34363

Применение лазерной технологии для обработки резины, сборки металлов и интенсификации химических реакций

Доклад

Производство и промышленные технологии

Применение лазерной технологии для обработки резины сборки металлов и интенсификации химических реакций. Основы технологии лазерной обработки В настоящее время разработаны следующие технологические процессы с использованием мощных лазеров: лазерная поверхностная термоообработка; лазерная сварка; лазерная размерная обработка; измерительная лазерная технология; лазерная интенсификация химических реакций. Технология лазерной термообработки Лазерная термообработка включает в себя процессы лазерной...

Русский

2013-09-08

41 KB

14 чел.

83.Применение лазерной технологии для обработки резины, сборки металлов и интенсификации химических реакций.

Основы технологии лазерной обработки

В настоящее время разработаны следующие технологические процессы с использованием мощных лазеров:                    

- лазерная поверхностная термоообработка;

- лазерная сварка;

- лазерная размерная обработка;

- измерительная лазерная технология;

-лазерная интенсификация химических реакций.

Технология лазерной термообработки

Лазерная термообработка включает в себя процессы лазерной закалки поверхностного слоя материалов (термоупрочнение), лазерного отжига и отпуска, лазерного легирования, лазерной амортизации (остекловывания), лазерной наплавки.

Лазерная закалка - высокотемпературный лазерный нагрев поверхности изделия и после дующее быстрое охлаждение. Упрочнение происходит при воздействии как импульсного, так и непрерывного лазерного излучения, при этом термообработка может осуществляться с оплавленном и без оплавления   поверхностного слоя.

Лазерная термообработка отличается от обычной более высокой производительностью, сочетанием высоких скоростей нагрева и охлаждения. В этих условиях в обрабатываемых материалах образуются структуры с повышенной микротвердостью и  износостойкостью поверхности, Глубина термообработанного слоя может доходить до I мм. Увеличение глубины воздействия достигается увеличением энергии и длительности импульсаЛазерный отжиг имеет место, если толщина обрабатываемого изделия сравнима с размерами зоны теплового влияния. Лазерный отжиг широко используется в микроэлектронике для отжига дефектов в полупроводниках, лазерным лучом можно отжигать мелкие металлические детали.

Лазерный отпуск применяется при необходимости локального увеличения пластичности или ударной вязкости, например, в местах крепления различных деталей. Лазерный отпуск проводится только в режиме без оплавления поверхности. Сталь после лазерного отпуска имеет большую прочность, твердость, ударную вязкость, чем после традиционной технологии отпуска.

Лазерное легирование относится к процессам создания на поверхности обрабатываемого материала покрытий с высокими эксплуатационными характеристиками.

Лазерное легирование металлами (хромом, никелем, молибденом, вольфрамом и др.) позволяет заменить дорогостоящие детали, целиком изготовленные из легированных сталей на детали из дешевых углеродистых сталей с поверхностным легированным слоем. При этом на поверхность детали наносят легирующие добавки в виде порошка и связующей основы. Этот слой расплавляют лазерным лучом, при этом легирующие добавки за счет диффузии насыщают поверхностный слой обрабатываемой детали. Последующее быстрое остывание обеспечивает однородный по структуре слой основного материала с легирующими компонентами.

Технология лазерной амортизации (остекловывааил) является одним аз направлений модификации поверхностей обрабатываемых изделий. Создание аморфных слоев является весьма перспективным, так как такие слои обладают высокой твердостью, коррозионной стойкостью, износостойкостью. Обычно аморфизации подвергаются сплавы металлов. Наиболее перспективна лазерная аморфизация углеродистых сталей и чугунов с одновременным легированием поверхности. Легирующие добавки (бор, кремний) препятствуют кристаллизации поверхностного слоя, способствуют его аморфизации.

Лазерная наплавка используется с целью восстановления изношенных деталей. Обычно в процессе эксплуатации детали износу подвергается поверхностный слой детали толщиной не более одного миллиметра. Если восстановить этот слой, то деталь будет опять пригодна для использования.

При этом по сравнению о традиционными технологиями наплавления (электросваркой. газовой сваркой и т.д.) лазерное наплавление имеет более высокую производительность, лучшее качество, наплавление происходит без нагрева основной массы детали, деталь не деформируется, не требует последующей механической обработки.

Технология лазерной сварки

Лазерная сварка в настоящее время является наиболее перспективной для промышленного использования технологией в связи с разработкой мощных лазеров с непрерывным и  импульсно-периодическим действием. Сварное соединение получается при нагревании и расплавлении лазерным лучом участков в месте контакта свариваемых деталей. Когда лазерный луч смещается, смещается и зона расплавленного материала, затем идет остывание и таким образом образуется сварной шов. По форме он получается узким и глубоким и принципиально отличается от сварных швов, полученных при использовании традиционной технологии сварки. Глубина проплавления зависит от мощности лазера, а поперечное сечение лазерного шва похоже на лезвие кинжала, поэтому глубокое лазерное проплавление иногда называют кинжальным.

Лазерная сварка о глубоким проплавлонием позволяет сваривать толстые слои материалов с большой скоростью при минимальном тепловом воздействии на материал, прилегающий к зоне расплава, что улучшает свойства сварного шва и качество сварного соединения,

По методу воздействия лазерная сварка подразделяется на импульсную и непрерывную.

С помощью импульсного лазерного излучения можно осуществить точечную сварку соединений различной конфигурации. Импульсная лазерная сварка обеспечивает соединение материалов толщиной до 2 мм и используется для сварки в труднодоступных места, для сварки легкодеформируемых деталей.

Основными технологическими параметрами лазерной, импульсной сварки являются: энергия лазерного излучения, длительность импульса, форма импульса. Для каждого из свариваемых материалов существует свой оптимальный режим сварки.

Непрерывная лазерная сварка используется в промышленности для сваривания материалов средней и большой толщины. С целью предотвращения окисления материалов в зону расплавления подают гелий или аргон.

Технология лазерной резки

Под технологией лазерной резки понимаются технологические процессы лазерной размерной обработки, включающие в себя процессы собственно лазерной резки или лазерного разделения материалов, лазерной прошивки

(сверления) отверстий, лазерного фрезерования пазов и т.д.

Во всех случаях процессы происходят либо при перемещении детали относительно лазерного луча, либо лазерного луча по поверхности материала. При этом лазер действует как тепловой источник, нагревая материал до температур, обеспечивающих плавление материала и перевод его в пар. Возможно удаление расплавленного материала газовой струёй. Сфокусированное лазерное излучение дает высокую концентрацию энергии, что позволяет резать практически любые материалы вне зависимости от их теплофизичоских свойств, включая материала, не поддающиеся резке другими способами.

Лазерная резка используется для резания сталей и других сплавов, керамики, стекла, пластмасс, древесины, полупроводников, текстильных тканей, при этом толщина реза может достигать 50 мм.

Резать материал можно как импульсным, так и непрерывным излучением, при этом импульсная размерная обработка более точна и обеспечивает более высокое качество реза при минимальных потерях материала. Воздействие лазерного луча длится от десятой до десятичной доли секунды. С помощью импульсной размерной обработки получают сквозные и глухие отверстия, пазы и щели.

Резка материалов непрерывным излучением является более производительным процессом, но качество реза хуже, а потери материала выше, чем при импульсной лазерной резке.

Энергетические режимы резки зависят от теплофизических параметров материала и определяются мощностью и интенсивностью лазерного излучения, а также скоростью резки. В общем случае оптимальные условия обработки зависят от того, что предпочтительнее - наивысшая производительность резки при низком качестве реза или наоборот, наивысшее качество реза при невысокой производительности.

Лазер, как тепловой источник обеспечивает следующие преимущества лазерной резки по сравнению с традиционными технологиями:

- высокая производительность (скорость реза титановых листов в 30 раз, стальных - в 10 раз больше, чем при механической резке);

- высокое качество поверхности реза;

- малая зона теплового влияния;

- возможность вырезать сложные контуры;

- автоматизируемость процесса резания.

Технология лазерной размерной обработки позволяет прошивать (сверлить) отверстия любой формы и большой глубины в материалах любой твердости, получать отверстия от 4 микрон до нескользких миллиметров. Использование лазерного луча для сверления отверстий в часовых камнях и алмазных фильерах позволяет повысить производительность труда в 12-16 раз по сравнению с электрофизическими и в 200 раз до сравнению с механическими методами сверления. Лазерное сверление имеет преимущество перед механическим при обработке крупногабаритных деталей сложной формы, особенно под разными углами к поверхности, а также при сверлении глубоких отверстий малого диаметра.

Лазерная интенсификация химических реакций

Использование лазеров в химической технологии весьма перспективно.

Если лазер рассматривать в качестве мощного источника светового излучения, то лазерную интенсификацию химических реакций можно рассматривать как разновидность фотохимических процессов. Фотохимические процессы - это химические реакции, протекающие под действием светового излучения или вызываемые им. Механизм фотохимических процессов основан на активации молекул, реагирующих веществ при поглощении света. В зависимости от роли и характера влияния светового луча фотохимические процессы разделяют на три группы. К первой группе относят реакции, которые могут самопроизвольно протекать после поглощения реагентами светового импульса. Для этих процессов свет играет роль возбудителя и инициатора. При обычных условиях эти процессы протекают крайне медленно, но световое облучение их значительно интенсифицирует. Ко второй группе фотохимических процессов относят процессы, для проведения которых необходим непрерывный подвод световой энергии к реагентам.     К третьей группе относятся химические процессы, в которых световой импульс, воздействуя на катализатор, активизирует его и способствует интенсификации химической реакции.

    Использование лазерного излучения в химической технологии перспективно для получения новых продуктов, осуществления новых химических реакций, интенсификации существующих химико-технологических процессов


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

69680. ТЕГ TEXTAREA 113 KB
  Ми переходимо до розгляду багаторядкового поля введення. У HTML ця можливість реалізується за допомогою тега TEXTAREA. Поле, що створюється цим тегом, дозволяє вводити і відправляти не один рядок, а відразу декілька.
69681. Графіка Web-сторінок 101.5 KB
  Графіка Web-сторінок може містити як прості зображення, так і складні. Важливим у використанні графіки є не міра її складності, а ефективність у питаннях передавання тієї інформації, яку необхідно надати користувачам.
69682. ОСНОВНІ ПОНЯТТЯ МОВИ HTML 33.5 KB
  HTML (Hypertext Markup Language — Мова гіпертекстової розмітки) — це мова опису структури сторінок документів, яка дозволяє звичайний текст форматувати в абзаци, заголовки, списки та інші структури, створювати посилання на інші сторінки.
69683. РНР-СЦЕНАРІЇ В ТІЛІ HTML-ДОКУМЕНТІВ 28.5 KB
  Ми тільки що розглянули структуру РНР-програми, і можна було б перейти до розгляду змінних. Проте РНР-сценарії можна записувати і по-іншому. Щоб ви зайвий раз не перегортали книгу, нагадаю текст сценарію first.php:...
69684. КОНСТАНТИ 36 KB
  Константи містять постійні значення. На відміну від змінних, ви не можете змінити значення константи, яке було їй привласнено при її оголошенні. Константи зручно використовувати для зберігання значень, які не повинні змінювати під час роботи програми, наприклад, ім’я розробника програми.
69685. ТЕХНОЛОГІЯ СТВОРЕННЯ HTML-ДОКУМЕНТА 49.5 KB
  Створення HTML-документа відбувається розташуванням тегів (tags) мови HTML всередині звичайного неформатованого тексту. Теги HTML — це послідовності символів, які починаються знаком «менше» і закінчуються знаком «більше». Теги можуть мати атрибути, які, в свою чергу, можуть приймати певні значення.
69686. ФОРМАТУВАННЯ ТЕКСТУ 107.5 KB
  Розмітка, яка створюється за допомогою мови HTML, дозволяє організовувати текст у логічні, легко зрозумілі розділи або застосовувати до нього специфічний формат. Теги форматування дозволяють визначити такі елементи: початок абзацу і кінець рядка; стилі заголовків; фізичні стилі...
69687. КОЛІР ФОНУ І ТЕКСТУ 95.5 KB
  Колір фону і тексту може задаватись шістнадцятковими значеннями RRGGBB (Red, Green, Blue) червоного, зеленого і синього кольорів відповідно або позначеннями кольорів англійською мовою. Яскравість кожної складової вимірюється цілим числом, яке у десятковій системі числення...
69688. ОПЕРАТОР ЕКВІВАЛЕНТНОСТІ (===) 28 KB
  Іноді звичайний оператор порівняння == працює не зовсім коректно, точніше не так, як нам хочеться, в деяких ситуаціях навіть виходять міні-анекдоти. Розглянемо наступний приклад...