Реферат-Светолучевая обработка металлов - файл n1.doc

Реферат-Светолучевая обработка металлов
скачать (120.4 kb.)
Доступные файлы (1):

n1.doc

187kb.

10.02.2009 17:38

скачать

n1.doc

Содержание

Введение		3
1	Некоторые вопросы теории лазерной обработки	4
2	Обработка материалов лазерным лучом	6
	2.1 Лазерная сварка	8
	2.2 Термообработка	9
	2.3 Лазерная резка	11
	2.4 Получение отверстий	11
3	Примеры оборудования для лазерной обработки материалов	13
	3.1 Автоматизированный технологический комплекс М-36М для лазерной резки листового материала	13
	3.2 Автоматизированный лазерный технологический комплекс М-25С	13
Заключение		15
Список литература		16

Введение
Большое развитие за последнее время в наиболее развитых стра­нах и передовых отраслях машиностроения в России (авиационной, ракетно-космической, энергетической, приборостроительной) полу­чили современные технологии обработки заготовок и деталей с ис­пользованием различных видов энергии (тепловой, акустической, электрической, магнитной, световой, химической, радиационной) и «ин­струментов» (жидкость, газ, плазма, твёрдые частицы) в форме струи, луча, статических и динамических полей или комбинированных ме­тодов.

К одному из современных методов изменения формы и размеров заготовок относится светолучевая обработка.

Целью данной работы является раскрытие сущности и области применения светолучевой обработки деталей, выявление достоинств и недостатков данного вида обработки.
1 Некоторые вопросы теории лазерной обработки
Ла­зер — источник электромагнитного излучения, видимого инфра­красного и ультрафиолетового диапазонов, основанный на выну­жденном излучении атомов и молекул. Слово «лазер» составлено из начальных букв слов английской фразы «Light amplification by stimylated Emission of Radiation» — что означает «усиление света в результате вынужденного излучения».

Вынужденное излучение происходит при столкновении кванта с электроном, находящимся на верхнем энергетическом уровне и отдающим квант энергии при переходе на нижний уровень. Усиле­ние света получается за счет того, что первый квант, т. е. квант-возбудитель, после столкновения с атомом не исчезает, а сохра­няется и дальше летит вместе с вновь рожденным квантом. Затем каждый из этих двух квантов сталкивается с одним атомом, а по­том с восьмью, шестнадцатью и т. д., пока не кончится их путь в активном веществе. Так что чем длиннее будет этот путь, тем более мощную лавину квантов, т. е. более мощный луч света, вызывает первый квант. А так как первоначальный импульс света заключает в себе не 1 квант, а множество, то и лавина квантов становится мощной. Поэтому в твердотельных лазерах активное вещество используется в виде узких длинных призм, цилиндров, т. е. в виде стержней, длина которых примерно в 10 раз больше толщины.

В генераторе имеется система зеркал. Зеркала представляют собой не что иное, как торцы стержня, покрытые серебром. Торцы шлифуются строго параллельно друг другу и перпендикулярно оси цилиндра. Причем один покрывается серебром плотно, так, чтобы свет полностью отражался от него, а другой серебрится тонким слоем с таким расчетом, чтобы он отражал 90 % квантов, а 10 % пропускал.

Зеркала необходимы для того, чтобы делать луч лазера напра­вленным, а главным образом для многократного усиления первич­ной лавины квантов, летящих вдоль оси стержня активного ве­щества. Первичная лавина, пролетевшая стержень до конца, еще очень слаба для того, чтобы стать мощным потоком света. И ее отбрасывает назад зеркало на торце стержня. Зеркало со сто­процентным отражением света. Лавина квантов мчится обратно гигантскими скачками, набираясь новых сил. Нарастание мощ­ности выходного пучка света происходит так быстро, что практи­чески незаметно.

В качестве активного вещества в твердотельных лазерах исполь­зуют кристаллические или аморфные диэлектрики, т. е. вещества, не пропускающие электрический ток. Наиболее распространенным материалом рабочих тел лазеров является синтетический рубин — кристаллическая окись алюминия, в которой часть атомов алю­миния заменена на атомы хрома. Эти атомы хрома и являются рабочими телами, которые «накачиваются» энергией, а затем от­дают ее, усиливая световой поток.

Лазерный луч можно сфокусировать и так, что он будет вызы­вать интенсивный нагрев. Например, с помощью линзы с фокус­ным расстоянием 1 см луч можно сфокусировать в пятно, назы­ваемое фокальным, так как оно находится в фокусе диаметром 0,01 см, т. е. площадью в 0,0001 см². Хотя вспышка лазера и кратковременна, ее достаточно для расплавления и испарения освещенной части любого материала, будь то металл, камень или керамика.

Во время мощных вспышек, а тем более во время непрерывной работы лазера, стержень активного вещества сильно нагревается и его приходится охлаждать. Для этого стержень заключают в кожух, через который циркулирует охлаждающая среда. Руби­новый лазер обычно охлаждается жидким азотом, температура которого равна —196 °С.


1 — зарядное устройство; 2 — ёмкостный накопитель; 3 — система

управления; 4 — блок поджига; 5 — лазерная головка; 6 — система

охлаждения; 7 — система стабилизации энергии излучения; 8 — датчик

энергии излучения; 9 — оптическая система; 10 — сфокусированный

луч лазера; 11 — обрабатываемая заготовка; 12 — координатный стол;

13 — система программного управления
Рисунок 1 - Типовая структурная схема лазерной установки с

твердотельным лазером


2 Обработка материалов лазерным лучом

Направим на поверх­ность какого-то материала, например металла, луч мощного лазе­ра. Вообразим, что интенсивность излучения постепенно растет (за счет увеличения мощности лазера или за счет фокусирования излучения). Когда интенсивность излучения достигнет необходи­мого значения, начнется плавление металла. Вблизи поверхности, непосредственно под световым пятном, возникает область жидкого (расплавленного) металла. Поверхность, отграничивающая эту область от твердого металла (ее называют поверхностью расплава), постепенно перемещается в глубину материала по мере поглощения им

---