Лазерная обработка

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЛАЗЕРНАЯ ОБРАБОТКА

Лазерная обработка - инструмент для современного производства. По мнению многих экспертов (Информационный бюллетень Лазерной ассоциации РФ, май 2000 г.) мир в последние годы вступил в эпоху третьей промышленной революции. Первые две, как известно, были вызваны массовым освоением принципиально новых для своего времени видов энергии - сначала паровых машин, затем электричества. Всякий раз переход к использованию более высококачественной энергии (особенно с точки зрения возможности ее преобразования в другие виды энергии) приводил к появлению новой технической и интеллектуальной атмосферы, созданию принципиально новых машин, приборов, технологий. Третья промышленная революция обусловлена широким внедрением энергии когерентного светового излучения - лазерного луча. Возможности высокой концентрации лазерного излучения в пространстве, во времени, в частотном спектре открыли абсолютно новые перспективы для размерной и локальной поверхностной обработки материалов, для бесконтактной диагностики процессов и управления ими, для прецизионных измерений, для регистрации, обработки и передачи информации.

Уже сегодня степень насыщения лазерным оборудованием для всех передовых промышленных стран стала одним из важнейших - наряду с компьютеризацией - критериев индустриального развития. При этом роль флагмана в процессах освоения новых типов лазерного оборудования и технологий в промышленном производстве играет машиностроение. Это обусловлено, во-первых, общей лидирующей ролью этой отрасли в мировом научно-техническом прогрессе, а во-вторых, высочайшей технико-экономической эффективностью внедрения здесь лазерных технологий. Значительную долю в производстве лазерной техники составляют лазерные технологические установки для обработки различных материалов (резка, сварка, сверление, маркировка, локальное модифицирование поверхностного слоя и т.д.) и лазерная контрольно-измерительная и диагностическая аппаратура (мгновенный контроль размеров, перемещений, угловых и линейных скоростей, вибраций, внутренних напряжений и деформаций, размеров и концентраций микрочастиц, экологический мониторинг и многое другое). Ежегодно в мире продаются многие тысячи единиц такой аппаратуры и практически каждый машиностроительный завод в США, Японии и Западной Европе использует лазерные технологии и методики, а многие производства без них уже просто невозможны. В основе использования лазерных технологий в первую очередь лежит экономическая выгода, которая проявляется или напрямую, через снижение стоимости технологического процесса, или косвенно, через более высокие потребительские качества продукции. Большой экономический эффект возникает за счет экономии материалов и энергоресурсов (при сварке, резке), повышения производительности труда (сварка, размерная обработка, маркировка). Немаловажное значение приобретают вторичные эффекты, которые реализуются при использовании конструкций, изначально ориентированных на лазерные технологии (например, достижение большей прочности конструкции при одновременном снижении их металлоемкости).

Лазерный луч как технологический инструмент не имеет себе равных по степени "гибкости", быстродействия и износоустойчивости. Но наивысшую эффективность лазерная обработка приобретает в условиях единичного или мелкосерийного производства с быстро меняющейся номенклатурой деталей, что характерно для условий "рыночной" экономики. Основные отрасли производства, где наиболее широко используется лазерная технология за рубежом: автомобильная, электронная, судостроительная, авиа-космическая. В мае 2000 г. я принимал участие в Парламентских слушаниях “Лазерные технологии России XXI века”, которые были проведены в Государственной Думе РФ. Мнение участников Слушаний было единодушным - в сегодняшних условиях лазерные технологии являются одним из очень немногих технически и экономически выгодных способов восстановления отечественной промышленности. Возможности повышения производительности труда, экономии материалов и энергоресурсов, обеспечения гибкости производств, при выпуске широкой номенклатуры продукции малыми сериями или даже в единичных экземплярах, развития ремонтно-восстановительных мощностей на транспорте, в сельскохозяйственном машиностроении и др. делают задачу внедрения лазерных технологий чрезвычайно актуальной. Остро нуждается в современном лазерном оборудовании отечественное здравоохранение. Без специальной лазерной техники невозможна современная армия. Лазерные центры России в принципе могут удовлетворить всю внутреннюю потребность в лазерных приборах, системах и установках, что даст существенный экономический эффект, но для достижения такого эффекта требуются скоординированные усилия лазерной промышленности, потребителей лазерной техники и государства. Не использование лазерной техники в должных масштабах сейчас наносит России прямой экономический и социальный ущерб, подрывает обороноспособность страны. Участники парламентских слушаний пришли к выводу: Лазерным технологиям нет альтернативы в индустриально развитом обществе.

Без широкого использования таких технологий невозможно функционирование промышленности, системы здравоохранения, информационных систем, современной армии. Россия, обладая уникальным по своим возможностям лазерным научно-промышленным потенциалом, обязана активно использовать его для подъема отечественной экономики, обеспечения технологической независимости страны, создания необходимого оборонного комплекса. Основные задачи по реализации данных положений возложены на Лазерную ассоциацию РФ. Лазерная ассоциация была создана в апреле 1990 г. в Москве как неправительственная некоммерческая организация, цель которой - всемерное содействие созданию и внедрению передовой отечественной лазерной техники путем налаживания и укрепления взаимовыгодных рабочих связей между создателями и пользователями лазеров, организации информационного обмена, активного сотрудничества с лазерными обществами и объединениями всех стран мира. Сегодня ЛАС - это международная научно-техническая организация, действующая на территории стран СНГ и Балтии. В составе ЛАС действуют 14 региональных центров, из них 7 - в России. В июне 2000 г. состоялось совещание по использованию лазерных технологий в Волго-Вятском регионе. Оно было посвящено обсуждению вопросов о сегодняшних возможностях лазерного научно-инженерного сообщества России и стран СНГ, динамике рынка лазерной продукции и услуг, а также обсуждению деятельности и путях развития Нижегородского регионального центра Лазерной ассоциации РФ. Участвовавший в совещании Президент ЛАС РФ профессор Ковш И. Б. дал подробную информацию о состоянии и развитии лазерной техники и использовании лазерных технологий в настоящее время в России и странах СНГ. Проведение научно-следовательских разработок по лазерному направлению осуществляется в ИПФ РАН, ИФМ РАН, Нижегородском филиале института машиноведения РАН и других научных учреждениях.

ЛАЗЕРНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ УНИВЕРСАЛЬНА И ЭФФЕКТИВНА

С помощью лазерного луча. Вы сможете сделать то, чего нельзя достичь никакими другими способами Лазерная обработка выгодна и перспективна при: - упрочнении деталей из стаями, чугуна и цветных сплавов с минимальной деформацией; - сварке с высоким качеством заготовок и детали из легированных сталей, титановых, никелевых и алюминиевых сплавов; - наплавке износостойких покрытий и восстановление; - резке заготовок и изделий из любых материалов; - маркировке металлических и неметаллических материалов. Лазерная технология осуществляется о помощью различных видов лазерных технологических установок, выпускаемых отечественной промышленностью.

ПРЕИМУЩЕСТВА ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ ПЕРЕД ТРАДИЦИОННЫМИ ТЕХНОЛОГИЯМИ ОЧЕВИДНЫ

- локальность воздействия,

- минимальные деформации детали,

- высокая концентрация энергии,

- отсутствие контакта с обрабатываемым изделием,

- возможность обработки труднодоступных мест,

- высокая степень автоматизации,

- экологическая чистота,

- высокая производительность.

ЛАЗЕРНОЕ ТЕРМОУПРОЧНЕНИЕ ДЕТАЛЕЙ

Лазерное поверхностное термоупрочнение металлических деталей -перспективный технологический процесс, повышающий ресурс работы деталей машин в инструмента. Лазерное упрочнение осуществляется путем обработки детали лазерным лучом, который воздействуя на поверхность металла, вызывает скоростной нагрев поверхностного слоя, при этом само изделие остается практически холодным. После прекращения действия излучения, тепло в высокой скоростью отводится в глубь металла, происходит закалка поверхностного слоя. В результате лазерного воздействия на поверхности стали иди чугуна образуются специфические структуры о повышенной твердостью и износостойкостью, которые невозможно получить традиционными способами термообработки. Обработав лазерным лучом изнашиваемую поверхность детали или режущую кромку штампового или режущего инструмента можно существенно увеличить их твердость до 60-70 HRC. Глубина закаленного слоя достигает 0,5 - 1,5 мм. При этом износостойкость чугунных деталей упрочненных лазерным лучом, возрастает в 5-8 раз. а остальных - в 2-4 раза по сравнению с традиционными методами термической в химико-термической обработки, стойкость штампового я ревущего инструмента увеличивается в 1.5 - 3 раза. Лазерное термоупрочнение по сравнению с традиционными методами термообработки отличается низкими удельными энергозатратам, возможность локального упрочнения участка поверхности необходимого размера и труднодоступных мест, обеспечивает минимальное коробление, отсутствием закалочных сред и вредных отходов, высоким уровнем автоматизации. Лазерная закалка рекомендуется для упрочнения быстроизнашивающихся поверхностей новых в восстановленных наплавкой деталей автомобиле- и машиностроения.

ЛАЗЕРНАЯ НАПЛАВКА

Лазерная наплавка представляет собой технологический метод получения покрытия с заданными физико-механическими свойствами и заключается в оплавлении лазерным лучом наплавочных материалов, нанесенных на поверхность детали. Для этого используются материалы в виде порошка для наплавки можно использовать частые металлы, так в двух или многокомпонентные сплав. Наплавляемые порошки предварительно наносятся на поверхность в виде обмазки, либо подают с помощью дозатора непосредственно в зону воздействия лазерного луча. Получаемый слой имеет толщину до 1 мм, обладает однородностью, плотностью, значительной твердостью, кроме того он обладает хорошей связью с подложкой. Ресурс деталей восстановленных лазерной наплавкой, равен а в отдельных случаях превышает ресурс новых. Процесс характеризуется минимальными потерями наплавочного материала и высокой культурой производства. Ввиду уникальных свойств наплавочных слоев лазерная наплавка имеет наибольшую перспективу для увеличения стойкости наиболее тяжело нагруженных участков деталей машин: уплотнительных фасок клапанов посадочных поверхностей деталей газо- и распределительной арматуры, деталей металлургического оборудования. Кроме того, лазерная наплавка имеет большую перспективу в ремонтно-восстановительном хозяйстве, поскольку процесс отличается наибольшим тепловым воздействием на обрабатываемую деталь и минимальными доводками и рекомендуется для восстановления коленчатых и распределительных валов, и других деталей.

ЛАЗЕРНАЯ СВАРКА

лазерный обработка сварка деталь

Технологический процесс лазерной сварки деталей предназначен для соединения сборочных элементов деталей различной конфигурации или выполнения шовной сварки стыковых соединений. Лазерная сварке обеспечивает: - высокую плотность потока излучения в зоне воздействия сфокусированного луча лазера; - малое тепловыделение в свариваемых материалах; ” незначительное тепловое влияние на металл околошовной зоны; - малое деформирование свариваема элементов; - высокие скорости сварки; - возможность сварки разных металлов, трудно сваривавшие другими способами; - легкость автоматизации процесса сварки. Лазерная сварка является прецизионной операцией, в большинстве случаев не требующей последующего устранения остаточных деформаций или механической обработки сварных узлов 2 конструкций. Выполненные лазерным лучом сварные швы отличаются хорошими механическими свойствами. Остаточные деформации при лазерной сварке в 3-5 раз ниже, чем при аргоно-дуговой. Используя лазерное излучение можно подучить качественные сварные соединения цветных металлов и сплавов: медных или алюминиевых.

Основными рациональными областями применения лазерной сварки ЯВЛЯЕТСЯ:

- точечная и шовная сварка деталей электровакуумных приборов из тугоплавких металлов в сплавов;

- шовная сварка стыковых соединений тонкостенных элементов, к которым предъявляются высокие требования относительно остаточных напряжений и качества поверхности шва;

- сварка разнородных металлов и сплавов;

- точечная сварка в микроэлектронике, точном приборостроении и ювелирном деле; - сварка в труднодоступных местах, а также сварка дегкодеформируемых деталей и деталей: требующих минимальной зоны термического влияния и максимальной технологической чистоты.

ЛАЗЕРНАЯ РЕЗКА

Технологический процесс лазерной резки предназначен для разделения практически любых материалов независимо от их тепло-физических свойств. При помощи лазерного луча можно точно, быстро в без шума разрезать листы из углеродистых, легированных и нержавеющих сталей, алюминия и меди толщиной до 10 мм с шириной реза 0,2-0.5 мм. При этом обеспечивается высокое качество поверхности реза на всех металлах независимо от их. температуры плавленая и твердости. Лазерная резка может быть использована для резки крупных и легковоспламеняющихся материалов: пластмассы, дерева, керамики, стекла пластиков, бумаги, кожи при их толщине до 50 мм при этом ширина реза не превышает I мм. Перспективным является использование лазерной резки в текстильной и кожевенной промышленности для раскроя многослойного материала при максимальной толщине 20-30 мм. Лазерная резка по сравнению о другими способами дает возможность получить узкий рез в обрабатываемом материале, вести обработку материала практически по любому сложному контуру и автоматизировать процесс резки при достаточно высокой точности и производительности. Лазерная резка рекомендуется для использования в мелкосерийном и серийно (в производстве, где использование метода лазерной резка позволит ликвидировать большое количество специальной штамповой оснастки, для выполнения традиционных операций формообразования листовых деталей, сократить сроки подготовки производства.

ЛАЗЕРНАЯ МАРКИРОВКА

Лазерная маркировка изделий в материалов является перспективным технологическим процессом, который опадает рядом преимуществ перед традиционными способами маркировки, такими как: ударное клеймение, электрохимическое гравирование, нанесение надписей краской. Лазерная маркировка дает возможность:

- маркировать любые твердые материалы, в том числе неэлектропроводные и прозрачные.

- маркировать с высокой четкостью любые размеры шрифтов и цифр со скоростью до 20 знаков в сек.,

- маркировать в труднодоступных местах,

- наносить надписи без механической деформации маркируемого объекта,

- возможность полной автоматизации процесса.

Лазерная маркировка рекомендуется для изделий электронной техники - кремниевых пластин, микросхем, транзисторов, разъемов, а также деталей машиностроения - подшипников, деталей автомобилей и самолетов, инструмента и для изготовления информационных табличек.

Размещено на Allbest.ru