Лазерная сварка твердотельным лазером

При лазерной сварке нагрев и плавление металла осуществляется лазерным лучом оптического квантового генератора. Сущность лазерной сварки

Лазерный луч по сравнению с обычным световым лучом обладает рядом свойств – направленностью, монохроматичностью и когерентностью.

Благодаря направленности лазерного луча его энергия концентрируется на сравнительно небольшом участке. Например, направленность лазерного луча может в несколько тысяч раз превышать направленность луча прожектора.

Если обычный «белый» свет состоит из лучей с различными частотами, то лазерный луч является монохроматичным – имеет определенную частоту и длину волны. За счет этого он отлично фокусируется оптическими линзами, поскольку угол преломления луча в линзе постоянен.

Когерентность – это согласованное протекание во времени нескольких волновых процессов. Некогерентные колебания светового луча обладают различными фазами, в результате чего могут погасить друг друга. Когерентные же колебания вызывают резонанс, который усиливает мощность излучения.

Благодаря вышеперечисленным свойствам лазерный луч может быть сфокусирован на очень маленькую поверхность металла и создать на на ней плотность энергии порядка 10⁸ Вт/см² – достаточную для плавления металла и, следовательно, сварки.

Для лазерной сварки обычно используются следующие типы лазеров:

· твердотельные и

· газовые – с продольной или поперечной прокачкой газа, газодинамические.

Лазерная сварка твердотельным лазером

Схема твердотельного лазера приведена на рисунке 1.24 ниже. В качестве активного тела используется стержень из рубина, стекла с примесью неодима или алюмо-иттриевого граната, легированного неодимом либо иттербием. Он размещается в осветительной камере. Для возбуждения атомов активного тела используется лампа накачки, создающая мощные вспышки света.

Рисунок 1.24 -. Схема твердотельного лазера

По торцам активного тела размещены зеркала – отражающее и частично прозрачное. Луч лазера выходит через частично прозрачное зеркало, предварительно многократно отражаясь внутри рубинового стержня и таким образом усиливаясь. Мощность твердотельных лазеров относительно невелика и обычно не превышает 1–6 кВт.

Твердотельными лазерами в связи с их небольшой мощностью свариваются только мелкие детали небольшой толщины, обычно объекты микроэлектроники. Например, привариваются тончайшие выводы из проволок диаметром 0,01–0,1 мм, изготовленные из тантала, золота, нихрома. Возможна точечная сварка изделий из фольги с диаметром точки 0,5–0,9 мм. Лазерной сваркой выполняется герметичный шов катодов кинескопов современных телевизоров.

Катод представляет собой трубку длиной 2 мм, диаметром 1,8 мм, толщиной стенки 0,04 мм. К трубке приваривается донышко толщиной 0,12 мм, материал изделия – хромоникелевый сплав. Сварка таких мелких деталей возможна за счет высокой степени фокусировки луча и точной дозировки энергии путем регулировки длительности импульса в пределах 10^-2–10^-7 с.

Важнейшим преимуществом лазерной сварки твердотельными лазерами является возможность очень точной дозировки энергии, поэтому удается обеспечить получение качественных соединений при изготовлении очень мелких деталей. Кроме того, лазерная сварка обладает рядом преимуществ, не присущих другим способам сварки. Лазер может быть расположен на достаточно большом удалении от места сварки, что в ряде случаев дает существенный экономический эффект.

Легкость управления лазерным лучом с помощью зеркал и волоконной оптики позволяет осуществлять сварку в труднодоступных, иногда не находящихся в пределах прямой видимости местах. Возможна также лазерная сварка нескольких деталей от одного лазера расщепленным с помощью призм лучом. http://www.osvarke.com/lbw.html

Для проводки светильника в корпусе изделия делается отверстие.

Сверлением называется образование отверстия в сплошном материале снятием стружки с помощью режущего инструмента – сверла. Сверление осуществляется при сочетании вращательного движения инструмента вокруг оси – главного движения резания, поступательного его движения вдоль оси – движения подачи На настольном - сверлильном станке оба движения сообщаются инструменту. Сверление производят по разметке в два этапа: предварительное сверление, затем окончательное сверление. Предварительное сверление (сверловку отверстий) производят с ручной подачей, высверливая небольшое отверстие (0,25d). После этого отводят обратно шпиндель и сверло, удаляют стружку, проверяют совпадение окружности надсверленного отверстия с разметочной окружностью. Так как заготовка у нас полая, то под заготовку желательно подложить отрезок доски. При этом скользить по доске заготовка будет меньше, чем по шлифованному стальному основанию сверлильной стойки. К тому же края отверстий со стороны выхода сверла будут в этом случае чище.

После сборки деталей основного элемента изделия, производятся зачистные операции шлифования и полирования по краю кромок изделия,отверстию и по сварному шву.

Шлифование применяют для чистовой и отделочной обработки деталей с высокой точностью. Края кромок очищают круглыми механическими проволочными щетками (рисунок 1.25) до законченных внешних параметров. Зачистка сварного шва осуществляется в ручную с помощью наждачной бумаги М16.

Шлифование – процесс обработки заготовок резанием с помощью инструментов (кругов), состоящих из абразивного материала. Абразивные зерна расположены беспорядочно. При вращательном движении в зоне контакта с заготовкой часть зерен срезает материал в виде очень большого числа тонких стружек (до 100000000 в минуту). Процесс резания каждым зерном осуществляется мгновенно. Обработанная поверхность представляет собой совокупность микроследов абразивных зерен и имеет малую шероховатость.

Рисунок 1.25 - круглая механическая проволочная щетка.

Полирование является окончательным шагом при изготовлении любого изделия из металла. Сверкающие и фантастически гладкие поверхности, получаются в результате контакта с вращающимся мягким материалом, таким, как войлок, кожа, ткань или дерево, заправляемым полирующим составом. Полируют со специальными пастами муслиновыми кругами (тряпочные круги различной плотности с пропитками)

Полирование - это процесс обработки материалов до получения зеркального блеска поверхности.

Различают два вида полирования: черновое (предварительное) и чистовое (окончательное). Черновое полирование используется для механического удаления неровностей поверхности с помощью свободных (незакрепленных) или закрепленных посредством клея абразивных зерен на рабочей поверхности эластичных кругов и лент. Чистовое полирование осуществляется свободными мелкозернистыми абразивными порошками или мягкими эластичными кругами и лентами с нанесенными на них тонкими полировальными пастами, содержащими кроме мелких полировальных порошков поверхностно активные вещества.

Декоративная обработка заключается в покраске изделия и нанесении рисунка.

Перед покраской проводятся обезжиривание изделия. Для обезжиривания стали применяют водный раствор тринатрийфосфата (30 г / л) с добавкой 3 г / л поверхностно-активных веществ

Грунтование проводиться для предотвращения коррозии покрытия и увеличения срока его службы

Грунтовка для стали temaprime ml (темапрайм мл) применяется в качестве грунтовки в алкидных системах для стальных поверхностей, подвергающихся атмосферному воздействию. Основой грунтовки является ортофосфорная кислота. Нанесение грунтовки на изделие осуществляется безвоздушным распылителем в 2-3 слоя. Через 3-24 часа поверхность изделия считается готовой для нанесения основного слоя. Перед нанесением грунтовки тщательно перемешивается краска. При нанесении безвоздушным распылителем краску можно разбавлять на 0-15%, Диаметр форсунки безвоздушного распылителя 0,011"-0,015"; угол распыления выбирается в зависимости от формы окрашиваемой конструкции.

Условия нанесения:

Поверхность должна быть сухой. При нанесении и отверждении краски температура окружающего воздуха, окрашиваемой поверхности и краски не должна опускаться ниже +5 °С / 41 °F. Относительная влажность воздуха не должна превышать 80%. Температура стальной поверхности должна быть, по крайней мере, на 3 °C/38 °F выше точки росы воздуха.

После подготовки поверхности к покраске, наносится основной слой с рисунком, соответствующий выбранному стилю изделия.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Выводы по технологии

В ходе выполнения работы был проведен тщательный анализ процесса выполнения изделия и основных стилистических характеристик. Проведя огромную работу по изучению информации относительно лазерной резки, лазерной сварке, подготовки и окраски поверхности в соответствующей стилистике, конструктивной системы и общих гармоничных законов, можно сделать вывод о проделанной работе.

Изготовление настенного уличного светильника «Кристраж» – сложный многоэтапный процесс, в ходе которого необходимо соблюдать точные пропорции и гармонию восприятия продукта в конечном итоге. Точное соблюдение размеров и допусков приводит к наилучшему качеству изделия.