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

16 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

802. Режимы движения жидкости 61.5 KB
  Определить режимы движения жидкости методом визуализации картин течения на установке Рейнольдса. Определить режим движения по значениям критерия Рейнольдса.
803. Растения, содержащие алкалоиды 232.17 KB
  Алкалоиды с азотом в боковой цепи - эфедрин из различных видов эфедры, сферофизин из травы сферофизы солонцовой, колхицин и колхамин из клубнелуковиц безвременников. Алкалоиды с конденсированными пирролидиновыми и пиперидиновыми кольцами (производные тропана) - гиосциамин, атропин, скополамин из красавки, белены, дурмана.
804. Теория и особенности познания 235.5 KB
  Познание как предмет философского анализа. Структура знания. Чувственное и рациональное познание. Теория истины. Понятие как основная форма рационального познания.
805. Экоинформационные системы как инструмент комплексного маниторинга окружающей среды 284.5 KB
  История возникновения экоинформатики. Задачи решаемые экоинформационной системой. Информационное обеспечение подготовки и принятия управленческих решений по охране природы и здоровья человека. Обмен информации о состоянии окружающей среды об других экоинформационных системах.
806. Радиальная скорость 234.5 KB
  Несущая частота сигнала наземного передающего пункта. Релятивистские частотно-фазовые соотношения между параметрами сигналов. Геоцентрические радиус-векторы передающего пункта, космического аппарата и приемного пункта .
807. Зоогигиена с проектированием и строительством животноводческой фермы 230.5 KB
  Роль конструктивных решений животноводческих помещений в формировании оптимального микроклимата и комфортных условий для животных. Характеристика площадки для строительства. Состав основных производственных зданий. Взаимное расположение построек на участке.
808. Исследование линейного четырехполюсника 222.5 KB
  Измерение Z-параметров линейного пассивного четырехполюсника и экспериментальные исследования по косвенной проверке результатов измерений. Схема подключения приборов для измерения параметров Z21 и Z12.
809. Проектирование механического привода конвейера для транспортирования сухих сыпучих материалов 182 KB
  Определение мощности и выбор электродвигателя. Определение общего передаточного отношения привода и разбивка передаточного числа редуктора по ступеням. Определение вращающих моментов на валах редуктора. Проверочный расчет передач на контактную прочность. Уточненный расчет промежуточного вала.
810. ППП Евфрат 231.5 KB
  Удобный инструмент для адаптирования системы конкретно под нужды и структуры организации, позволяет создать полный маршрут движения определенного типа документа, что в процессе работы позволяет экономить время и ресуры, затрачиваемые на обработку документа.