ЛАЗЕРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПРОИЗВОДСТВЕ.

Аннотация. Описываются современные лазерные технологии. Освещаются новые аспекты разработки и применения лазеров.

Ключевые слова: лазерные технологии, обработка материалов, резка сварка, маркировка, легирование, наплавка, стереолитография.

Важную роль в современном мире играют технологические процессы

лазерной обработки материалов: резка, сварка, пробивка отверстий, маркировка, легирование и наплавка, закалка, стереолитография. [2]

Лазерная резка представляет собой процесс термического разделения материалов, при котором инструментом является лазерный луч. Этот метод позволяет обрабатывать стальные листы толщиной до 25 мм, неметаллы и труднообрабатываемых материалов по сложному контуру. Лазерная резка является удобным, экономичным и быстрым способом производства деталей.[1]

Лазерная сварка металлов - это процесс, при котором с помощью направленного луча происходит нагревание и расплавление металла. Этим методом достаточно просто формируются соединения из углеродистых и легированных сталей толщиной до 10 мм. Важными преимуществами лазерной сварки является получение небольшого по ширине, но глубокого шва, мощное излучение и быстрота обработки.

Лазерная маркировка - это способ получения нестираемого изображения на поверхности материала под воздействием лазерного излучения. Процесс лазерной маркировки применяется при нанесении размерных шкал на мерительный инструмент, изготовлении табличек и указателей, маркировке изделий (инструмента, подшипников) и товаров, изготовлении сувениров в виде значков или в виде объемных рисунков внутри стеклянных изделий. Процесс маркировки деталей приборов высокопроизводителен и отличается малой стоимостью.

Лазерная пробивка отверстий позволяет получить отверстия диаметром 0,2-1,2 мм при толщине материала до 3 мм. Соотношение высоты отверстий к их диаметру составляет 16:1. Лазерная пробивка по экономичности превосходит практически все другие методы. В промышленности с помощью лазеров осуществляется пробивка отверстий в часовых камнях и в волочильных фильерах, причем производительность достигает 700 тыс. отверстий в смену.[3]

Лазерная закалка основана на быстром нагреве зоны обработки с последующим охлаждениям за счет теплоотвода во внутренние слои материала. Воздействие лазерного излучения на поверхность сплавов позволяет получить глубину упрочнения до 1,5 мм при ширине единичных полос 2-15 мм, твердость обработанного слоя при этом превышает твердость основы в 2-4 раза. Обработке обычно подвергаются детали, работающие в условиях интенсивного износа. При этом достигается увеличение стойкости изделий в 1,5-5 раз.

Методом легирования и наплавки на поверхности сплавов получают слои с уникальными свойствами: высокой износостойкостью, теплостойкостью и др. Наибольшее распространение получает лазерная наплавка с целью восстановления изношенных деталей машин: распредвалов, коленвалов, клапанов, шестерен, штампов. Процесс проходит с минимальными деформациями детали и отличается повышенной износостойкостью поверхности.

Суть процесса лазерной стереолитографии заключается в послойном изготовлении вещественных копий компьютерных образов деталей, формируемых с помощью пакетов трехмерной графики. Технология включает в себя следующие этапы: создание компьютерного образа детали при разбиении его на тонкие поперечные сечения, последовательное воспроизведение этих поперечных сечений при полимеризации поверхности жидкой фотополимеризующейся композиции сфокусированным лазерным излучением, перемещающимся по этой поверхности. Каждый слой имеет свою сложную конфигурацию, макет изделия формируется при последовательном наложении слоев. Поскольку размеры сфокусированного излучения составляют несколько десятков микрометров и скорость его перемещения может достигать 1м/с, то можно говорить о создании высокоточной сверхскоростной компьютерной технологии воспроизведения формы пространственных объектов. Завершающий этап этой проблемы заключается в превращении полимерных объектов в изделия, отвечающие определенным требованиям, например, из различных сплавов. [4]

В настоящие время среди новых разработок большое место занимают комбинированные методы обработки, где воздействие лазерного излучения совмещено с другими техпроцессами. Использование лазерного луча совместно с электрической дугой, плазменной струей или газовой горелкой позволяет повысить эффективность воздействия в несколько раз, то есть увеличить толщину сварки, резки или закалки. Применение лазерного излучения при механической обработке материалов позволяет увеличить производительность в несколько раз, улучшить качество обработки. Применение пластического деформирования сплавов перед или после лазерной закалки позволяет получить новые свойства поверхности. Проводятся работы по скоростной лазерной обработке поверхности электротехнических сталей и сплавов для изменения электромагнитных свойств. Лазерные технологии используются в очистке от загрязнений и окислов произведений искусства под воздействием лазерного излучения, а также по очистке поверхностей от лакокрасочных покрытий. Применение лазерной техники выводит производство на новый уровень технологий будущего столетия.

Список литературы:

  • 1. Альтудов, Ю.К. Лазерные микротехнологии и их применения в электронике /Ю.К. Альтудов, А.Г. Гарицин - М.: "Радио и связь", 2001.- 632 с.
  • 2. Григорьянц, А.Г. Технологические процессы лазерной обработки/ А.Г. Григорьянц, И.Н. Шиганов, А.И. Мисюров. - М.: МГТУ, 2006. - 664 с.
  • 3. Межевов, В.С. Обработка материалов с помощью мощных волоконных лазеров/ В.С. Межевов, В.Н. Петровский// РИТМ. - 2008. - №4(34). - С.49-56.
  • 4. Менушенков, А.П. Физические основы лазерной технологии/ А.П. Менушенков, А.П. В.Н. Неволин, В.Н. Петровский. - М.: НИЯУ МИФИ, 2010,212 с.

Закалюкина Людмила Анатольевна, магистрант 1 курса факультета приборостроения, информационных технологий и электроники Пензенского государственного университета, г. Пенза, РФ

Научный руководитель - Баннов Валерий Яковлевич, доцент кафедры конструирования и проектирования радиоаппаратуры Пензенского государственного университета, г. Пенза, РФ

УДК 621.6.057

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >