Лазерные технологии в машиностроении - Производство и технологии реферат

Главная

Производство и технологии
Лазерные технологии в машиностроении

История создания лазера и его виды: гелий-неоновый, аргоновый, криптоновый, ксеноновый, азотный, на фтористом водороде, химический, углекислотный, на монооксиде углерода, эксимерный. Применение лазеров в машиностроении. Нанесение лазерной графики.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования
"Воронежский государственный педагогический университет"
Кафедра технологических и естественнонаучных дисциплин
Дисциплина "Технологии обработки материалов"
Лазерные технологии в машиностроении
Изобретение лазера стоит в одном ряду с наиболее выдающимися достижениями науки и техники XX века. Первый лазер появился в 1960 г., и сразу же началось бурное развитие лазерной техники. В короткое время были созданы разнообразные типы лазеров и лазерных устройств, предназначенных для решения конкретных научных и технических задач. Лазеры уже успели завоевать прочные позиции во многих отраслях народного хозяйства.
Лазер - это генератор когерентного света. В отличии от других источников света (например, ламп накаливания или ламп дневного света) лазер дает оптическое излучение, характеризующееся высокой степенью упорядоченности светового поля или, как говорят, высокой степенью когерентности. Такое излучение отличается высокой монохроматичностью и направленностью. В наши дни лазеры успешно трудятся на современном производстве, справляясь с самыми разнообразными задачами. Лазерным лучом раскраивают ткани и режут стальные листы, сваривают кузова автомобилей и приваривают мельчайшие детали в радиоэлектронной аппаратуре, пробивают отверстия в хрупких и сверхтвердых материалах. Доводка номиналов пассивных элементов микросхем и методы получения на них активных элементов с помощью лазерного луча получили дальнейшее развитие и применяются в производственных условиях. Причем лазерная обработка материалов позволяет повысить эффективность и конкурентоспособность по сравнению с другими видами обработки. В руках хирурга лазерный луч превратился в скальпель, обладающий рядом удивительных свойств. Лазеры широко используются в современных контрольно-измерительных устройствах, вычислительных комплексах, системах локации и связи. Лазеры позволяют быстро и надежно контролировать загрязненность атмосферы и поверхности моря, выявлять наиболее нагруженные участки деталей различных механизмов, определять внутренние дефекты в них. Лазерный луч становится надежным помощником строителей, картографов, археологов, криминалистов. Непрерывно расширяется область применения лазеров в научных исследованиях - физических, химических, биологических.[3,с.39-40]
Замечательные свойства лазеров - исключительно высокая когерентность и направленность излучения, возможность генерирования когерентных волн большой интенсивности в видимой, инфракрасной и ультрафиолетовой областях спектра, получение высоких плотностей энергии как в непрерывном, так и в импульсном режиме - уже на заре квантовой электроники указывало на возможность широкого их применения для практических целей. С начала своего возникновения лазерная техника развивается исключительно высокими темпами. Появляются новые типы лазеров и одновременно усовершенствуются старые: создаются лазерные установки с необходимым для различных конкретных целей комплексом характеристик, а также различного рода приборы управления лучом, все более и более совершенствуется измерительная техника. Это послужило причиной глубокого проникновения лазеров во многие отрасли народного хозяйства, и в частности в машиностроении и приборостроении.
Значительная импульсная мощность и энергия излечения современных твердотельных и газовых лазеров позволили вплотную подойти к решению проблем лазерной энергетики - разработке лазерного оружия для систем противоракетной обороны, управляемого термоядерного синтеза, разделения изотопов и лучевой передачи энергии, в том числе на космические объекты.
Надо особо отметить, что освоение лазерных методов или, иначе говоря, лазерных технологий значительно повышает эффективность современного производства. Лазерные технологии позволяют осуществлять наиболее полную автоматизацию производственных процессов. Одновременно при этом экономится сырье и рабочее время, повышается качество продукции. Например, практически мгновенная пробивка отверстий лазерным излучением во много раз увеличивает производительность работы сверловщика и к тому же существенно повышает качество этой работы. Лазерное изготовление микросхем отличается высокой производительностью и высоким качеством. В обоих примерах производственные операции легко поддаются автоматизации; управление лазерным лучом может взять на себя специальное вычислительное устройство. Можно уверенно утверждать, что внедрение и совершенствование лазерных технологий приведет к качественному изменению всего облика современного производства.
Огромны и впечатляющи достижения лазерной техники сегодняшнего дня. Завтрашний день обещает еще более грандиозные свершения. С лазерами связаны многие надежды: от создания объемного кино до решения таких глобальных проблем, как установление сверхдальней наземной и подводной оптической связи, разгадку тайн фотосинтеза, осуществление управляемой термоядерной реакции, появление систем с большим объемом памяти и быстродействующими устройствами ввода--вывода информации.[5,с.218]
Слово "лазер" составлено из начальных букв в английском словосочетании Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation, что в переводе на русский язык означает: усиление света посредством вынужденного испускания. Таким образом, в самом термине лазер отражена та фундаментальная роль процессов вынужденного испускания, которую они играют в генераторах и усилителях когерентного света. Поэтому историю создания лазера следует начинать с 1917 г., когда Альберт Эйнштейн впервые ввел представление о вынужденном испускании. Это был первый шаг на пути к лазеру. Следующий шаг сделал советский физик В.А. Фабрикант, указавший в 1939 г. на возможность использования вынужденного испускания для усиления электромагнитного излучения при его прохождении через вещество. Идея, высказанная В.А. Фабрикантом, предполагала использование микросистем с инверсной заселенностью уровней.
В 1955 г. Н.Г. Басов и А.М. Прохоров обосновали применение метода оптической накачки для создания инверсной заселенности уровней. В 1957 г. Н.Г. Басов выдвинул идею использования полупроводников для создания квантовых генераторов; при этом он предложил использовать в качестве резонатора специально обработанные поверхности самого образца. В том же 1957 г. В.А. Фабрикант и Ф.А. Бутаева наблюдали эффект оптического квантового усиления в опытах с электрическим разрядом в смеси паров ртути и небольших количеств водорода и гелия. В 1958 г. А.М. Прохоров и независимо от него американские физики А. Шавлов и Ч. Таунс теоретически обосновали возможность применения явления вынужденного испускания в оптическом диапазоне; они (а также американец Д. Дикке) выдвинули идею применения в оптическом диапазоне не объемных (как в СВЧ диапазоне), а открытых резонаторов. Заметим, что конструктивно открытый резонатор отличается от объемного тем, что убраны боковые проводящие стенки (сохранены торцовые отражатели, фиксирующие в пространстве ось резонатора) и линейные размеры резонатора выбраны большими по сравнению с длиной волны излучения. В 1959 г. вышла в свет работа Н.Г. Басова, Б.М. Вула, Ю.М. Попова с теоретическим обоснованием идеи полупроводниковых квантовых генераторов и анализом условий их создания. Наконец, в 1960 г. появилась обстоятельная статья Н.Г. Басова, О.Н. Крохина, Ю.М. Попова, в которой были всесторонне рассмотрены принципы создания и теория квантовых генераторов и усилителей в инфракрасном и видимом диапазонах. В конце статьи авторы писали: "Отсутствие принципиальных ограничений позволяет надеяться на то, что в ближайшее время будут созданы генераторы и усилители в инфракрасном и оптическом диапазоне волн".[4,с.36-41]
632,8 нм (543,5; 593,9; 611,8 нм, 1,1523; 1,52; 3,3913 мкм)
Интерферометрия, голография, спектроскопия, считывание штрих-кодов, демонстрация оптических эффектов.
488,0; 514,5 нм, (351; 465,8; 472,7; 528,7 нм)
Лечение сетчатки глаза, литография, накачка других лазеров.
416; 530,9; 568,2; 647,1; 676,4; 752,5; 799,3 нм
Научные исследования, в смеси с аргоном лазеры белого света, лазерные шоу.
Множество спектральных линий по всему видимомуспектру и частично в УФ и ИКобластях.
Накачка лазеров на красителях, исследование загрязнения атмосферы, научные исследования, учебные лазеры.
2,7--2,9 мкм (Фтористый водород) 3,6--4,2 мкм (фторид дейтерия)
Химическая реакция горения этилена и трёхфтористого азота (NF 3 ), инициируемая электрическим разрядом (импульсный режим)
Способен работать в постоянном режиме в области мегаваттных мощностей и в импульсном режиме в области тераваттных мощностей. Один из самых мощных лазеров. Лазерные вооружения. Лазерный термоядерный синтез (ЛТС).
Химический лазер на кислороде и иоде (COIL)
Химическая реакция в пламенисинглетного кислорода и иода
Способен работать в постоянном режиме в области мегаваттных мощностей. Также создан и импульсный вариант. Научные исследования, лазерные вооружения. Обработка материалов. Лазерный термоядерный синтез (ЛТС). В перспективе: источник накачки неодимовых лазеров и рентгеновских лазерных систем.
Поперечный (большие мощности) или продольный (малые мощности) электрический разряд, химическая реакция (DF-CO 2 лазер)
Обработка материалов (резка, сварка), хирургия.
Электрический разряд; химическая реакция
Обработка материалов (гравировка, сварка и т. д.), фотоакустическая спектроскопия.
193 нм (ArF), 248 нм (KrF), 308 нм (XeCl), 353 нм (XeF)
Рекомбинация эксимерных молекул при электрическом разряде
Ультрафиолетовая литография в полупроводниковой промышленности, лазерная хирургия, коррекция зрения.
390--435 нм (Стильбен), 460--515 нм (Кумарин 102), 570--640 нм (Родамин 6G), другие
Научные исследования, спектроскопия, косметическая хирургия, разделение изотопов. Рабочий диапазон определяется типом красителя.
Гелий-кадмиевый лазер на парах металлов
Электрический разряд в смеси паров металла и гелия.
Полиграфия, УФ детекторы валюты, научные исследования.
Гелий-ртутный лазер на парах металлов
Электрический разряд в смеси паров металла и гелия.
Археология, научные исследования, учебные лазеры.
Гелий-селеновый лазер на парах металлов
до 24 спектральных полос от красного до УФ
Электрический разряд в смеси паров металла и гелия.
Археология, научные исследования, учебные лазеры.
Дерматология, скоростная фотография, накачка лазеров на красителях.
Голография, удаление татуировок. Первый представленный тип лазера (1960).
Алюмо-иттриевые лазеры с легированием неодимом(Nd:YAG)
Обработка материалов, лазерные дальномеры, лазерные целеуказатели, хирургия, научные исследования, накачка других лазеров. Один из самых распространённых лазеров высокой мощности. Обычно работает в импульсном режиме (доли наносекунд). Нередко используется в сочетании с удвоителем частоты. Известны конструкции с квазинепрерывным режимом излучения.
Лазер на фториде иттрия-лития с легированиемнеодимом (Nd:YLF)
Наиболее часто используются для накачки титан-сапфировых лазеров, используя эффект удвоения частоты в нелинейной оптике.
Лазер на ванадате иттрия(YVO 4 ) с легированиемнеодимом (Nd:YVO)
Наиболее часто используются для накачки титан-сапфировых лазеров, используя эффект удвоения частоты в нелинейной оптике.
Лазер на неодимовом стекле (Nd:Glass)
~1,062 мкм (Силикатные стёкла), ~1,054 мкм (Фосфатные стёкла)
Лазеры сверхвысокой мощности (тераватты) и энергии (мегаджоули). Обычно работают в нелинейном режиме утроения частоты до 351 нм в устройствах лазерной плавки. Лазерный термоядерный синтез (ЛТС). Накачка рентгеновских лазеров.
Спектроскопия, лазерные дальномеры, научные исследования.
Алюмо-иттриевые лазеры с легированием тулием(Tm:YAG)
Алюмо-иттриевые лазеры с легированием иттербием(Yb:YAG)
Обработка материалов, исследование сверхкоротких импульсов, мультифотонная микроскопия, лазерные дальномеры.
Алюмо-иттриевые лазеры с легированием гольмием(Ho:YAG)
Церий-легированный литий-стронций (или кальций)-алюмо-фторидный лазер (Ce:LiSAF, Ce:LiCAF)
Лазер Nd:YAG с учетверением частоты,Эксимерный лазер, лазер на парах ртути.
Исследование атмосферы, лазерные дальномеры, научные разработки.
Лазер на александрите с легированием хромом
Настраивается в диапазоне от 700 до 820 нм
Импульсная лампа,Лазерные диоды. Для непрерывного режима -- дуговая ртутная лампа
Волоконный лазер лазер с легированием эрбием
Оптические усилители в волоконно-оптических линиях связи, обработка металлов (резка, сварка, гравировка), термораскалывание стекла, медицина, косметология.
Лазеры на фториде кальция, легированном ураном(U:CaF 2 )
Первый 4-х уровневый твердотельный лазер, второй работающий тип лазера (после рубинового лазера Маймана), охлаждался жидким гелием, сегодня нигде не используется.
Длина волны зависит от материала и структуры активной области:
ближний УФ, фиолетовый, синий -- полупроводниковые нитриды Ga, Al; красный, ближний ИК-диапазон --- соединения на основе Al, Ga, As; ближний и средний ИК-диапазон --- соединения, содержащие In, P, Sb; средний ИК -- дальний ИК-диапазон --- соли свинца; средний ИК -- терагерцовый диапазон --- полупроводниковые квантово-каскадные лазеры
Электрический ток, оптическая накачка
Телекоммуникации, голография, лазерные целеуказатели, лазерные принтеры, накачка лазеров других типов. AlGaAs-лазеры (алюминий-арсенид-галлиевые), работающие в диапазоне 780 нм используются в проигрывателях компакт-дискови являются самыми распространёнными в мире.
Длина волны рентгеновского лазера варьируется в диапазоне 0,085-6 нм.
Исследования атмосферы, материаловедение, медицина, противоракетная оборона.
Излучение в сверхгорячей плазмесамария, создаваемое двойными импульсами лазера на неодимовомстекле. [1]
Первый демонстрационный лазер, работающий в области жесткого рентгеновского излучения. Может применяться в микроскопах сверхвысокого разрешения и голографии. Его излучение лежит в "окне прозрачности" воды и позволяет исследовать структуру ДНК, активность вирусов в клетках, действие лекарств.
Оптическая (лампа вспышка, лазерная) электронов
2. Применение лазеров в машиностроении
Когда в конце XIX - начале XX века фантасты заговорили об изобретении будущего так называемых "световых лучах", предтечах современного лазера, они даже не предполагали, сколь значимым и распространенным станет применение этого физического феномена в жизни человека. Герберт Уэллс в романе "Война миров" и А. К. Толстой в "Гиперболоиде инженера Гарина" нашли лишь два способа применения "тепловых лучей": в военных целях и при проведении геологических изысканий. Реальность оказалась существенно богаче и разносторонней самых смелых фантазий писателей ушедшего века. Сегодня, видимо, уже нет ни одной сферы человеческой деятельности, где бы ни применялись устройства на основе лазерных технологий. Особенно большое распространение и широкие перспективы лазеры находят в самых разных отраслях машиностроения.
Одним из основных процессов получения заготовок в машиностроении является резка металла. Для этого широкое применение находят самые разнообразные ее методы. Традиционно используются механические способы - резка ножовочными полотнами, ленточными пилами, фрезами. Для этого в производстве также используются станки общего и специального назначения для раскроя листовых, профильных и других заготовок из различных металлов и сплавов. При дешевизне традиционных способов у них немало родовых проблем, которые не могут быть решены технологически. Среди недостатков старых способов резки - невысокая производительность, малая стойкость режущего инструмента, а также проблематичность, а порой и полная невозможность разнофигурной резки по круглым и кривым контурам.
В поисках решения этих проблем в машиностроение пришли иные способы разделения материалов, основанные на электрохимическом, электрофизическом и физико-механическом воздействиях. Среди них высокоскоростная газовая и плазменная резка, плазменная резка проникающей дугой. Однако эти способы при высокой производительности отличаются низкой точностью, а также большими издержками в сфере термического влияния на металл, требуют дополнительных способов очистки и т.п. С другой стороны, применяется невероятно точная, позволяющая изготавливать детали любой геометрии электроэрозионная резка. Но эта методика отличается крайне низкой производительностью, высокой технологической сложностью.
Лазерная резка лишена многих вышеперечисленных проблем. Лазерное излучение, обеспечивая высокую концентрацию энергии, позволяет разделять практически любые металлы и сплавы независимо от их теплофизических свойств. При этом можно получать узкие разрезы с минимальной зоной термического влияния. При лазерной резке не требуется механическое воздействие на обрабатываемый металл, а возникающие деформации, как временные в процессе резки, так и остаточные после полного остывания, незначительны. Это позволяет осуществлять лазерную резку с высокой степенью точности. Благодаря большой плотности мощности лазерного излучения обеспечивается высокая производительность, сочетающаяся с высоким качеством поверхности реза.
Основное преимущество лазерной резки - ее автоматизация и компьютеризация, возможность переходить с одного типа деталей любой геометрической сложности на другой тип без ощутимых затрат времени. Чтобы начать выпуск новой продукции, не нужно изготовление серии специальных инструментов для наладки линии, что значительно снижает затраты на вложения и собственно себестоимость выпускаемой продукции.
Освоение выпуска нового типа детали не занимает больше времени, чем составление самого чертежа и ввод его в компьютер, управляющий лазером. Качество изготавливаемой продукции позволяет совершать сварку встык без смещений кромок среза и предварительной обработки соединяемых сторон. Лазерная резка в отличие от круглого универсального инструмента позволяет выполнять острые углы, переходы без радиусов, тонкие перемычки (толщиной менее 1-2 мм), отверстия любого диаметра. В роботизированных системах луч лазера позволяет производить объемную резку с применением высокотехничных оптоволоконных систем. Использование лазера особенно выгодно в тех случаях, когда требуется изготовление сложных деталей малыми сериями и большой номенклатуры. А в современном машиностроении такие, еще вчера считавшиеся уникальными заказы становятся все более распространенными. Поэтому лазеры применяются для изготовления и испытания опытных образцов техники: корпусов автомобилей, оружия, беспилотных летательных аппаратов, деталей космических аппаратов и многого другого.
Сегодня наиболее дорогим видом инструмента являются штампы и пресс-формы, поэтому использование технологии лазерного раскроя вместо традиционной вырубки-высечки имеет очевидные преимущества. Лазерные раскройные комплексы позволяют производить раскрой тонколистовых материалов со скоростью 120 м/мин при точности 0,01 мм.
Лазер широко используют для прошивки отверстий. Применение лазера для сверления оказывается эффективным по сравнению с другими способами в некоторых случаях: сверление под углом, при соотношении глубины отверстия к диаметру больше единицы (глубокое отверстие), сверление в жаропрочных и твердых металлах. Даже применение электроэрозионных прошивочных станков не позволяет полностью избежать деформации и поломки инструмента (проволочного электрода) из-за увода оси отверстия при глубоком сверлении.
Для резки металлов в России и за рубежом применяются технологические установки на основе твердотельных и газовых СО2-лазеров, работающих как в непрерывном, так и в импульсно-периодическом режимах излучения. Следует отметить, что в сопоставлении с другими, применяемыми на производстве станками стоимость лазерного оборудования для резки достаточно высока. Но благодаря высокой производительности, точности изготавливаемых деталей, легкости перенастройки параметров резки под ту или иную задачу, а также возможности использования в тех областях, где традиционные подходы вызывают определенные трудности, лазерная резка является одним из самых перспективных и конкурентоспособных технологических процессов.
Еще одни важным направлением применения лазеров в машиностроении является лазерная сварка. Этот способ открыл новые перспективы в соединении металла. Теперь уже нет таких издержек производства, как при классической дуговой сварке. В прошлом почти все зависело от мастерства сварщика и его практических навыков, сегодня эти процессы автоматизированы. При лазерной сварке отсутствуют толстые швы, появляющиеся в старых видах сварки.
Лазерную сварку производят как на воздухе, так и в среде защитных газов: аргона, СО2. Вакуум, как при электронно-лучевой сварке, здесь не нужен, поэтому лазерным лучом можно сваривать крупногабаритные конструкции. Лазерный луч легко управляется и регулируется, с помощью зеркальных оптических систем легко транспортируется и направляется в труднодоступные для других способов места. В отличие от электронного луча и электрической дуги на него не влияют магнитные поля, что обеспечивает стабильное формирование шва. Из-за высокой концентрации энергии (в пятне диаметром 0,1 мм и менее) в процессе лазерной сварки объем сварочной ванны небольшой, малая ширина зоны термического влияния, высокие скорости нагрева и охлаждения. Это обеспечивает высокую технологическую прочность сварных соединений, небольшие деформации сварных конструкций. Лазерная сварка вилки с карданным валом автомобиля по сравнению с дуговой сваркой увеличивает срок службы карданной передачи в три раза, потому что более чем вдвое уменьшается площадь сечения сварного шва, в несколько раз - время сварки. Деформации вилки, вызывающие преждевременный износ, практически отсутствуют.
Скорость лазерной сварки непрерывным излучением в несколько раз превышает скорости традиционных способов сварки плавлением. Например, стальной лист толщиной 20 мм электрической дугой сваривают со скоростью 15 м/ч за 5-8 проходов, ширина шва получается 20 мм. Непрерывным лазерным лучом этот лист сваривается со скоростью 100 м/ч за один проход, получают ширину шва 5 мм. В сварочных системах применяются как постоянные, так и импульсные лазеры. Постоянные лазеры сваривают гораздо быстрее традиционных методов. Лазерная сварка импульсным излучением по скорости сопоставима с традиционными способами сварки, но имеет и важные преимущества. При использовании импульсных лазеров практически отсутствуют явления перегрева как самой сварочной системы, так и, что особенно важно, свариваемой поверхности.
Лазерная сварка производится как со сквозным, так и с частичным проплавлением. Сварные швы одинаково хорошо формируются в любом пространственном положении. При толщине свариваемых кромок менее 0,1 мм и при сварке больших толщин с глубоким проплавлением по-разному происходит формирование шва и различны подходы к выбору параметров режима сварки. При сварке как непрерывным, так и импульсным излучением малых толщин используют более мягкие режимы, обеспечивающие лишь расплавление металла в стыке деталей без перегрева его до температуры интенсивного испарения. Сварку сталей и других относительно малоактивных металлов можно в этом случае выполнять без дополнительной защиты зоны нагрева, что существенно упрощает технологию, тогда как сварку с глубоким проплавлением ведут с защитой шва газом, состав которого подбирают в зависимости от свариваемого материала.
Наиболее распространена лазерная сварка импульсным излучением в электронной и электротехнической промышленности, где сваривают угловые, нахлесточные и стыковые соединения тонкостенных деталей. Хорошее качество соединений обеспечивается сваркой лазерным лучом тонких деталей (0,05 - 0,5 мм) с массивными. В этом случае, если свариваемые детали значительно отличаются по толщине, в процессе сварки луч смещают на массивную деталь, чем выравнивают температурное поле и достигают равномерного проплавления обеих деталей. При лазерной сварке нагрев и плавление металла происходят так быстро, что деформация тонкой кромки может не успеть произойти до того, как металл затвердеет.
Применение лазерной сварки в отечественной промышленности получило широкое, но и еще не вполне достаточное для современного уровня машиностроения распространение. Причиной этого является как высокая стоимость технологических лазеров и особенно сварочных роботов, так и недостаточный опыт применения этих технологий. Однако, если применение традиционных способов не дает желаемых результатов либо технически неосуществимо, без лазерной сварки обойтись невозможно. К таким случаям относится необходимость получения прецизионной (высокоточной) конструкции, форма и размеры которой не должны меняться в результате сварки. Лазерная сварка целесообразна, когда она позволяет значительно упростить технологию изготовления сварных изделий, выполняя сварку как заключительную операцию без последующей правки или механической обработки. Экономически эффективна лазерная сварка, когда необходимо существенно повысить производительность, поскольку скорость ее может быть в несколько раз больше, чем у традиционных способов.
Однако оказалось, что и у классической лазерной сварки есть недостатки. В первую очередь это связано с низкой эффективностью нагрева металлов лазерным излучением, обусловленной их высокой отражательной способностью на частотах излучения, характерных для большинства технологических лазеров.
Другим фактором, снижающим эффективность использования мощных лазеров, является появляющаяся в момент воздействия лазером поверхностная плазма. Плазменный пар существенно уменьшает долю лазерной энергии, подаваемой на рабочую поверхность. В результате чего лазер остается недостаточно эффективным и весьма дорогостоящим инструментом для реализации большинства технологий обработки материалов. Также существует и ряд технических проблем, препятствующих внедрению лазерной сварки, такие как высокие требования к зазору между свариваемыми плоскостями и высокая твердость шва.
Исследования зарубежных и отечественных ученых помогли решить значительную часть этих проблем использованием гибридных способов сварки, например "лазер+дуга", "лазер+плазма". Однако, с другой стороны, при этих способах утрачиваются главные особенности, такие как кинжальность проплавления и малая зона термического влияния.
Помимо гибридных процессов лазерной сварки, где лазерный луч объединяется с совершенно иными технологиями, такими как дуга и плазма, большие возможности дала технология использования второго лазерного луча. С экономической точки зрения, использование двух лазеров мощностью до 10 кВт более выгодно, нежели одного: как по капитальным вложениям, так и по эксплуатационной стоимости использования лазера в час.
Двухлучевая СО2-лазерная сварка позволила увеличить глубину проплавления, сохраняя классическую формулу 1 кВт на 1 мм проплавления. Технология двухлучевой лазерной сварки уменьшает требования к сборке образцов, также оказалось, что при двухлучевой лазерной сварке с присадочной проволокой твёрдость сварного шва сопоставима с основным металлом, что было недостижимо при однолучевой сварке.[1,с.45-46]
Малярные работы без кисти и валика .
Еще одним направлением применения промышленных лазеров является обработка поверхностей. Высокие плотности мощности лазерного излучения позволяют получать качественно новые свойства поверхностей, недоступные традиционным методам обработки материалов. Лазерная обработка поверхностей металлов и сплавов относится к локальным методам термической обработки с помощью высококонцентрированных источников нагрева. В этой связи лазерный луч как источник нагрева при термической обработке материалов имеет черты, свойственные всем другим высококонцентрированным источникам. Лазерное излучение позволяет производить обработку только поверхностного участка материала без нагрева остального объема и нарушения его структуры и свойств, что приводит к минимальному короблению деталей. В результате очевидны экономические и технологические преимущества. Лазерная обработка позволяет оперировать в широком интервале режимов. Это позволяет достигать необходимых физических свойств поверхности, таких как твердость, износостойкость, шероховатость, а также геометрические размеры обработанных участков. Отсутствие механических усилий на обрабатываемый материал дает возможность обрабатывать малопрочные и тонкостенные изделия.
Методы лазерной термообработки аналогичны обычным методам термической обработки сплавов. Для осуществления лазерной закалки (термоупрочнения) локальный участок поверхности массивной детали нагревают с помощью излучения до сверхкритических температур, а после прекращения действия излучения этот участок охлаждается за счет отвода теплоты во внутренние слои металла. Высокая скорость охлаждения приводит к образованию закалочных структур в сплавах и к высокой твердости поверхности.
В том случае, когда толщина обрабатываемой детали соизмерима с размерами зоны лазерного воздействия и условия ускоренного теплоотвода не обеспечиваются, имеет место лазерный отжиг. Такая технологическая операция нашла широкое применение в микроэлектронике для отжига полупроводниковых материалов, в особенности имплантированных на металлические подложки. Лазерный отжиг, заключающийся в нагреве лазером закаленных деталей до температур ниже критических, может быть использован для обработки мелких деталей в приборостроении, например, пружинных элементов и др.
Лазеры также применяются для окрашивания разных поверхностей. Для этого на металл наносятся специальные виды химических красителей, впоследствии закрепляемых лазерным излучением. При этом прочность окрашиваемой поверхности гораздо выше традиционной покраски.[2,с.63-64]
Еще одним направлением в лазерной обработке материалов является оплавление поверхности. Эта технологическая операция начала развиваться с появлением лазерного излучения и другими методами практически не выполняется. При оплавлении для улучшения качества поверхности (уменьшения пористости или шероховатости) режимы обработки подбирают исходя из требований получения наилучшей микрогеометрии поверхности, скорость охлаждения в этом случае, как правило, не
Лазерные технологии в машиностроении реферат. Производство и технологии.
Курсовая работа по теме Аналіз внутрішнього та зовнішнього середовища підприємства
Реферат: Отношения МВФ и России
Дипломная работа по теме Домкрат самолетный
Контрольная работа по теме Исследование тканей
Компьютерны Системы Реферат
Курсовая работа по теме Гносеология: познание мира, человека и общества
Микроволновая Печь Реферат Скачать
Сочинение По Рассказу Барышня Крестьянка
Характеристика Практики Студента Педагога
Основы Сбалансированного Питания Реферат
Контрольная работа: Право Понятие признаки принципы функции права
Курсовая работа по теме Ломоносов как выдающийся деятель России 18 века
Кузнецова Минаева Рослова Контрольные Работы
Курсовая работа по теме Экономические показатели деятельности предприятия общественного питания
Реферат по теме Франсиско Гойя Семья короля Карла IV
Экологические Налоги И Платежи Курсовая
Как Правильно Делать Список Литературы В Курсовой
Информатика 2 Класс Контрольные Работы Матвеева Ответы
Практическая Работа Архивы
Реферат: Механизмы применения антимонопольных законов
Особенности интонационной стороны речи у детей с общим недоразвитием речи - Педагогика дипломная работа
Анализ и пути оптимизации характеристик обучения потребителей - Маркетинг, реклама и торговля курсовая работа
Экстраэмбриональные структуры: послед (плацента) - Медицина презентация