ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ПО ВЫСШЕМУ ОБРАЗОВАНИЮ
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ
ИНЖЕНЕРНО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ
Кафедра современного естествознания
и экологии
КУРСОВАЯ РАБОТА
по дисциплине Концепции современного естествознания
(теоретические основы прогрессивных технологий)
Тема: Лазерная и электронно-лучевая обработка материалов
Руководитель: доцент Т.А. Шапошникова
Санкт-Петербург
1999
Аннотация
В данной работе рассмотрены широкие возможности, открывающиеся перед производством, в результате использования принципиально новых технологий лазерной обработки.
В работе обобщены современные представления о лазерной сварке металлов и сплавов на основе сопоставления с традиционными способами сварки, что позволяет установить области эффективного использования лазерного излучения при изготовлении сварных соединений и конструкций.
Выделены некоторые особенности процесса лазерной сварки. Например то, что с помощью зеркальных оптических систем лазерный луч можно направлять в труднодоступные места, подавать на значительные расстояния без потерь энергии, одновременно или последовательно использовать на нескольких рабочих участках. Это создает возможность легкого и оперативного управления процессом лазерной сварки.
В работе также рассмотрены теплофизические показатели лазерной сварки, с учетом специфических особенностей взаимодействия лазерного излучения с металлами при сварке.
Анализируются методы лазерной сварки по трем группам признаков: энергетическим, технологическим и экономическим. По совокупности рассмотренных признаков лазерная сварка делится на:
непрерывную с глубоким проплавлением;
импульсно-периодическую с глубоким проплавлением;
непрерывную лазерную сварку малых толщин;
импульсную лазерную сварку малых толщин.
Рассмотрение технологии лазерной сварки в рамках такой классификации дает возможность детализировать каждый метод, раскрыть его особенности, достоинства и недостатки, а также показать наиболее эффективные области применения.
В работе обобщаются преимущества лазерной сварки перед другими методами,из всего многообразия которых наиболее целесообразно лазерную сварку сравнивать со следующими: дуговой неплавящимся электродом, плазменной, электронно-лучевой и контактной, а также пайкой. Эти методы в наибольшей степени могут быть заменены лазерной сваркой без принципиального изменения конструкции детали.
Делается вывод о том, что лазерная сварка обеспечивает существенное увеличение производительности, хотя широкое применение лазерной сварки в ряде случаев сдерживается соображениями экономического характера. Стоимость лазеров пока еще достаточно высока, что требует тщательного выбора области их применения.
Задание
Лазерная сварка внахлест двух полос из вольфрама толщиной по 0.5 мм на длину 500 мм.
Оглавление
АННОТАЦИЯ
ЗАДАНИЕ
ОГЛАВЛЕНИЕ
1. ВВЕДЕНИЕ
2. ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ ЛАЗЕРНОЙ СВАРКИ
2.1. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ ЛАЗЕРНОЙ СВАРКИ
2.2. ФОКУСИРУЮЩИЕ СИСТЕМЫ ДЛЯ ЛАЗЕРНОЙ СВАРКИ
3. ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА ЛАЗЕРНОЙ СВАРКИ
3.1. ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ
3.2. ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЛАЗЕРНОЙ СВАРКИ
3.3. ТЕПЛОВЫЕ ПРОЦЕССЫ
4. МЕТОДЫ ЛАЗЕРНОЙ СВАРКИ И ИХ ФИЗИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ
4.1. КЛАССИФИКАЦИЯ МЕТОДОВ ЛАЗЕРНОЙ СВАРКИ
4.2. ПРЕИМУЩЕСТВА И ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССА ЛАЗЕРНОЙ СВАРКИ
5. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ
1. Расчет плотности теплового потока внутри материала
2. Расчет мощности теплового потока внутри материала
3. Мощность излучения, падающего на поверхность детали
4. Максимальная энергия излучения
5. Расчет теоретической производительности
6. Расчет длительности технологического процесса
7. Расчет теоретической энергоемкости
6.ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. ВВЕДЕНИЕ
Лазер открывает возможность развития технологических процессов обработки материалов в ряде областей машино- и приборостроения.
Высокие плотности мощности лазерного излучения, существенно превосходящие другие источники энергии, позволяют не только значительно увеличить производительность обработки, но и получить качественно новые результаты, недоступные традиционным методам обработки.
Одним из применений лазера в машиностроении является соединение элементов сваркой.
Самое широкое применение в промышленности находит электродуговая сварка, выполняемая различными автоматами и вручную. Для защиты расплавленного металла от воздействия газов (кислорода, водорода, азота и др.), оказывающих вредное влияние на механические свойства сварных соединений, используется сварка под флюсом, в среде защитных газов (аргона, гелия, углекислого газа и др.). Распространена также контактная сварка, осуществляемая с использованием джоулевой теплоты. Находят применение диффузионная сварка и сварка трением, выполняемые пластическим деформированием ювенильных поверхностей, а также ультразвуковая сварка, сварка взрывом и др. Большую перспективу обеспечивает развитие электронно-лучевой сварки, выполняемой в вакуумных камерах