Установка для лазерной сварки и лазерной резки МЛК4-1

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

ГОУ ВПО

Саратовский государственный технический университет им. Гагарина Ю.А.

Кафедра: «Сварки и металлургии»

Реферат

по дисциплине: «Оборудование производства ЭТ»

«Установка для лазерной сварки и лазерной резки МЛК4-1»

Выполнил:

студент группы ЭМС-41

Аймишев А.С.

Проверил: Балакин А.Н.

Саратов 2013

Оглавление

Введение

1. Лазерная сварка и резка, используемое оборудование

1.1 Лазерная сварка и резка

1.2 Анализ технологического оборудования

2. Анализ установки для лазерной сварки и резки МЛК4-1

2.1 Общие сведения

2.2 Состав установки

2.3 Технические характеристики

2.4 Примеры обработки

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Лазерная сварка может быть использовано при сварке титана, никеля, олова, цинка, меди, алюминия, хрома, ниобия, золота, серебра и многих других металлов и их сплавов. Она также может быть использована при сварке двух различных типов металлов, например медь-никель, никель-титан, медь-титан, латунь-медь и низкоуглеродистая сталь-медь и др.

Широко используется в мобильной связи, электронных компонентов, оправ для очков, ювелирных изделиях и аксессуаров, точном машиностроении, медицинском оборудовании, автомобильных аксессуарах, сувенирной и многих других промышленных областях.

1. Лазерная сварка и резка, используемое оборудование

1.1 Лазерная сварка и резка

Свет, как и любые другие виды электромагнитных колебаний, обладает большим запасом энергии, применение которой для сварки возможно только при высокой ее концентрации на небольшой площади. Практически впервые установка для сварки и пайки сфокусированной лучистой энергией была разработана в Московском авиационном институте под руководством профессора Г.Д. Никифорова. В качестве источника света была использована дуговая ксеноновая лампа. Свет концентрировали с помощью специальной оптической системы, состоящей из зеркал и увеличительных стекол. Однако мощность установки была небольшой и пригодной только для сварки тонкого металла.

Значительно увеличить концентрацию светового излучения удалось путем создания оптических квантовых генераторов (ОКГ) - лазеров. Лазер создает мощный импульс монохроматического излучения за счет возбуждения атомов примеси в кристалле или в газах. Среди известных в настоящее время источников энергии, используемых для сварки, лазерное излучение обеспечивает наиболее высокую ее концентрацию до 10¹¹ Вт/см². Такие высокие значения концентрации энергии определяются уникальными характеристиками лазерного излучения, в первую очередь его монохроматичностью и когерентностью. В таких условиях все известные материалы не только плавятся, но и испаряются.

Лазерное излучение легко передается с помощью оптических систем в труднодоступные места, может одновременно или последовательно использоваться на нескольких рабочих постах. Оптические системы транспортировки и фокусировки лазерного излучения создают возможность легкого и оперативного управления процессом сварки. На лазерный луч не влияют магнитные поля свариваемых деталей и технологической оснастки.

Первые сообщения о лазерной сварке металлов относятся к 1962 г. В нашей стране публикации об этом способе соединения металлов появились на год позже. Первоначально использовались твердотельные рубиновые лазеры. На их базе были разработаны первые лазерные установки СУ-1, К-3М, УЛ-2 и УЛ-20, предназначенные для сварки и обработки материалов. Первые три из них имели максимальную энергию излучения не выше 2 Дж. Длительность импульса изменялась дискретно от 0,5 до 8 мс. Эти установки предназначались для сварки металлов толщиной 0,1-0,2 мм.

Установка УЛ-20 имела энергию излучения до 20 Дж и применялась для сварки металлов толщиной 0,5-1,0 мм. К сожалению, качество сварных соединений, получаемых с помощью указанных установок, было низким и нестабильным. Одной из причин этого была неудовлетворительная воспроизводимость режимов сварки на разных установках одного типа. Как показали исследования, это было связано с неоднородностью распределения показателя преломления в стержнях активной среды. К тому же оно индивидуально для каждого стержня.

Степень неоднородности активного стержня обуславливала низкую воспроизводимость режимов сварки за счет пространственно-временной неравномерности теплового потока.

Рис. 1. Принципиальная схема лазера:

1 - зеркало резонатора; 2 - рабочее тело; 3 - лампы накачки;

Экспериментальные исследования, выполненные в 1966 - 1969 гг., показали, что для обеспечения равномерности теплового потока в ОКГ сварочных установок необходимо применять устойчивый сферический резонатор. Использование сферического резонатора ослабляет влияние на генерацию излучения неоднородности показателя преломления активной среды и устраняет временную неравномерность освещения в пятне нагрева.

В дальнейшем именно такие схемы были использованы для создания установок лазерной обработки материалов. В настоящее время в технологических лазерах применяются твердотельные и газовые излучатели. В твердотельных лазерах в качестве рабочего тела используются активные элементы из рубина, стекла с присадками ионов неодима, алюмоиттриевого граната с неодимом.

В настоящее время лазерная сварка применяется для создания конструкций из сталей, алюминиевых, магниевых и титановых сплавов. Ей отдается предпочтение при необходимости получения прецизионных конструкций, форма и размеры которых практически не должны изменяться в результате сварки, а также при производстве крупногабаритных конструкций малой жесткости с труднодоступными швами.

Высокая плотность энергии лазерного излучения, передаваемая аномально малой площади воздействия, позволила создать в 70-е гг. ХХ в. и новый способ резки материалов.

1.2 Анализ технологического оборудования

МЛ4-1, МЛ4-2 - широко функциональная автоматизированная система

Общие сведения

Рис. 2. Общий вид установки.

Назначение:

- Ручная и автоматическая сварка изделий из черной и нержавеющей стали, ковара, титана, тугоплавких, цветных и многих других металлов и сплавов.

- Возможно выполнение следующих сварочных швов: прямолинейных, фигурных (по произвольному плоскому чертежу), кольцевых (на опциональных вращательных оснастках). - Типовая толщина свариваемых материалов 0.1-2 мм.

- Гравировка глубиной до 0.2-0.3 мм

- Размерная обработка различных материалов, в том числе - резка, гравировка, маркировка металлов, прошивка отверстий и резка поликора, керамики, ситалла и др. неметаллических материалов.

Примерные параметры резки при продувке воздухом

Принцип работы

Обрабатываемое изделие размещается на рабочем основании X-Y координатного стола и перемещается относительно неподвижного лазерного пятна в X-Y плоскости. Силовой объектив перемещается в вертикальном Z-направлении с помощью аналогичного координатного привода. Для контроля за зоной обработки в оптическую систему встроена TV-камера и установлен TV-монитор визуального наблюдения. Предусмотрена автоматизированная подача инертного газа или воздуха в зону обработки. Энергия, частота повторения длительность и форма импульса излучения варьируется в широких пределах, что обеспечивает выбор необходимых режимов и высокое качество обработки. Управление машиной от пульта ручного управления и компьютера.

Состав

Технические характеристики

Габаритные размеры и масса машины

2. Анализ установки для лазерной сварки и резки МЛК4-1

2.1 Общие сведения

лазерный сварка резка металл

Рис.3. МЛК4-1 - широкоуниверсальная компактная система

Назначение:

Широкоуниверсальные компактные лазерные машины серии МЛК4 предназначены для следующих видов лазерной обработки металлических и неметаллических материалов и изделий:

- Точечной и шовной ручной и автоматизированной лазерной сварки металлических деталей (черная и нержавеющая сталь, ковар, титан, алюминий и др. свариваемые металлы и сплавы) различной формы сфокусированным пятном импульсно - периодического Nd:YAG лазера Машина позволяет сваривать следующие типовые конструкции: корпусные, решетчатые, сетчатые, стержневые, трубчатые, а также мембранного и сильфонного типов. Возможно выполнение следующих сварочных швов: прямолинейных, фигурных (по произвольному плоскому чертежу), кольцевых на деталях вращения (на вращательных приводах). Контурная лазерная резка, маркировка и гравировка может осуществляться по цилиндрической и плоской поверхности.

- Прецизионной резки, сложно контурного раскроя, прошивки отверстий, гравировки изделий из стали алюминия, латуни, поликора, керамики, ситалла и др. неметаллических материалов по заданному чертежу.

Относительные перемещения лазерного пятна и изделия осуществляются с помощью автоматизированного 4-х координатного привода Для оптического контроля используется контрольно-фокусирующая система со сменными объективами Интегрированная система видео наблюдения имеет два канала микроскоп с двухступенчатой защитой глаз оператора и TВ-камерой с TВ-монитором визуального наблюдения, что позволяет в осуществлять контроль в реальном времени.

Предусмотрена автоматизированная подача инертного газа или воздуха в зону обработки, что обеспечивает защиту фокусирующей оптики и улучшает качество обработки. При работах по сварке, резке или гравировке возможен автоматический поддув защитного газа, кислорода или воздуха через отверстие сопла, а также снизу или сбоку через специальные насадки.

Энергия, частота повторения и длительность импульса излучения варьируется в широких пределах, что обеспечивает выбор необходимых режимов и высокое качество обработки. Машина МЛК4 управляется от IBM PC совместимого компьютера.

2.2 Состав установки

2.3 Технические характеристики

Технические параметры координатных столов

Габаритные размеры и масса машины

2.4 Примеры обработки

Рис. 4. Сварка меди и латуни

Заключение

Лазерная сварка осуществляется в широком диапазоне режимов, обеспечивающих высокопроизводительный процесс соединения различных материалов толщиной от нескольких микрометров до десятков миллиметров. Разнообразие методов и приемов лазерной сварки затрудняет разработку конкретного технологического процесса.

Процесс сварки лазерным излучением весьма сложен и в настоящее время нет теоретической расчетной модели, описывающей его во всей полноте. Как правило, расчеты касаются какой-либо одной из физических характеристик процесса воздействия лазерного излучения на обрабатываемый материал.

Список используемой литературы

1. Баранов М.С., Вощинский М.Л., Геннрихс И.Н. Лазерная сварка металлов.

2. Лазерная сварка металлов. / Малащенко А.А., Мезенов А.В. Машиностроение, 1984 г. 45 с.

3. Григорьянц А.Г. Лазерная сварка металлов (книга 4).

4. Григорьянц А.Г. Лазерная сварка металлов (книга 5).

5. Бруннер В. Справочник по лазерной технике

Размещено на Allbest.ru