продукте ASTM, ASTM оставляет за собой право право отказать Лицензиату в любом доступе к Продукту ASTM по собственному усмотрению ASTM.

6. ​​Форматы доставки и услуги.

A. Некоторые продукты ASTM используют стандартный интернет-формат HTML. ASTM оставляет за собой право изменить такой формат с уведомлением Лицензиата за три [3] месяца, хотя ASTM приложит разумные усилия для использования общедоступных форматов. Лицензиат и Авторизованные пользователи несут ответственность за получение за свой счет подходящие подключения к Интернету, веб-браузеры и лицензии на любое необходимое программное обеспечение для просмотра продуктов ASTM.

B. Продукты ASTM также доступны в Adobe Acrobat (PDF) Лицензиату и его Авторизованным пользователям, которые несут единоличную ответственность за установку и настройка соответствующего программного обеспечения Adobe Acrobat Reader.

C. ASTM приложит разумные усилия для обеспечения онлайн-доступа доступны на постоянной основе. Доступность будет зависеть от периодического перерывы и простои для обслуживания сервера, установки или тестирования программного обеспечения, загрузка новых файлов и причины, не зависящие от ASTM. ASTM не гарантирует доступ, и не несет ответственности за ущерб или возврат средств, если Продукт временно недоступен, или если доступ становится медленным или неполным из-за процедур резервного копирования системы, объем трафика, апгрейды, перегрузка запросов к серверам, общие сбои сети или задержки, или любая другая причина, которая может время от времени делать продукт недоступным для Лицензиата или Авторизованных пользователей Лицензиата.

7. Условия и сборы.

A. Срок действия настоящего Соглашения _____________ («Период подписки»). Доступ к Продукту предоставляется только на Период Подписки. Настоящее Соглашение останется в силе после этого для последовательных Периодов подписки при условии, что ежегодная абонентская плата, как таковая, может меняются время от времени, оплачиваются.Лицензиат и/или ASTM имеют право расторгнуть настоящее Соглашение. в конце Периода подписки путем письменного уведомления, направленного не менее чем за 30 дней.

B. Сборы:

8. Проверка.
ASTM имеет право проверять соответствие с настоящим Соглашением, за свой счет и в любое время в ходе обычной деятельности часы. Для этого ASTM привлечет независимого консультанта при соблюдении конфиденциальности. соглашение, для проверки использования Лицензиатом Продукта и/или Документов ASTM. Лицензиат соглашается разрешить доступ к своей информации и компьютерным системам для этой цели. Проверка состоится после уведомления не менее чем за 15 дней, в обычные рабочие часы и в таким образом, чтобы не создавать необоснованного вмешательства в деятельность Лицензиата.Если проверка выявляет нелицензионное или запрещенное использование продуктов или документов ASTM, Лицензиат соглашается возместить ASTM расходы, понесенные при проверке и возмещении ASTM для любого нелицензированного/запрещенного использования. Применяя эту процедуру, ASTM не отказывается от любое из своих прав на обеспечение соблюдения настоящего Соглашения или на защиту своей интеллектуальной собственности путем любым другим способом, разрешенным законом. Лицензиат признает и соглашается с тем, что ASTM может внедрять определенная идентифицирующая или отслеживающая информация в продуктах ASTM, доступных на Портале.

9. Пароли:
Лицензиат должен немедленно уведомить ASTM о любом известном или предполагаемом несанкционированном использовании(ях) своего пароля(ей) или о любом известном или предполагаемом нарушение безопасности, включая утерю, кражу, несанкционированное раскрытие такого пароля или любой несанкционированный доступ или использование Продукта ASTM.Лицензиат несет исключительную ответственность для сохранения конфиденциальности своего пароля (паролей) и для обеспечения авторизованного доступ и использование Продукта ASTM. Личные учетные записи/пароли не могут быть переданы.

10. Отказ от гарантии:
Если не указано иное в настоящем Соглашении, все явные или подразумеваемые условия, заверения и гарантии, включая любые подразумеваемые гарантия товарного состояния, пригодности для определенной цели или ненарушения прав отказываются от ответственности, за исключением случаев, когда такие отказы признаются юридически недействительными.

11. Ограничение ответственности:
В пределах, не запрещенных законом, ни при каких обстоятельствах ASTM не несет ответственности за любые потери, повреждения, потерю данных или за особые, косвенные, косвенные или штрафные убытки, независимо от теории ответственности, возникающие в результате или в связи с использованием продукта ASTM или загрузкой документов ASTM. Ни при каких обстоятельствах ответственность ASTM не будет превышать сумму, уплаченную Лицензиатом по настоящему Лицензионному соглашению.

12. Общие.

A. Прекращение действия:
Настоящее Соглашение действует до прекращено. Лицензиат может расторгнуть настоящее Соглашение в любое время, уничтожив все копии (на бумажном, цифровом или любом носителе) Документов ASTM и прекращении любого доступа к Продукту ASTM.

B. Применимое право, место проведения и юрисдикция:
Это Соглашение должно толковаться и толковаться в соответствии с законодательством Содружество Пенсильвании.Лицензиат соглашается подчиняться юрисдикции и месту проведения в суды штата и федеральные суды Пенсильвании по любому спору, который может возникнуть в соответствии с настоящим Соглашение. Лицензиат также соглашается отказаться от любых претензий на неприкосновенность, которыми он может обладать.

C. Интеграция:
Настоящее Соглашение представляет собой полное соглашение между Лицензиатом и ASTM в отношении его предмета. Он заменяет все предыдущие или одновременные устные или письменные сообщения, предложения, заверения и гарантии и имеет преимущественную силу над любыми противоречащими или дополнительными условиями любой цитаты, заказа, подтверждения, или другое сообщение между сторонами, относящееся к его предмету в течение срока действия настоящего Соглашения.Никакие изменения настоящего Соглашения не будут иметь обязательной силы, если они не будут в письменной форме и подписан уполномоченным представителем каждой стороны.

D. Назначение:
Лицензиат не может назначать или передавать свои права по настоящему Соглашению без предварительного письменного разрешения ASTM.

E. Налоги.
Лицензиат должен уплатить все применимые налоги, за исключением налогов на чистый доход ASTM, возникающий в результате использования Лицензиатом Продукта ASTM. и/или права, предоставленные по настоящему Соглашению.

Десятилетия попыток пробурить земную мантию вскоре могут принести прибыль | Наука

Буровое долото, которое экспедиция Atlantis Bank сломала в начале операции. Три из четырех «конусов», используемых для рытья ямы, отломились. Бенуа Ильдефонс

Ранней весной 1961 года группа геологов начала бурение скважины на морском дне у тихоокеанского побережья Нижней Калифорнии. Экспедиция, первая в своем роде, была начальной фазой проекта, предназначенного для пробивания земной коры и достижения нижележащей мантии.Мало ли они знали, что их усилия вскоре будут омрачены, когда Джон Ф. Кеннеди начал гонку на Луну в мае того же года.

К концу 1972 года, после того как были потрачены миллиарды долларов и благодаря коллективным усилиям тысяч ученых и инженеров, шесть миссий «Аполлон» совершили посадку на орбитальном компаньоне Земли и доставили домой более 841 фунта лунных камней и почвы.

Между тем геологи, которые мечтали заглянуть внутрь Земли, остались ни с чем, с остатками различных программ благодаря сокращению бюджета.

С 1960-х годов исследователи пытались пробурить мантию Земли, но пока безуспешно. Некоторые попытки не увенчались успехом из-за технических проблем; другие стали жертвами разного рода неудач, включая, как выяснилось постфактум, выбор неподходящих мест для бурения. Тем не менее, эти усилия показали, что технология и опыт бурения до мантии существуют. И теперь первая фаза самой последней попытки достичь этой важной части нашей планеты – это бурение через тонкий участок океанической коры в юго-западной части Индийского океана.

Не беспокойтесь: когда бурильщики в конце концов пробьют мантию, горячая расплавленная порода не поднимется вверх по отверстию и не выльется на морское дно при извержении вулкана. По словам Холли Гивен, геофизика из Океанографического института Скриппса в Сан-Диего, хотя породы мантии действительно текут, они делают это со скоростью, близкой к скорости роста ногтя.

Мантия — самая большая часть этой планеты, которую мы называем домом, однако ученые знают о ней относительно немного благодаря прямому анализу. Тонкий слой земной коры, на котором мы живем, составляет около одного процента объема Земли.Внутреннее и внешнее ядро ​​— твердые и жидкие массы, состоящие в основном из железа, никеля и других плотных элементов — занимают лишь 15 процентов объема планеты. Мантия, которая находится между внешним ядром и корой, составляет примерно 68 процентов массы планеты и колоссальные 85 процентов ее объема.

Думайте о мантии как о лавовой лампе размером с планету, где материал нагревается на границе ядра и мантии, становится менее плотным и поднимается плавучими шлейфами к нижнему краю земной коры, а затем течет по этому потолку, пока не остынет и не опускается обратно к ядру. Циркуляция в мантии исключительно вялая: согласно одной оценке, путь от коры к ядру и обратно может занять до 2 миллиардов лет.

Получение нетронутого куска мантии важно, потому что это поможет ученым-планетологам лучше установить сырье, из которого образовалась Земля, когда наша Солнечная система была молода. «Это было бы достоверной информацией о том, из чего сделан мир», — говорит Гивен. По ее словам, его состав также даст представление о том, как первоначально сформировалась Земля и как она превратилась в многослойную сферу, в которой мы живем сегодня.

Ученые могут многое сделать о мантии даже без образца. Скорости и пути сейсмических волн, генерируемых землетрясениями, проходящих через планету, дают представление о плотности, вязкости и общих характеристиках мантии, а также о том, как эти свойства меняются от места к месту. Так же как и скорость, с которой земная кора поднимается вверх после того, как ее отягощают массивные ледяные щиты, которые недавно (в геологических терминах) растаяли.

Измерения магнитного и гравитационного полей нашей планеты дают еще больше информации, сужая круг типов полезных ископаемых, которые могут быть найдены в глубине, говорит Уолтер Манк, физик-океанограф из Скриппса.Ученый, которому сейчас 98 лет, был частью небольшой группы исследователей, которая впервые пришла к идее бурения мантии в 1957 году. Но эти косвенные методы могут сказать ученому очень мало, отмечает он. «Ничто не заменит иметь в руках кусок того, что вы хотите проанализировать».

Исследователи с по держат в руках образцы мантии, но они не в первозданном виде. Некоторые из них представляют собой глыбы горных пород, вынесенные на поверхность Земли извергающимися вулканами. Другие были подняты вверх из-за смятых столкновений между тектоническими плитами.Третьи поднялись на морское дно вдоль медленно расширяющихся срединно-океанических хребтов, говорят геологи Генри Дик и Крис Маклауд. Дик из Океанографического института Вудс-Хоул в Массачусетсе и Маклауд из Кардиффского университета в Уэльсе являются соруководителями экспедиции по глубокому бурению, которая только что завершилась в юго-западной части Индийского океана.

Все нынешние образцы мантии были изменены процессами, которые привели их к поверхности Земли, воздействию атмосферы или погружению в морскую воду в течение длительных периодов времени – возможно, всем вышеперечисленным.Те образцы мантии, подвергшиеся воздействию воздуха и воды, вероятно, потеряли некоторые из своих более легко растворяющихся исходных химических элементов.

Отсюда большое желание получить чистый кусок мантии, говорит Дик. Получив доступ, ученые могли проанализировать общий химический состав образца, а также его минералогию, оценить плотность породы и определить, насколько легко она проводит тепло и сейсмические волны. Результаты можно сравнить со значениями, полученными из косвенных измерений, подтверждая или оспаривая эти методы.

Бурение до мантии также дало бы геологам возможность взглянуть на то, что они называют разрывом Мохоровичича, или сокращенно Мохо. Над этой загадочной зоной, названной в честь хорватского сейсмолога, открывшего ее в 1909 году, сейсмические волны распространяются со скоростью около 7 км/с, что соответствует скорости распространения волн через базальт или остывшую лаву. Ниже Мохо волны движутся со скоростью около 5 миль в секунду, что аналогично скорости, с которой они проходят через магматическую породу с низким содержанием кремнезема, называемую перидотитом.Мохо обычно находится на глубине от 3 до 6 миль ниже дна океана и на расстоянии от 12 до 56 миль под континентами.

Эта зона долгое время считалась границей коры и мантии, где материал постепенно остывает и прилипает к вышележащей коре. Но некоторые лабораторные исследования предполагают, что Мохо представляет собой зону, где вода, просачивающаяся из вышележащей коры, вступает в реакцию с мантийными перидотитами, создавая тип минерала, называемый серпентином. Эта возможность захватывающая, предполагают Дик и Маклауд.Геохимические реакции, которые производят серпентин, также производят водород, который затем может реагировать с морской водой с образованием метана, источника энергии для некоторых типов бактерий. Или, отмечают исследователи, Мохо может быть чем-то совершенно неизвестным науке.

Ключ к разгадке секретов мантии — найти правильное место для бурения. Материал мантии поднимается на дно океана на срединно-океанических хребтах, где тектонические плиты медленно раздвигаются. Но эти образцы просто не годятся.Работа через несколько миль коры под дном океана значительно изменила материал, сделав образец мантии нерепрезентативным для того, что находится глубоко внутри Земли. И бурение глубже на одном из этих хребтов также проблематично, говорит Дик. «На океанском хребте или его ближайших склонах кора слишком горячая, чтобы бурить больше одного-двух километров».

Итак, он и его коллеги ведут бурение в юго-западной части Индийского океана под названием Атлантис-Бэнк, которая находится примерно в 808 милях к юго-востоку от Мадагаскара.По словам Дик, многие факторы делают это место отличным местом для бурения экспедиции.

Структурный геолог Карлотта Феррандо исследует некоторые керны на наличие трещин и жил, которые могут сказать ей, были ли деформированы породы. Билл Кроуфорд, IODP JRSO Крошечные, деформированные минеральные зерна в этом образце нижней коры, тонко нарезанные и зажатые между материалами так, что они пропускают поляризованный свет, свидетельствуют о том, как частично расплавленная порода сжималась и растягивалась, поднимаясь к морскому дну на берегу Атлантиды.Билл Кроуфорд, Международная программа открытия океана Геолог Джеймс Натланд (слева) и соруководители экспедиции Генри Дик (в центре) и Крис Маклауд (справа) изучают то, что, по мнению команды, является самым широким керном, когда-либо извлеченным в рамках программы океанского бурения. Бенуа Ильдефонс, IODP

Во-первых, этот участок морского дна размером с Денвер расположен на поверхности океанской коры, возраст которой составляет около 11 миллионов лет, что делает его достаточно прохладным для бурения. Во-вторых, вершина берега представляет собой плато площадью 9,7 квадратных миль, которое находится в пределах 2300 футов от поверхности океана. Это делает касание дна океана там, в отличие от морского дна глубиной 3,7 мили поблизости, не составляет труда. Сильные океанские течения в этом районе предотвратили скопление отложений на морском дне, из-за чего земная кора была в значительной степени обнажена. Он также относительно тонкий — предыдущая сейсмическая съемка этого района показала, что кора имеет толщину всего 1,6 мили.

Более того, океаническая кора под банкой Атлантис сформировалась на участке срединно-океанического хребта, где верхние слои формирующейся коры распространялись в одном направлении от рифта, а нижние — в другом.Ученые пока не уверены, как и почему это произошло. Но из-за этого так называемого асимметричного спрединга, который, вероятно, происходит на значительной части срединно-океанических хребтов мира, Atlantis Bank не покрыт хрупкими слоями верхней коры, которые могут разрушиться и упасть в отверстие во время бурения. , — говорит Дик. Такой мусор может повредить буровое долото или привести к его заклиниванию, а также затруднить вымывание более мелких кусков породы и бурового раствора из скважины.

Несмотря на преимущества бурения в Atlantis Bank, экспедиция потерпела неудачу, характерную для многих проектов бурения в океане.Проблемы с загрузкой корабля задержали отплытие команды из Коломбо, Шри-Ланка, на день. Оказавшись на месте, команда сломала буровое долото, но прежде чем они смогли выловить осколки из скважины, им пришлось собраться и доставить больного члена экипажа на север, в сторону Маврикия, чтобы встретить приземлившийся вертолет для медицинской эвакуации. Корабль, получивший название JOIDES Resolution, , вернулся после почти недельного отсутствия, а затем ему пришлось провести пару дней, используя сильный магнит, чтобы попытаться восстановить осколки сломанного бурового долота.

Они так и не нашли недостающие части. Но во время последней попытки с использованием сильного вакуума, чтобы попытаться проглотить их, экспедиция вернула, возможно, кусок океанской коры самого большого диаметра из когда-либо извлеченных. Цилиндр из темной крупнозернистой породы, называемой габбро, имеет 7 дюймов в поперечнике — в три раза больше обычного размера — и 20 дюймов в длину.

Целевая глубина группы для этой экспедиции составляла 4265 футов в земной коре, едва ли на полпути к мантии. К сожалению, по состоянию на 22 января бурение достигло глубины только 2330 футов под морским дном.

К тому времени, когда эта статья будет опубликована, буровые работы в Atlantis Bank будут завершены — для этой части проекта. Будем надеяться, что второй, уже одобренный этап миссии завершит задачу и подключится к мантии. Но это может быть от двух до пяти лет. По словам Дик, конкуренция за судовое время со стороны других команд, желающих бурить в других частях мира, очень жесткая.

Однако научная группа не уйдет с первого этапа этого проекта с пустыми руками, говорит Маклауд.Восстановление образцов со всей земной коры также важно. «Мы понятия не имеем, каков основной состав океанической коры в любой точке земного шара», — говорит Дик. По его словам, породы нижней коры, ранее извлеченные из других участков глубокого бурения, оказались совсем не такими, как ожидали исследователи.

Проект Atlantis Bank позволит изучить химический состав нижних слоев земной коры. И полный профиль через весь слой помог бы ученым понять, как магмы химически и физически трансформируются там, в том числе, как мантийные породы кристаллизуются и прикрепляются к нижней поверхности земной коры.

Как только исследователи наконец получат свой образец мантии, другие команды смогут присоединиться к проекту и провести собственные эксперименты, говорит Маклауд. «Будущие экспедиции могут сбрасывать инструменты в дыру на долгие годы». Например, сейсмологи могут отправлять датчики в яму глубиной в несколько миль, а затем напрямую измерять скорости сейсмических волн, пульсирующих в земной коре, вместо того, чтобы выводить их с помощью лабораторных испытаний на небольших образцах горных пород. Исследователи также могут опустить в отверстие ряд датчиков температуры, чтобы измерить поток тепла из недр нашей планеты.

Несомненно, образцы океанской коры и мантии, в конечном счете извлеченные из Atlantis Bank, а также данные, собранные из оставшейся после себя дыры, будут занимать геологов и геофизиков на десятилетия вперед. Но терпение — это добродетель, и выжидание — это то, чем Дик, Маклауд и их коллеги-геофизики занимались десятилетиями.

Примечание редактора: Эта статья была обновлена, чтобы исправить атрибуцию сейсмической разведки Atlantis Bank.

наука о планете Земля Мантия Земли Путешествие к центру Земли океаны

Рекомендуемые видео

Сверление небольших глубоких отверстий с помощью прецизионного электроэрозионного станка

Качественные результаты производства для самолетов, медицинского применения

Электроэрозионная обработка

(EDM) уже более полувека удаляет металл с помощью искровой эрозии — с электроэрозионной обработкой в ​​стиле грузил (плунжер/электрокс) для пресс-форм и проволочной электроэрозионной обработкой для точной резки деталей, особенно штампов. Третий тип, электроэрозионное сверление, появился для прецизионного сверления отверстий самых маленьких размеров, выходя за рамки его первоначального использования в качестве «хлопушки» электроэрозионного станка для создания отверстий в твердых металлах.

Сегодня не видно конца точной механической обработке, такой как обработка небольших отверстий, для которых используется электроэрозионное сверление в сочетании с другими процессами. Первоначально альтернатива таким процессам обработки, как точение и фрезерование, электроэрозионная обработка часто используется в сочетании с другими передовыми процессами обработки.Он процветал по мере того, как технология включала в себя достижения в области цифровых генераторов для более точного управления искрой и программного обеспечения, которое опирается на унаследованные данные обработки для более эффективного производства.

«Горячая кнопка для электроэрозионного сверления прямо сейчас — это профилированные охлаждающие отверстия для новых двигателей в авиационной промышленности», — сказал Боб Янителли, президент Belmont Equipment and Technologies (Мэдисон-Хайтс, Мичиган). «Я также заметил увеличение запросов на очень маленькие отверстия в диапазоне диаметров 0,003–0,004 дюйма [0,08–0,10 мм] в производственных приложениях для новых конструкций авиационных двигателей с экономией топлива, которые требуют охлаждающих отверстий для лопастей вентилятора, которые все чаще более сложный.Не существует какой-то одной формы, которую все используют, некоторые имеют трапециевидную форму. Некоторые из них имеют V-образную форму с двойным углом по сравнению с обычными коническими формами», — сказал Янителли.

«Сейчас мы обсуждаем, как создать различные формы», — сказал Янителли. «Некоторые из них сделаны с помощью грузил, лазеров и электроэрозионных сверл. Какие формы наиболее эффективны, все еще обсуждается, поскольку они основаны на приложениях». Выбор правильного процесса для применения во многом является подходом Belmont Equipment к разработке решения для механической обработки, соответствующего применению его клиента.«В первую очередь мы говорим о приложении и можем сотрудничать на том уровне, который хочет наш клиент. Мы можем поставить только станок или полностью спроектировать деталь «под ключ» и протестировать ее в нашем цеху перед отправкой клиенту».

Там, где используются два метода электроэрозионной обработки, электроэрозионная дрель в сочетании с проходным или высокоскоростным фрезером, система укладки на поддоны (будь то от EROWA, 3R или Hirschmann) позволяет перемещать детали с одного станка на другой без каких-либо несоответствий.«Укладка на поддоны — это наш рекомендуемый способ сделать это, если вы используете процесс с двумя электроэрозионными станками», — сказал Янителли.

Не только отверстия для авиационных двигателей и автомобильных форсунок различаются по размеру, но и медицинские имплантаты по-прежнему бросают вызов ограничениям обработки небольших отверстий с помощью электроэрозионной обработки. «Если вы посмотрите на сверление отверстия размером 0,004 дюйма, это действительно сложное отверстие для электроэрозионной обработки. Вы имеете дело с чем-то размером с волос, который нужно загрузить в машину. Иногда просто тепло от ваших пальцев может исказить то, что вы держите в руках.У нас есть технология сжигания, и мы можем бурить их в единичных экземплярах, но производство — это совсем другая история, особенно для топливных форсунок».

Разработки в области электроэрозионного сверления небольших отверстий в определенной степени окутаны тайной, касающейся точных методов обработки, которые используются. «Даже на выставках, — сказал Янителли, — никто не показывает, как они придают форму своим процессам электроэрозионного сверления».

С другой стороны, Янителли сказал, что на рынке существует определенная повышенная потребность в электроэрозионных станках с большими грузилами.«Мы наблюдаем большой всплеск больших грузил электроэрозионной обработки для небольших разрезов, которые используются в больших инструментах. Если в прошлом форма для всей приборной панели или лицевой панели подвергалась электроэрозионной обработке с помощью одного большого электрода, то теперь наши большие грузила с двумя головками делают электроэрозионные надрезы меньшего размера для зажимов, которые их удерживают», — сказал Янителли.

Сверление меньших, более глубоких и более точных отверстий

Технология электроэрозионной обработки отверстий

обусловлена ​​потребностью в меньших, более глубоких и точных отверстиях, производимых как можно быстрее и стабильнее.«То, что по сути началось с обычных электроэрозионных станков для выдавливания отверстий, превратилось в передовые системы электроэрозионного сверления, которые еще больше расширяют возможности своих предшественников с точки зрения размера отверстия, глубины, чистоты поверхности и точности, а также скорости, надежности и простоты процесса. — сказал Кен Бейслер, менеджер по продукту в GF AgieCharmilles (Линкольншир, Иллинойс).

«В прошлом просверлить отверстие диаметром 0,006 дюйма [0,150 мм] и глубиной 0,125 дюйма [3 мм] в закаленной стали с использованием сверла 0.Электрод диаметром 004″ на электроэрозионном станке для выдавливания отверстий. Современные технологии позволяют просверлить одно и то же отверстие в два раза больше или просверлить отверстие диаметром 0,040 дюйма и глубиной 6 дюймов, различающееся по размеру и прямолинейности не более чем на 0,001 дюйма [0,025 мм] от входа до выхода. Кроме того, это можно сделать, используя только один электрод и практически не вмешиваясь в работу оператора», — сказал Бейслер.

Существующие системы бурения электроэрозионных станков представляют собой, по сути, слияние технологии электроэрозионного вскрытия отверстий с технологией электроэрозионных электроэрозионных грузил.В основе этих прецизионных станков лежит новейшая цифровая генераторная технология, адаптированная из семейства штамповочных машин. «Эти современные цифровые генераторы намного эффективнее с более высокой выходной мощностью, которая обеспечивает скорость, согласованность и точность. И они потребляют меньше энергии», — сказал Бейслер.

Генератор

GF AgieCharmilles Intelligent Power Generation (IPG) обеспечивает точное управление искрой для электроэрозионных сверлильных станков с различными настройками параметров для различных этапов процесса бурения и в зависимости от того, где находится электрод в отверстии.«Именно эта функциональность также помогает снизить износ электродов, что, в свою очередь, позволяет выполнять более глубокое сверление, повышать скорость и точность, а также улучшать качество обработки поверхности», — сказал Беслер.

Контроль искры осуществляется с помощью программного обеспечения в цифровом генераторе, которое изменяет или регулирует поведение искры при входе электрода в отверстие и при выходе из него — функция, которую часто называют защитой от входа и пробоя. «Эти функции защиты, такие как интеллектуальное обнаружение прорыва, предотвращают нестабильность во время выхода из отверстия, сокращают фактическое время выхода электрода, устраняют удар о заднюю стенку и помогают поддерживать размер диаметра отверстия в точке выхода.Эта функция также рассчитывает необходимую длину отвода электрода, чтобы его можно было безопасно переместить к следующему отверстию, а также количество оставшегося электрода и достаточно ли этого оставшегося количества для выполнения следующего отверстия или следует ли выполнять автоматическую замену электрода. быть инициирован», — сказал Бейслер.

Именно эти возможности позволяют современным системам электроэрозионного сверления точно, эффективно и автоматически обрабатывать детали, включающие операции с несколькими отверстиями и/или размерами электродов. В случае с обычным устройством для открывания отверстий оператору требуется высокая квалификация, и он должен будет выполнять все эти функции.«Для повышения производительности электроэрозионного бурения цель состоит в том, чтобы создать как можно больше отверстий или просверлить требуемую глубину с использованием наименьшего количества электродов. Чем больше генератор может помочь уменьшить износ электродов, тем лучше. Кроме того, меньший износ электродов позволяет им резать быстрее и точнее за счет исключения «пулевидного наконечника» их наконечников», — сказал Беслер.

Лабораторные испытания подтверждают результаты электроэрозионного бурения малых отверстий

Для иллюстрации, обычная система поппера, использующая электрод диаметром 0,040″ для просверливания примерно 3.937 дюймов (100 мм) из закаленной стали, как правило, испытывают 100–150% износа электрода. Однако в ходе лабораторных испытаний компания GF AgieCharmilles выполнила ту же задачу на своем новом станке Drill 300B, трехосной высокоскоростной электроэрозионной буровой установке с технологией IPG Generator, и показала степень износа наконечника электрода всего 45 %.

«Кроме того, во время испытаний мы использовали электрод диаметром 0,040″ и прожигали отверстие глубиной 1,181″ [30 мм] в твердосплавной испытательной детали всего за 4,5 минуты при незначительном износе кончика электрода менее 50%.Без технологии цифрового генератора одно и то же отверстие заняло бы более 15 минут при степени износа электрода более 500%. Такой чрезмерный износ в некоторых случаях может потребовать использования нескольких электродов, а также снизить общую точность отверстия. Такие размеры и глубина тестовых отверстий, которых мы достигли, никогда не могли быть получены с помощью механических методов», — сказал Бейслер.

«Когда речь идет о точности отверстий, чем сильнее изнашивается электрод, тем выше вероятность неравномерного износа и выше склонность электрода к отклонению от центра, что приводит к кривым и наклонным отверстиям, а не к прямым». — сказал Бейслер.«Поскольку они помогают уменьшить износ, цифровые генераторы таким образом предотвращают такой сценарий и способствуют получению прямых отверстий, которые можно удерживать ближе к размеру сверху вниз. Например, отверстие глубиной 5,905″ [150 мм], которое мы просверлили электродом 0,04″, различалось по размеру сверху вниз не более чем на 0,001″ [0,025 мм]».

Помимо увеличения срока службы электрода, технология цифрового генератора также обеспечивает контроль над зонами термического влияния, в результате чего качество поверхности сравнимо с тем, которое обычно достигается с помощью проволочной электроэрозионной обработки.Такая отделка поверхности возможна на обычных машинах для выдавливания отверстий, но для их достижения потребуются чрезвычайно квалифицированный оператор и значительное количество времени. С другой стороны, в новейших системах процесс согласован, намного быстрее и выполняется автоматически.

Благодаря тому, что они включают в себя больше конструктивных качеств своей технологии базового электроэрозионного бурильного станка, современные усовершенствованные буровые системы электроэрозионного бурения, такие как Drill 300B, созданы для непрерывной работы без присмотра и отключения света. И поскольку они обеспечивают очень точное позиционирование наряду с высококачественной обработкой поверхности, все большее число мастерских используют станки для создания готовых отверстий, которые фактически являются элементами детали, в отличие от начального отверстия электроэрозионной обработки, для которых не требуется никаких вторичных отверстий. отделочные операции. Кроме того, благодаря более высокой точности позиционирования использование электроэрозионного сверлильного станка расширилось до приложений с несколькими отверстиями, особенно когда отверстия имеют разные диаметры и должны быть точно расположены на деталях.

Электроэрозионное сверление небольших отверстий с жесткими допусками

Электроэрозионные сверлильные станки

Fasthole могут использоваться для эффективного изготовления небольших отверстий с жесткими допусками, например, в медицинских деталях, требующих введения шовного материала и проводников. Недавние улучшения в этой технологии включают модернизацию контроллера и блока питания. «Обновления программного и аппаратного обеспечения контроллера и источника питания электроэрозионного станка повышают скорость и стабильность бурения, одновременно сокращая использование электродов и решая проблемы металлургической переплавки», — сказал Стив Бонд, менеджер по продажам продуктов электроэрозионного станка Methods Machine Tools Inc.(Садбери, Массачусетс).

Компания

Methods Machine Tools недавно представила электроэрозионный сверлильный станок Current Model RT6050-5AT. «Станок оснащен многоосевым контроллером ЧПУ Siemens 840D для большей расширяемости и безопасности промышленного уровня. Модернизация программного и аппаратного обеспечения контроллера и блока питания электроэрозионного станка повышает скорость и стабильность бурения, сокращая при этом использование электродов и решая проблемы металлургической переплавки», — сказал Бонд.

«Кроме того, RT6050-5AT разработан с удлиненным подвижным мостом по оси X.В зависимости от требований применения станок может быть оснащен фиксированной или наклонной бурильной головкой EDM, а стол станка предназначен для установки поворотных столов различных размеров.

«Новые технологии электропитания позволяют сверлить с меньшим боковым износом на конце электрода. Это приводит к более постоянной глубине и диаметру отверстия, более высокой скорости сверления и большему количеству отверстий на электрод. Чтобы сократить время цикла, автоматические устройства смены электродов также были модернизированы, чтобы сократить время смены электродов и оптимизировать их использование, что привело к меньшему количеству общих замен электродов», — сказал Бонд.

Новые сервоприводы с усовершенствованным определением зазора повышают стабильность сверления и уменьшают изгибание электрода, особенно при использовании более длинных электродов малого диаметра. Кроме того, новые функции TRACE расширяют возможности оптимизации контроля глубины за счет графического метода точной настройки измерения глубины при сверлении небольших карманов.

Проволочный электроэрозионный станок, разработанный для простоты использования и низкой стоимости эксплуатации

Достижения в технологии электроэрозионной обработки проволоки сосредоточены на программировании и программном обеспечении, разработанном для простоты использования, а также точности и качества обработки. Так обстоит дело с двумя новыми крупногабаритными проволочными электроэрозионными станками от Makino Inc. (Оберн-Хиллз, Мичиган). Проволочные электроэрозионные станки U3 и U6 оснащены новой технологией HyperCut и управлением Hyper-i, которые позволяют даже начинающим операторам легко программировать и производить самые сложные детали с конкурентоспособным временем цикла и высокой степенью точности и отделки, независимо от условий или области применения.

Оба станка рассчитаны на большую полезную нагрузку и перемещение, а также на экономичную обработку. Максимальный размер заготовки U3 составляет 770 × 590 × 220 мм, а полезная нагрузка — 1322 фунта (600 кг).U6 имеет размеры до 1000 × 800 × 400 мм с максимальной полезной нагрузкой 3307 фунтов (1500 кг). U3 и U6 имеют инновационную конструкцию, в которой вся отливка станины используется в качестве диэлектрического резервуара. Такой конструктивный подход позволяет сократить занимаемую площадь по сравнению с предыдущими моделями и устраняет необходимость в дополнительных внешних баках для жидкости.

DMG MORI получил одобрение инициативы SBT (научно обоснованные цели) | Новости/темы

　DMG MORI CO., LTD. и входящая в ее группу компания DMG MORI AKTIENGESELLSCHAFT (далее совместно именуемые «DMG MORI») рады сообщить, что наши цели по сокращению выбросов парниковых газов были одобрены инициативой Science Based Targets Initiative (SBTi), ведущим партнером Business Ambition for 1.Кампания 5°C.

◆Цели по сокращению выбросов парниковых газов, утвержденные инициативой SBT ^*1
Объем 1 + 2：Сократить выбросы парниковых газов на 46,2% к 2030 г. (по сравнению с 2019 г.)
Объем 3：Сократить выбросы парниковых газов на 13,5% к 2030 г. (по сравнению с 2019 г.)

SBTi — глобальная инициатива, запущенная совместно Глобальным договором Организации Объединенных Наций, CDP, Институтом мировых ресурсов (WRI) и Всемирным фондом природы (WWF). Он призывает компании установить научно обоснованные цели по сокращению выбросов для достижения уровня обезуглероживания, необходимого для удержания роста глобальной температуры значительно ниже 2℃, и приложить усилия, чтобы ограничить его до 1. 5℃ по сравнению с доиндустриальным уровнем, который был согласован в Парижском соглашении. По состоянию на 20 декабря 2021 года SBTi одобрило 1083 компании по всему миру, в том числе 148 компаний в Японии.

◆Веб-сайт SBTi: https://sciencebasedtargets.org/

　DMG MORI стремится к устойчивому и обезуглероженному обществу — обществу, в котором люди и природа могут сосуществовать в гармонии, и обществу, в котором ресурсы должным образом перерабатываются, а не тратятся впустую. В частности, DMG MORI активизирует общегрупповые усилия по достижению нулевого уровня выбросов углерода; в марте 2021 года мы объявили о углеродной нейтральности во всех процессах, от закупки запчастей до отгрузки продукции для всех продуктов, произведенных в 2021 году по всему миру.Для достижения недавно утвержденных целей мы продолжим работу над собственными мероприятиями по сокращению выбросов CO2, а также, поставляя экологически чистую продукцию, поможем нашим клиентам сократить их углеродный след. Полагая, что станкостроение может внести значительный вклад в сохранение окружающей среды, DMG MORI будет постоянно стремиться к обезуглероживанию общества.

◆Дополнительную информацию о наших инициативах в области устойчивого развития см. на указанном ниже веб-сайте.
Веб-сайт устойчивого развития DMG MORI

*1   Область применения 1: Прямые выбросы парниковых газов в результате деятельности компании (сжигание топлива, промышленные процессы)
Сфера охвата 2：Косвенные выбросы парниковых газов, вызванные покупной электроэнергией, теплом и паром
Объем 3：Косвенные выбросы парниковых газов, кроме Объема 1, Объема 2. 　
(Приобретенные товары и услуги, транспортировка и доставка вверх/вниз по течению, использование проданной продукции, утилизация проданной продукции и т. д.)

Контакт

Отдел по связям с общественностью/маркетингу：Формы запросов

Метод сверления отверстий для измерения остаточных напряжений

Реферат

В этой книге описываются теория и практика применения метода сверления отверстий для измерения остаточных напряжений в инженерных компонентах. Такие измерения важны, потому что остаточные напряжения имеют «скрытый» характер, поскольку они существуют запертыми внутри материала, независимо от какой-либо внешней нагрузки.Эти напряжения обычно возникают во время изготовления компонентов, например, во время сварки, литья или формовки. Из-за скрытой природы остаточные напряжения трудно измерить, поэтому ими часто пренебрегают. Однако они напрямую увеличивают нагрузки и могут привести к катастрофическому отказу, если их не учитывать должным образом при проектировании. Таким образом, существует острая необходимость иметь возможность удобно и надежно идентифицировать и измерять остаточные напряжения.

Метод сверления отверстий представляет собой адаптируемый и хорошо зарекомендовавший себя метод измерения остаточных напряжений в широком диапазоне материалов и типов компонентов.Он удобен в использовании и дает надежные результаты. Из-за скрытого характера остаточных напряжений метод измерения обязательно должен быть косвенным, поэтому для достижения успешных результатов необходимы дополнительная осторожность и концептуальное понимание. Эта книга представляет собой практическое введение в метод сверления отверстий, начиная с его исторических корней и концентрируясь на его современной практике. В различных главах описывается природа остаточных напряжений, принцип измерения при сверлении отверстий, процедуры и рекомендации по проведению успешных измерений, а также эффективные математические процедуры для расчета и анализа напряжений.Книга предназначена для специалистов-практиков, которым необходимо время от времени или регулярно проводить измерения остаточных напряжений, для практикующих инженеров, исследователей, а также для аспирантов и студентов, изучающих инженерные науки и науки.

Содержание: Предисловие / Природа и источник остаточных напряжений / Методы измерения остаточных напряжений типа релаксации / Концепция и разработка метода сверления отверстий / Метод тензометрии: описание метода / Расчет напряжения / Примеры практических процедур и результатов / Оптические методы / Авторы Биографии / Индекс

Сверление и резка микроотверстий с использованием фемтосекундного волоконного лазера

1.

Введение

Лазерная микрообработка привлекла большое внимание благодаря широкому применению практически во всех производственных секторах. Среди основных применений лазерное сверление и резка микроотверстий широко используются в авиационной, автомобильной, полупроводниковой и биомедицинской отраслях, таких как лопатки турбин авиационных двигателей, автомобильные топливные фильтры, камеры сгорания, хирургические иглы и микрожидкостные устройства. Спрос на микроотверстия с большим соотношением сторон в различных материалах (как прозрачных, так и непрозрачных) растет в микронасосах, микродатчиках, микрохимических реакторах и микротеплообменниках для повышения эффективности и производительности.Для сверления микроотверстий текущий метод изготовления по-прежнему в значительной степени зависит от методов фотолитографии, которые требуют передовых средств и многочисленных технологических операций. Они часто ограничены в типе материала и геометрии. Сверление и резка наносекундным (нс) или более длинным импульсным лазером всегда сопровождаются образованием оплавляющего и переплавляемого слоя. Хотя геометрическая точность может быть улучшена с помощью таких методов, как спиральное сверление или качание, качество и точность, достижимые с помощью лазерных импульсов нс, все еще ограничены из-за неконтролируемого повторного осаждения расплава.Сверление и резка с помощью пикосекундного (пс) импульсного лазера по-прежнему имеет вредные последствия, такие как трещины и зоны термического влияния в окружающей области из-за подводимой высокой энергии и термического напряжения. Это влияет не только на точность, но и на надежность процесса.

Недавно разработка фемтосекундных (fs) лазерных источников предоставила точный и универсальный метод для микро- и даже нано-масштабных технологий изготовления. Физика, лежащая в основе процесса fs-лазера, заключается в том, что импульсы являются сверхкороткими, поэтому происходит только абляция материала за счет нелинейного поглощения, тогда как более длинные импульсы или лазеры непрерывного действия вносят термический нагрев, деформирующий режущие кромки и вызывающий трещины и напряжение. Основные преимущества лазерного сверления и резки fs заключаются в низком подводе тепла и уменьшении количества расплавленного компонента.

Многие исследователи уделяют большое внимание сверлению микроотверстий и микрорезке с использованием fs-лазеров, включая как прозрачные материалы ^{1 – 9} , так и непрозрачные материалы. ^{10 – 15} В частности, для прозрачных материалов использовались различные методы создания микроотверстий с большим соотношением сторон, такие как комбинация с химическим травлением, ^{4 , 5} формирование луча, 2 ^{, 6} и бурение с помощью жидкости с задней поверхности. ^{1 , 3 , 7} Однако фемтосекундные лазерные источники, как правило, представляют собой традиционные твердотельные лазеры, которые дороги, громоздки и требуют регулярного обслуживания. Этот недостаток может быть преодолен с помощью волоконного лазера fs, который намного дешевле, компактнее, надежнее и не требует обслуживания. Несмотря на то, что существует множество исследований по сверлению микроотверстий с помощью fs-лазеров, сверление микроотверстий с большим соотношением сторон с минимальными тепловыми повреждениями или без них по-прежнему остается серьезной проблемой.

В этой статье исследовалось сверление и резка микроотверстий с использованием волоконного лазера фс (длина волны 1030 нм и длительность импульса 750 фс). Примеры сверления и резки микроотверстий включены с обсуждением их потенциального применения. Для различных материалов были продемонстрированы свободные от мусора микроотверстия с хорошей округлостью и отсутствием термических повреждений. Кроме того, при сверлении твердых и мягких тканей не наблюдается трещин или сопутствующих термических повреждений. Затем были также изучены канавочная микрообработка и резка различных материалов и исследовано влияние параметров лазера на свойства канавки.

2.

Методы и материалы

На рисунке 1 показан эскиз рабочей станции, использованной в этом исследовании для лазерного сверления и резки микроотверстий. Лазерная система fs представляет собой коммерческий волоконный лазер с синхронизацией мод (серия Uranus, PolarOnyx Laser Inc., Сан-Хосе, Калифорния), генерирующий импульсы длительностью 750 фс (FWHM) на длине волны 1030 нм с частотой повторения импульсов, регулируемой от 1 Гц до 1 Гц. МГц. Выходной коллимированный пучок представляет собой почти симметричный гауссовский пучок с M2<1,3, а максимальная энергия выходного импульса составляет 500 мкс Дж.Лазерный луч линейно поляризован, и использовались два различных режима микрообработки: линза объектива микроскопа с подвижным столиком и двумерный (2-D) сканер с линзой F-тета. Диаметры фокального пятна для лазерного луча можно рассчитать по дифракционному пределу, а диаметры фокального пятна для методов микроскопа и сканера составляют около 5 и 25 мкм м соответственно. Полная потеря системы доставки луча <50%. Такая потеря учтена в приведенных ниже значениях энергии импульса облучения.Энергия лазерного импульса и частота следования могут регулироваться с помощью акустооптического модулятора (АОМ), а для переключения лазерного луча используется механический затвор. ПЗС-камера размещается вдоль оптической оси и используется для выравнивания образца и получения изображения в режиме реального времени для лазерной обработки.

Рис. 1

Экспериментальная установка для микрообработки fs-лазером с использованием объектива микроскопа.

Простое ударное сверление не может соответствовать требованиям высокой точности и качества. В данном исследовании применялось трепанационное сверление.Все эксперименты проводились в атмосферном воздухе и без защитного газа, за исключением поперечного потока воздуха для удаления абляционного мусора и защитных частиц. Стадия линейного перемещения и генератор задержки для АОМ управляются компьютером для достижения различных скоростей движения образца и различной частоты повторения импульсов.

В этом исследовании использовались различные материалы, в том числе металлы (нержавеющая сталь и титан), стекло (известково-натриевое стекло) и ткани (бычья кость и сухожилие). Основная масса этих материалов очищалась перед каждым экспериментом изопропанолом. Использовались как металлические, так и стеклянные образцы в виде прямоугольных пластин. Образцы тканей вырезали и готовили из свежих бычьих костей и сухожилий из местного супермаркета.

После лазерной микрообработки микротопография просверленных отверстий и элементов выреза была охарактеризована с помощью вертикального цифрового микроскопа (ME520T). Затем детальное качество было проверено и измерено с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM, FEI QUANTA FEG 600).

3.

Результаты и обсуждение

Традиционная термическая обработка использует длинноимпульсные или непрерывные (CW) лазеры и работает только для некоторых материалов, которые поглощают на длине волны лазера.Напротив, высокая пиковая интенсивность, генерируемая fs-лазером в фокальной области, может ионизировать широкий спектр материалов и создавать горячую плазму на границе раздела, не воздействуя на окружающую область (т. е. без зоны термического влияния). Поскольку ванна расплава локализована и быстро накапливается только вблизи очага, термические напряжения и термические трещины в значительной степени подавляются. Высокая интенсивность внутри фокального объема вызовет многофотонную или туннельную ионизацию и последующую лавинную ионизацию.Значительная плазменная генерация и поглощение позволяют абляцию материалов, которые обычно трудно абляции обычными лазерами, таких как прозрачные материалы или материалы с низким поглощением. Это дает уникальную возможность обработки прозрачных материалов с помощью fs-лазера.

Вначале были определены пороги абляции для различных материалов, которые относятся к минимальной плотности энергии, необходимой для инициирования удаления материала. Лазерная абляция чуть выше порога абляции называется «щадящей» и обычно позволяет точно и чисто удалить материал.Хорошо известный метод оценки порога абляции используется при применении гауссова пучка. На поверхности образцов были сделаны кратеры. Их диаметры были измерены и нанесены на график в зависимости от энергии лазерного импульса, использованного для абляции кратера. Порог оценивался по соотношению плотности потока лазерного излучения и диаметра D кратера, создаваемого импульсом.

Для лазерных импульсов с гауссовым пространственным профилем пучка максимальная плотность энергии облучения F0 может быть рассчитана по энергии импульса облучения E и радиусу фокусировки луча r как

D2 кратера абляции соотносится как ¹⁶

Как показано на рис.2 исследуется однократное испытание на абляцию типичных материалов (диэлектриков, полупроводников и металлов), и квадрат диаметра аблированных областей строится как функция плотности потока лазерного излучения. Экстраполяция к нулю линейной подгонки дает порог однократной абляции. Порог абляции для этих материалов рассчитан как 2,70, 2,39 и 1,20  Дж/см2 соответственно для известково-натриевого стекла, кремния и алюминия. Ожидается, что порог абляции будет снижаться при увеличении числа перекрывающихся импульсов из-за зависящего от материала «эффекта инкубации».Порог многократной абляции можно определить путем анализа диаметра кратеров абляции, образующихся при многократном воздействии лазерных импульсов, и это не является предметом настоящего исследования.

Рис. 2

Однократное измерение порога абляции для различных материалов с использованием лазера fs.

Затем выполнялось последовательное сверление в различных материалах. Здесь использовалась техника трепанационного сверления, так как она может создавать относительно большие отверстия с хорошей консистенцией и конусностью отверстия по сравнению с ударным сверлением.Трепанационное сверление может быть реализовано либо с помощью 2D-сканера с линзой F-theta, либо с помощью поступательных столиков с фокальной линзой. Для полного сверления стеклянного материала потребовалось несколько проходов, и было получено хорошее качество рисунка массива микроотверстий.

На рис. 3 показано изображение просверленного отверстия в известково-натриевом стекле, просверленного с помощью подвижного столика и объектива микроскопа, в СЭМ. Используемые параметры лазера включают плотность потока 26,0  Дж/см2, частоту повторения 105 кГц и скорость трепанации 1  мм/с.Скважина имеет входной и выходной диаметры 400 и 230 µ м соответственно. Толщина стекла 1 мм. Изображение SEM с большим увеличением показывает боковые стенки просверленного отверстия на рис. 3 (b). Внутренняя поверхность стен неровная из-за хрупкой структуры стекла. Просверленные отверстия имеют хорошую круговую геометрию как для входной, так и для выходной стороны, а по краям не наблюдается микротрещин или термических повреждений, что лучше, чем при использовании длинноимпульсных лазеров.

Рис.3

Изображение просверленного отверстия в известково-натриевом стекле с использованием волоконного лазера с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ): (а) общий вид и (б) подробный вид края отверстия и боковой стенки.

Для отверстий, просверленных другими исследователями с использованием ns- и ps-лазеров, вокруг выходной стороны отверстия, просверленного ns-лазером, отчетливо видны трещины, а для отверстий, просверленных ns- и ps-лазером, видны тепловые повреждения. ^{17 , 18} Разница в основном связана с тем, что длительность фемтосекундного лазерного импульса является ультракороткой по сравнению со шкалой времени для тепловой диффузии в материал. Накопление термических и механических напряжений в материале в значительной степени подавляется. Возможность сверления таких отверстий и массивов отверстий постоянной правильной формы с помощью фемтосекундного лазера является многообещающей и примечательной благодаря детерминированному характеру взаимодействия фемтосекундного лазера с материалом. Еще более захватывающим является тот факт, что не требуется никакой постобработки. Дальнейшее улучшение угла конусности и соотношения сторон может быть достигнуто за счет использования сканера с линзой F-theta или сверления задней стороны с помощью жидкости. ^{1 , 3 , 7} Следует отметить, что тепловое повреждение и растрескивание могут быть выражены даже для fs-лазера, когда плотность потока лазерного излучения и частота повторения слишком высоки для повышения эффективности сверления. ^{19 , 20}

Однако трепанационное сверление с использованием подвижного столика выполняется медленно и имеет низкую производительность для промышленного применения. Трепанация с помощью сканера может увеличить скорость. На рис. 4 показан вид со стороны входа на результаты сверления известково-натриевого стекла с использованием сканера. Сверление проводится с использованием различных скоростей трепанации и времени повторения, как показано на этом рисунке. Другие используемые параметры лазера включают плотность потока 20,4  Дж/см2, частоту повторения 100 кГц и фокусное расстояние 100 мм.Диаметр скважины составляет около 60 мкм м. Как показано на рис. 4, для более низкой скорости трепанации, хотя для сверления требуется всего 10 повторений, трещина и сопутствующие повреждения являются серьезными из-за большого перекрытия импульсов; при более высокой скорости трепанации, хотя количество повторений увеличивается (например, 200 повторений для скорости 100  мм), трещины и сопутствующие повреждения значительно уменьшаются или даже становятся невидимыми. При скорости >200  мм/с округлость отверстия ухудшается, возможно, из-за сглаживания сканера при такой высокой скорости сканирования.

Рис. 4

Вид сверления стекла под микроскопом с использованием сканера с разной скоростью и временем повторения.

На рис. 5 показано изображение просверленного отверстия в нержавеющей стали с помощью СЭМ с использованием объектива микроскопа. Используемые параметры лазера включают плотность потока 30,6  Дж/см2, частоту повторения 225 кГц и скорость трепанации 1  мм/с. Пробуренная скважина имеет входной и выходной диаметры 400 и 300 мк м соответственно. Общая мощность образца составляет 200 мкм мкм. На рис. 5(b) показан снимок боковых стенок просверленного отверстия в СЭМ с большим увеличением.Просверленные отверстия имеют хорошую круглую геометрию как для входной, так и для выходной сторон. Видно, что стенки проточенного отверстия имеют хорошую шероховатость поверхности микронного размера и по краям отсутствуют видимые микротрещины. По сравнению с результатами, полученными с использованием ns- или ps-лазеров, на кромке отверстия ²¹ переосаждено большое количество капель расплава, а вокруг кромки отверстия наблюдается зона термического влияния, влияющая на резкость и качество отверстия. ²² Сравнение результатов сверления лазером ns и ps ясно показывает преимущество лазерного сверления fs.

Рис. 5

СЭМ-вид просверленного отверстия в нержавеющей стали с использованием волоконного лазера fs: (a) общий вид и (b) подробный вид боковой стенки отверстия.

Кроме того, с помощью волоконного лазера и сканера было исследовано более глубокое бурение. На рис. 6 показан вид сверху и сбоку более глубокого отверстия, просверленного в другом образце из нержавеющей стали. Образец из нержавеющей стали имеет толщину 813  мкм мкм. Округлость отверстия со стороны входа и выхода была достаточно хорошей. Диаметр входа в скважину 290 µ м, диаметр выхода 150 µ м.Угол конусности <5  град. Максимальное соотношение сторон, достигнутое в этом исследовании, составляет 8∶1 при входном диаметре скважины 100 μ м и угле конусности около 2 градусов.

Рис. 6

СЭМ-вид сверления глубоких отверстий в нержавеющей стали с использованием волоконного лазера fs: (а) вид сверху и (б) вид сбоку на боковую стенку отверстия.

На рис. 7(а) показана глубина сверления в нержавеющей стали в зависимости от времени повторения с использованием сканера. Частота повторения составляет 225 кГц, а используемая плотность энергии составляет 2,0  Дж/см2.При скорости сканирования 5  мм/с в начале глубина сверления быстро растет (от 5 до 10  мкм/скан для 5   мм/с) с повторным временем трепанации. Когда он достигает примерно 100 μ м, он медленно растет (<1  мкм/скан) с увеличением времени повторения; она становится еще медленнее, когда уходит на глубину 200 μ м. Для скорости сканирования 1  мм/с глубина сверления составляет >5  мм/с для того же времени повторения, но она также замедляется, когда достигает значения выше 100 μ м, и разница между двумя скоростями становится меньше, когда время повторения >100.

Рис. 7

(a) Глубина сверления в нержавеющей стали в зависимости от времени повторения с использованием сканера. (b) СЭМ-вид волнистой структуры на дне просверленного отверстия в нержавеющей стали с использованием волоконного лазера fs.

Возможные объяснения включают в себя то, что энергия лазерного луча ослабляется из-за блокировки и рассеяния, а удаленный материал труднее удалить, поскольку луч фокусируется глубже. На рис. 7(b) показана нижняя поверхность частично просверленного отверстия в нержавеющей стали. Интересно, что наблюдается мелкозернистая субволновая структура шириной около 170 нм и длиной от 5 до 10 мкм м.Расстояние между рябями обычно <100  нм, и некоторые рябь расположены близко друг к другу без промежутка. Ориентации волнистых структур параллельны друг другу. Неясно, вызвана ли генерация этих пульсаций интерференционными эффектами, и их ориентация зависит от поляризации лазера. Необходимо дальнейшее расследование. Подобная волнистая структура наблюдалась в различных материалах для лазерного сверления fs. ^{13 , 14} Гладкие поверхности, как правило, предпочтительны для прецизионной обработки и микрофлюидики, тогда как рифленые структуры могут найти применение при изготовлении решеток и склеивании осажденных материалов.

С момента первого использования лазеров в области медицины, медицинские приложения, такие как диагностика и обработка тканей, были в центре внимания, чтобы заменить обычные хирургические инструменты. Обычные длинноимпульсные лазеры не смогли заменить костную дрель во многих операциях с твердыми тканями, в основном из-за неприемлемого побочного повреждения. В этом исследовании было продемонстрировано сверление отверстий в тканях с использованием волоконного лазера fs, как показано на рис. 8 и 9. На рис. 8(a) показан обзор результатов сверления отверстия в бычьей кости, полученный с помощью СЭМ, а на рис.8(b) показан вид сверху в РЭМ. Используемые параметры лазера включают плотность потока 12,0  Дж/см2, частоту повторения 50 кГц и скорость трепанации 1  мм/с. Глубина залегания бычьей кости составляет около 300 мк м. Пробуренная скважина имеет входной диаметр 230 х м и выходной диаметр 173 х м. Просверленные отверстия имеют хорошую круговую геометрию как со стороны входа, так и со стороны выхода, а по краям не наблюдается термических повреждений.

Рис. 8

Сверление микроотверстий в кости крупного рогатого скота с помощью волоконного лазера fs: (a) обзор СЭМ и (b) вид сверху СЭМ.

Рис. 9

Вид под микроскопом сверления микроотверстий в сухожилиях крупного рогатого скота с использованием волоконного лазера fs.

На рис. 9 показано изображение под микроскопом результатов сверления отверстий в мягких тканях (бычье сухожилие) с использованием волоконного лазера fs. Он был обработан с использованием плотности энергии 12,0  Дж/см2, частоты повторения 50 кГц и скорости трепанации 1  мм/с. Пробуренная скважина имеет диаметр 400  мкм м и глубину около 500  мкм м. Возле кромки имеется минимальная зона термического влияния из-за многократных трепанаций.

Процесс поглощения энергии изучался в контексте fs-лазерной абляции. ^{9 —} 06 ^{— 11 , 14} 06 ^{14 , , 16 , , 23} . Это происходит после последовательных шагов — производство начальных семян электронов, лавинной фото и образованию плазмы. Энергия лазера поглощается только в малом фокальном объеме лазера, где интенсивность достаточно высока для того, чтобы многофотонная ионизация произошла менее чем за пс.Процесс диссипации энергии включает передачу энергии от горячей плазмы, создаваемой лазерными импульсами, к решетке, в результате чего в материале образуются модифицированные области. Этот процесс менее изучен, чем процесс поглощения энергии. Известно, что процесс диссипации происходит в масштабе времени от сотен нс до мкс с; это значительно дольше, чем сотни фс, необходимые для процесса поглощения энергии. Считается, что основные механизмы диссипации представляют собой комбинацию тепловой диффузии и генерации ударных волн, хотя остается неясным, какой процесс является доминирующим.Это может зависеть от конкретных условий письма (плотность пульса, частота повторения). Конечные результаты взаимодействия фс-лазера с материалом связаны с физическими, химическими и механическими изменениями материала после воздействия лазерного луча. Эмпирическое правило заключается в том, что при ширине импульса <1     пс тепловая диффузия может ограничиваться микронными размерами, а ЗТВ может быть устранена.

Как показано на рис. 8 и 9, замечательным открытием является полное отсутствие видимых трещин или термических повреждений по краям просверленных отверстий.Это полностью отличается от результатов, полученных при использовании непрерывных или длинноимпульсных лазеров. Как правило, обработка обычным импульсным лазером (длительность импульса от нс до мс) приводит к растрескиванию, плавлению, обугливанию окружающих материалов в диапазоне от нескольких десятков микрон до нескольких сотен микрон. ^{24 , 25} Использование волоконного лазера fs позволит реализовать более дешевые, компактные и надежные лазерные системы для медико-биологических исследований.

Кроме того, траншейная микрообработка и резка также изучались для различных материалов.На рис. 10 показан пример микрообработки траншеи из известково-натриевого стекла с использованием волоконного лазера fs. Как показано на этом рисунке, ширина траншеи составляет 400 90 495 μ 90 496 м, а глубина около 760 90 495 μ 90 496 м. Используемые параметры лазера включают частоту повторения 100 кГц и плотность потока 10,0   Дж/см2. Скорость сканирования составляет 200  мм/с, при написании канавок использовалось несколько строк с интервалом между строками. На поперечном сечении видно, что боковые стенки почти вертикальны, а углы с обеих сторон около отверстия траншеи составляют около 85 градусов; когда траншея углубляется, углы боковых стенок уменьшаются, и траншея приобретает форму буквы «U».Это типичная форма гауссова луча; при углублении траншеи аблированные материалы и обломки труднее выбраться наружу; энергия лазерного луча ослабляется из-за большого угла фокусировки и рассеивания аблированных обломков и боковых стенок. На рисунке 10(b) показан подробный вид боковой стенки, полученный с помощью СЭМ, а шероховатость с обеих сторон составляет порядка 90 495 µ 90 496 мкм.

Рис. 10

(a) СЭМ-вид поперечного сечения траншеи из известково-натриевого стекла, выполненный с помощью волоконного лазера fs, и (b) СЭМ-детальный вид боковой стенки.

На рис. 11(a) показан еще один пример траншейной микрообработки титана с использованием волоконного лазера fs. Ширина траншеи составляет 50 мк м, а глубина около 100 мк м. Используемые параметры лазера включают частоту повторения 100 кГц и плотность потока энергии 1,0  Дж/см2. Скорость сканирования составляет 200  мм/с, при написании канавок использовалось несколько строк с интервалом между строками. Всего для достижения этой глубины было использовано 800 проходов. Положение фокуса было правильно отрегулировано, когда микрообработка стала глубже.На рисунке 11(b) показана микрорезонаторная и траншейная микрообработка с использованием волоконного лазера fs с теми же параметрами лазера. Прямоугольная микрополость имеет глубину 100 мкм м. В верхней части микрополости прописана более глубокая траншея шириной 50- мкм м и глубиной 200- мкм м.

Рис. 11

СЭМ микрообработка титановых канавок и микрополостей с использованием волоконного лазера fs. (а) траншейная микрообработка и (б) микрорезонаторная микрообработка.

Кроме того, различные скорости записи использовались для изучения влияния на глубину записи титановых канавок.Ширина траншеи составляет 50  µ м, время повторения сканирования зафиксировано на уровне 200, а скорость сканирования составляет от 0,1 до 5  м/с. Используемые параметры лазера такие же, как на рис. 11. На рис. 12 показана измеренная глубина канавки, записанная с использованием волоконного лазера fs для разных скоростей. Более высокая энергия импульса и более высокая скорость сканирования могут значительно повысить эффективность записи; например, требуется всего 200 повторений, чтобы написать 100 90 495 мкм 90 496 м в глубину при плотности энергии 5,3   Дж/см2, по сравнению с 800 повторениями для плотности энергии 1,0   Дж/см2, как показано на рис.10(а). Кроме того, для той же плотности энергии более высокая скорость сканирования дает более низкую эффективность, поскольку порог абляции выше из-за меньшего перекрытия импульсов и эффекта инкубации.

Рис. 12

Титановая глубина канавки, записанная с использованием волоконного лазера fs для разных скоростей.

4.

Резюме

В этой статье были исследованы сверление микроотверстий и резка различных материалов с использованием волоконного лазера fs. Качество просверленных отверстий для различных материалов характеризовалось с помощью оптического микроскопа и РЭМ.Микроотверстия без мусора с острыми краями и без термических повреждений были получены как для стекла, так и для металла с соотношением сторон 8∶1. При этом по краям просверленных отверстий как в твердых, так и в мягких тканях наблюдалось отсутствие видимых трещин и термических повреждений. Также изучались траншейная микрообработка и резка различных материалов. Были показаны примеры микрообработки траншей для стекла и металла с прямыми чистыми краями и невидимыми термическими повреждениями. Этот метод прямой записи волоконным лазером fs может применяться при изготовлении микрожидкостных устройств, биомедицинских устройств, фотонных устройств, устройств «лаборатория на кристалле», датчиков и микрооптики.