Все эти преимущества являются следствием чрезвычайно высокой плотности мощности лазерного луча. Благодаря некоторым другим достоинствам лазер оказывается очень гибким инструментом, и его применение часто дает хорошие результаты, даже если уровень его мощности такой же, как у обычных источников энергии. Лазерный луч не облазает массой, им можно управлять, и его легко перемещать Лазерный луч легко использовать в автоматических процессах. Он воздействует на расстоянии, устраняя или упрощая проблемы, возникающие при механической обработке. Кроме того, лазерный луч не создает механических напряжений, поэтому заготовка детали не вибрирует и ее не надо закреплять. Наконец, лазерная технология создает благоприятные условия для работы на конвейере, так как обработка лазерным лучом осуществляется быстро и без отходов. Поэтому лазерная технология имеет большое значение для материально-технического обеспечения также и с точки зрения уменьшения габаритов производственной линии.
Эти преимущества лазеров становятся очевидными при рассмотрении конкретных производственных процессов, в которых применяются лазерные установки. Ниже описаны применения лазеров в промышленности в соответствии с очередностью признания их целесообразности, начиная с операций сверления отверстий и зачистки заусенцев и кончая резкой, сваркой и закалкой.
При сверлении и снятии заусенцев с помощью лазера происходит удаление материала. Процесс сверления с помощью лазера является дорогостоящим с точки зрения затрат энергии, поскольку материал должен быть расплавлен и затем доведен до испарения. (Удаление материала в жидкой фазе представляет трудность, если глубина отверстия более чем в два раза превышает его диаметр.) Для большинства металлов процесс испарения требует в десять раз больше энергии, чем плавление.
Следует отметить, что горячий пар, который быстро перегревается в результате воздействия на него лазерного луча, очень легко переходит в возбужденное состояние и ионизуется. Для ионизации пара требуется по меньшей мере в 100 раз больше энергии, чем необходимо для плавления большинства металлов. Ионизованный пар смешивается с газообразной окружающей средой, в результате чего образуется сгусток плазмы (ионизованный газ) Этот сгусток плазмы поглощает, отражает и рассеивает лазерное излучение, в конечном счете препятствуя попаданию излучения на рабочий участок детали. Это явление называется экранированием. Для его устранения обычно в качестве окружающей среды используют инертный газ, например аргон или гелий или их смесь. Они лучше пропускают излучение и труднее переходят в возбужденное и ионизованное состояния.
Было установлено, что при сверлении, когда работа производится при более высоких плотностях мощности, обычно обеспечиваемых импульсными лазерами, можно эффективно использовать процесс образования плазмы и явления, связанные с образованием сгустка плазмы. С их помощью можно инициировать процессы, подобные процессу горения, а при увеличении мощности — процессу детонации. Давление и ударная волна, возникающие в результате движения плазмы от отверстия с высокой скоростью (со сверхзвуковой при детонации), способствуют удалению расплавленного материала и твердых компонент, таких, как окалина, окислы и нитриды. Для сверления наиболее часто используют твердотельные лазеры, поскольку в них легче осуществлять управление импульсами, чем в газовых лазерах. Из всех рассматриваемых применений лазеров сверление отверстий остается дорогостоящим процессом. Следовательно, промышленное применение лазера в этом случае оправданно лишь для сверления малых отверстия в материалах, которые трудно поддаются обработке механическими средствами. Эти материалы либо перегружают инструмент из-за слишком большой твердости, либо являются абразивными материалами или настолько мягкими, что невозможно сделать в них отверстия с высокой точностью. При обработке подобных материалов лазеры благодаря своим неоспоримым преимуществам почти полностью заменили традиционные способы сверления.
