Лучевые методы обработки материалов сообщение
Обновлено: 04.07.2024
Функция "чтения" служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!
Федеральное агентство по образованию РФ
Пермский государственный технический университет
Лучевые методы обработки материалов Выполнил: ст. гр. ПКМ-07-1
Проверил: доцент Лямин Я.В.
СодержаниеВведение
Электронно-лучевая обработка материалов
Технология электронно-лучевой обработки конструкционных материалов
Электронно-лучевая плавка металлов
Лазерная обработка материалов
Лазерная поверхностная обработка
Лазерная обработка отверстий
Ионно-лучевая обработка материалов
Ионно-лучевые методы осаждения покрытий и ионная литография
Список используемой литературы
Введение В течение последних 30 лет сформировалась электронно- и ионно- лучевая технология обработки материалов. В этой новой области электронные и ионные пучки непосредственно используются для осуществления технологических процессов. Возможные применения электронно- и ионно- лучевой технологии простираются от получения субмикроскопических структур в микроэлектронике до выплавки крупных слитков в металлургии. Общим для всех этих установок является использование электронных и ионных пучков.
Приблизительно в 1965 году электронно-лучевая плавка, сварка, напыление и обработка поверхностей были внедрены в промышленное производство. В настоящее время широко используются в производстве и ионно-лучевые технологии. Освоение лазерных технологий значительно повышает эффективность современного производства.
Электронно-лучевая обработка материалов Электронно-лучевая обработка осуществляется в вакууме при наличие специального оборудования: технологической камеры с вакуумной системой и электронной пушки с высоковольтным источником питания.
На рис. 1.1 представлена типовая функциональная схема электронно-лучевой установки. Установка состоит из вакуумной камеры 1, в верхней части которой размещается электронная пушка 2. К пушке с помощью кабеля высокого напряжения подводятся питание от высоковольтного выпрямителя 3. Внутри камеры может также находиться механизм перемещения 5 обрабатываемого изделия 6. Управление всеми агрегатами ведется с пульта управления 4. Вакуум в технологической камере создается с помощью вакуумной системы 7. Рис. 1.1 - Функциональная схема технологической электронно-лучевой установки: 1 - вакуумная камера; 2 - электронная пушка; 3 - высоковольтный выпрямитель; 4 - пульт управления; 5 - механизм перемещения обрабатываемого изделия; 6 -обрабатываемое изделие
Вакуум при электронно-лучевой обработке необходим как для создания и формирования электронного пучка, так и для защиты обрабатываемого металла от действия кислорода и азота воздуха, ускорения дегозации металла при плавлении, удаления некоторых вредных примесей и др.
К электронно-лучевым установкам предъявляется ряд общих требований. Рабочая камера должна быть газонепроницаемой и обладать прочностью, достаточной, чтобы выдержать атмосферное давление при создании вакуума внутри
К лучевым методам размерной обработки относятся: лазерная (светолучевая), электронно-лучевая, плазменная.
Под лучевыми методами размерной обработки понимают процессы удаления материала плавлением и испарением его под действием энергии лучевого потока или высокоэнергетических струй с удельной плотностью энергии 10 Вт/см 2 .
Отличие лучевых методов от сварки и пайки заключается, главным образом, в длительности импульсов. Применяются короткие импульсы и импульсы большой длительности.
Светолучевую обработку материалов производят с помощью оптических квантовых генераторов, называемых лазерами. Лазер способен создавать узкие направленные пучки направленного света, характеризуемые высокой плотностью тепловой энергии. Широко используется кристаллический лазер на основе кристаллического рубина.
Особенностью луча лазера является его высокая когерентность, т.е. параллельность движения, синхронность в фазе и амплитуде составляющих его фотонов, в результате чего расхождение луча, испускаемого лазером, не превышает 1°. Излучение оптического квантового генератора концентрируется на обрабатываемой заготовке с помощью оптической системы.
Преимущества обработки световым лучом перед электронно-лучевой обработкой: можно обрабатывать крупногабаритные детали, не требуется вакуумных камер, обработка ведется в воздушной среде, не нужна защита обслуживающего персонала от рентгеновского излучения, необходимы лишь защитные очки, небольшие габариты оборудования.
Недостатки обработки световым лучом: сравнительно небольшая излучаемая мощность, мощность подкачки намного больше излучаемой мощности, низкий КПД квантовых генераторов, перегрев кристалла и трудности его охлаждения, низкая точность обработки.
Электронно-лучевая обработка имеет ряд преимуществ, обусловливающих целесообразность ее применения: создание локальной концентрации высокой энергии, широкое регулирование и управление тепловыми процессами.
Вакуумные среды позволяют обрабатывать заготовки из легкоокисляющихся активных материалов. С помощью электронного луча можно наносить покрытия в виде пленок.
Недостатком обработки является то, что она возможна только в вакууме.
Сущность плазменной обработки состоит в том, что плазму (полностью ионизированный газ), имеющую температуру 10 000 – 30 000 °С, направляют на обрабатываемую поверхность заготовки.
Плазму получают в плазмотронах. Дуговой разряд возбуждается между вольфрамовым электродом и медным электродом, выполненным в виде трубы и охлаждаемым проточной водой. В трубу подают газ (аргон либо азот) или смесь газов. Обжимая дуговой разряд, газ при соединении с электронами ионизируется и выходит из сопла плазмотрона в виде ярко светящейся струи, которая направляется на обрабатываемую заготовку. Перемещение заготовки регулируется приводом подач.
Плазменным методом обрабатывают заготовки из любых материалов, выполняя прошивание отверстий, вырезку заготовок из листового материала, строгание, точение, разрезание, поверхностное разрушение и плазменную сварку. При прошивании отверстий, разрезке и вырезке заготовок головку плазмотрона устанавливают перпендикулярно к поверхности заготовки, а при строгании и точении – под углом 40 – 60 °.
Плазменный метод не обеспечивает высокую точность и шероховатость обработанной поверхности. Достигаемая шероховатость Ra = 160 – 320 мкм, а точность 0,1 – 0,5 мм.
К достоинствам плазменной обработки можно отнести малую трудоемкость процесса, непрерывность и миниатюризацию техпроцесса, низкие расходы исходных материалов и полное использование сырья, длительную эксплуатацию оборудования, одностадийность процесса.
К недостаткам плазменной обработки относят невысокий коэффициент полезного действия, сильный шум (120 дБ и более) и низкое качество и точность обработки.
Срочно?
Закажи у профессионала, через форму заявки
8 (800) 100-77-13 с 7.00 до 22.00
Вы можете изучить и скачать доклад-презентацию на тему Лучевые технологии. Презентация на заданную тему содержит 12 слайдов. Для просмотра воспользуйтесь проигрывателем, если материал оказался полезным для Вас - поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте наш сайт презентаций в закладки!
В последние десятилетия широкое распространение получили лучевые методы обработки, использующие для воздействия на заготовку лазерный и электронный лучи, которые обеспечивают плотность энергии на несколько порядков выше, чем другие источники. В последние десятилетия широкое распространение получили лучевые методы обработки, использующие для воздействия на заготовку лазерный и электронный лучи, которые обеспечивают плотность энергии на несколько порядков выше, чем другие источники.
Большие плотности энергии обеспечиваются при небольшой мощности излучения за счёт фокусировки лучей на малой площади – около 0,1мм2. Поэтому лучевые методы обработки используют для вырезки высокоточных деталей, получения отверстий малого размера, разрезания труднообрабатываемых материалов, точной сварки, упрочнения и легирования поверхностей деталей. Большие плотности энергии обеспечиваются при небольшой мощности излучения за счёт фокусировки лучей на малой площади – около 0,1мм2. Поэтому лучевые методы обработки используют для вырезки высокоточных деталей, получения отверстий малого размера, разрезания труднообрабатываемых материалов, точной сварки, упрочнения и легирования поверхностей деталей.
Лазерная обработка материалов проводится при помощи светового луча, излучаемого оптическим квантовым генератором (лазером), и основана на его термическом действии. Лазерная обработка материалов проводится при помощи светового луча, излучаемого оптическим квантовым генератором (лазером), и основана на его термическом действии.
При попадании на поверхность световой луч частично поглощается ею и частично отражается от неё. Поглощение поверхностью энергии приводит к её нагреву, температура в точке приложения луча составляет от 2000 до 60000С. Такая температура достаточна для расплавления и превращения в пар любого материала. При попадании на поверхность световой луч частично поглощается ею и частично отражается от неё. Поглощение поверхностью энергии приводит к её нагреву, температура в точке приложения луча составляет от 2000 до 60000С. Такая температура достаточна для расплавления и превращения в пар любого материала.
Температура тем больше, чем большей поглощающей и меньшей отражающей способностью обладает обрабатываемый материал, а также чем меньше его теплопроводность и теплоёмкость. Температура тем больше, чем большей поглощающей и меньшей отражающей способностью обладает обрабатываемый материал, а также чем меньше его теплопроводность и теплоёмкость.
Электронно-лучевая обработка использует тепловую энергию, выделившуюся при столкновении быстродвижущихся электронов с обрабатываемых материалов. Электронно-лучевая обработка использует тепловую энергию, выделившуюся при столкновении быстродвижущихся электронов с обрабатываемых материалов.
При столкновении ускоренного электронного потока с твёрдым телом 90% кинетической энергии электронов переходит в тепловую энергию. При столкновении ускоренного электронного потока с твёрдым телом 90% кинетической энергии электронов переходит в тепловую энергию.
Повышая скорость движения электронов и их кинетическую энергию, а также увеличивая число электронов, движущихся в данном объёме, можно создавать чрезвычайно высокую концентрацию тепловой энергии во времени и пространстве, приводящую к нагреву, плавлению, испарению и тепловому взрыву вещества. Повышая скорость движения электронов и их кинетическую энергию, а также увеличивая число электронов, движущихся в данном объёме, можно создавать чрезвычайно высокую концентрацию тепловой энергии во времени и пространстве, приводящую к нагреву, плавлению, испарению и тепловому взрыву вещества.
Особенности электронно-лучевой технологии используются при сварке (электронно-лучевая сварка) различных материалов: стекла, молибдена, тантала, ниобия, вольфрама, бериллия и др. Особенности электронно-лучевой технологии используются при сварке (электронно-лучевая сварка) различных материалов: стекла, молибдена, тантала, ниобия, вольфрама, бериллия и др.
Электронно-лучевое резание и прошивка применяются: Электронно-лучевое резание и прошивка применяются: для изготовления тонких пазов, щелей и прорезей размерами от нескольких десятков микрометров в деталях малой толщины (плёнки, фольги); для сверления отверстий малых диаметров; при разрезании полупроводников и ферритов для производства электронной аппаратуры.
Электронно-лучевая плавка позволяет производить расплавление любых тугоплавких металлов в вакууме без опасности окисления или загрязнения расплавляемого металла газами и другими примесями. Применяют для получения особо чистых тугоплавких материалов. Электронно-лучевая плавка позволяет производить расплавление любых тугоплавких металлов в вакууме без опасности окисления или загрязнения расплавляемого металла газами и другими примесями. Применяют для получения особо чистых тугоплавких материалов.
В данном видеоуроке мы познакомимся с лучевыми методами обработки материалов. Подробнее познакомимся с лазерными и электро-лучевыми методами. Узнаем, для чего применяются электронно-лучевая сварка, электронно-лучевое резание и электронно-лучевая плавка.
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока "Лучевые технологии"
Лучевые методы обработки материалов, которые используют для воздействия на заготовку лазерный и электронные лучи очень популярны в последнее время. Они обеспечивают энергию, которая на несколько порядков выше других источников.
Увидеть это можно по таблице плотности энергии различных тепловых источников.
По таблице видно, что если плотность энергии излучения Солнца составляет один два киловатт на сантиметр квадратный, то энергия лазерного и электронного лучей составляет более десяти тысяч киловатт на сантиметр квадратный у каждого.
Такая большая мощность энергии происходит при достаточно маленькой мощности излучения, которая составляет от нуля целых одной десятой до ста киловатт. Происходит это из-за фокусировки лучей на малой площади, всего один десятый квадратного миллиметра.
Именно поэтому лучевые методы обработки применяют для вырезки высокоточных деталей, получения отверстий малого размера или для разрезания труднообрабатываемых материалов. Ещё их используют для точной сварки, упрочнения и легирования поверхностей деталей.
Теперь давайте разберём лучевые технологии подробнее.
Начнём с лазерной обработки.
Она проводится при помощи светового луча, который излучается оптическим квантовым генератором – лазером.
Основана лазерная обработка на термическом действии светового луча.
При попадании на поверхность световой луч частично поглощается ею, и частично отражается от неё. При поглощении светового луча, поверхность нагревается. Температура в точке приложения луча колеблется от 2000° до 60 000°.
Этой температуры достаточно для того, чтобы расплавить и превратить в пар любой материал. Чем больше поглощающей и меньше отражающей способности у материала, тем выше температура поверхности при попадании на неё светового луча. Ещё один фактор, который определяет температуру нагрева поверхности заготовки – это теплопроводимость и теплоёмкость материала. Чем меньше теплопроводимость и теплоёмкость, тем выше температура.
Перечислим некоторые виды лазерной обработки.
Это пробивка отверстий, контурная резка, упрочнение и легирование деталей машин и инструментов, сварка, резание с лазерным подогревом.
Дадим определение понятию легирование.
Это добавление в состав материалов примесей для изменения (улучшения) физических и/или химических свойств основного материала.
Поговорим об электронно-лучевой обработке.
Этот вид обработки использует тепловую энергию, которая выделяется при столкновении быстродвижущихся электронов с обрабатываемым материалом.
Когда происходит столкновение ускоренного электронного потока с твёрдым телом, то девяносто процентов кинетической энергии электронов переходит в тепловую энергию.
Высокую концентрацию тепловой энергии во времени и пространстве, которая приводила бы к нагреву, плавлению, испарению и тепловому взрыву вещества, можно получить повышая скорость движения электронов и их кинетическую энергию.
Именно при электронно-лучевой обработке материалов на малом участке обрабатываемой поверхности можно достичь такую высокую плотность энергии, которая практически недостижима при других методах нагрева.
Возникает эффект так называемого кинжального или глубинного проплавления. в результате образуется узкий и глубокий канал. Соотношение глубины канала к ширине достигает отношения двадцати к одному. Именно благодаря этому, возможно проплавление материалов, толщина которых достигает двухсот миллиметров при узкой зоне термического воздействия.
Проводится электронно-лучевая обработка в вакууме. Он является хорошей защитной средой, которая препятствует окислению расплавленного материала.
Движениями электронного луча легко управлять. Его можно расфокусировать, а можно наоборот запереть. Благодаря такому управлению можно выполнять обработку по сложной траектории или даже с пропусками.
Направив электронный луч в узкую щель, можно провести обработку в местах, которые не доступны для других методов обработки.
С помощью электронно-лучевой обработки можно обрабатывать миниатюрные детали или делать маленькие отверстия.
Основным устройством для электронно-лучевой обработки является электронная пушка.
Одним из видов электронно-лучевой технологии называют электронно-лучевую сварку. Её применяют для различных материалов: стекла, молибдена, тантала, ниобия, вольфрама, инконеля, бериллия и так далее.
Давайте перечислим для чего используется электронно-лучевое резание и прошивка.
Они широко применяются для изготовления тонких пазов, щелей и прорезей, размер которых от нескольких десятков микрометров в деталях малой толщины. Например, плёнки или фольги.
Для сверления отверстий малых диаметров около ста микрометров в кварцевых пластинах, иглах и рубиновых камнях для часовых подшипников, фильерах для производства искусственных волокон и так далее.
Ещё одна сфера использования – при разрезании полупроводников и ферритов для производства электронной аппаратуры.
С помощью электронно-лучевой плавки можно выполнять расплавление любых тугоплавких металлов в вакууме, не опасаясь, что металл окислится газами или другими примесями. Именно электронно-лучевую плавку используют для получения особо чистых тугоплавких материалов.
Подведём итоги урока.
Сегодня мы познакомились с лучевыми методами обработки материалов. Подробнее познакомились с лазерными и электро-лучевыми методами. Узнали для чего применяются электронно-лучевая сварка, электронно-лучевое резание и электронно-лучевая плавка.
- Для учеников 1-11 классов и дошкольников
- Бесплатные сертификаты учителям и участникам
Описание презентации по отдельным слайдам:
Лучевые технологии Технологии в современном мире
Лучевые методы обработки материалов обеспечивают энергию, плотность которой на несколько порядков выше чем у других тепловых источников.
Источник энергии Плотность энергии различных тепловых источников Кислородно-ацетиленовое пламя (газовая сварка)1–3 Сфокусированное излучение Солнца1–2 Электрическая дуга50–100 Лазерный луч>10 000 Электронный луч>10 000
Лазерная обработка материалов Этот вид обработки материалов проводится при помощи светового луча, который излучается оптическим квантовым генератором — лазером. Основана лазерная обработка на термическом действии светового луча. Оптический квантовый генератор Диафрагма Оптическая система Защитное стекло Деталь
Факторы, определяющие температуру нагрева поверхности заготовки Поглощающая и отражающая способность материала. 1 Чем больше поглощающей и меньше отражающей способности у материала, тем выше температура поверхности при попадании на неё светового луча. Теплопроводимость и теплоёмкость материала. 2 Чем меньше теплопроводимость и теплоёмкость материала, тем выше температура поверхности заготовки.
Легирование материалов Легирование материалов — добавление в состав материалов примесей для изменения (улучшения) физических и/или химических свойств основного материала.
Электронно-лучевая обработка материалов Этот вид обработки использует тепловую энергию, которая выделяется при столкновении быстродвижущихся электронов с обрабатываемым материалом. Когда происходит столкновение ускоренного электронного потока с твёрдым телом, то 90 % кинетической энергии электронов переходит в тепловую энергию. Высокую концентрацию тепловой энергии во времени и пространстве, которая приводила бы к нагреву, плавлению, испарению и тепловому взрыву вещества, можно получить повышая скорость движения электронов и их кинетическую энергию.
Именно при электронно-лучевой обработке материалов на малом участке обрабатываемой поверхности можно достичь такой высокой плотности энергии, которая практически недостижима при других методах нагрева.
Возникает эффект так называемого кинжального или глубинного проплавления, в результате которого образуется узкий и глубокий канал. Соотношение глубины канала к ширине достигает отношения 20:1. Благодаря этому возможно проплавление материалов, толщина которых достигает 200 мм при узкой зоне термического воздействия.
Вакуум является хорошей защитной средой, которая препятствует окислению расплавленного материала.
Движениями электронного луча легко управлять. Его можно расфокусировать, а можно, наоборот, запереть. Благодаря такому управлению существует возможность выполнять обработку по сложной траектории или даже с пропусками. Направив электронный луч в узкую щель, можно провести обработку в местах, которые не доступны для других методов обработки.
С помощью электронно-лучевой обработки можно обрабатывать миниатюрные детали или делать маленькие отверстия.
Электронно-лучевая сварка применяется для: стекла; молибдена; тантала; ниобия; вольфрама; инконеля; бериллия и т. д.
Сферы применения электронно-лучевого резания и прошивки Изготовление тонких пазов, щелей и прорезей, размер которых может составлять несколько десятков микрометров. 1 Для сверления отверстий малых диаметров (100 мкм) в кварцевых пластинах, иглах и рубиновых камнях. 2 При разрезании полупроводников и ферритов для производства электронной аппаратуры. 3
Сферы применения электронно-лучевой плавки Для выполнения расплавления любых тугоплавких металлов в вакууме, не опасаясь, что металл окислится газами или другими примесями. 1 Для получения особо чистых тугоплавких материалов. 2
- подготовка к ЕГЭ/ОГЭ и ВПР
- по всем предметам 1-11 классов
Курс повышения квалификации
Дистанционное обучение как современный формат преподавания
Курс профессиональной переподготовки
Технология: теория и методика преподавания в образовательной организации
Курс повышения квалификации
Педагогическая деятельность в контексте профессионального стандарта педагога и ФГОС
- ЗП до 91 000 руб.
- Гибкий график
- Удаленная работа
Дистанционные курсы для педагогов
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:
5 608 247 материалов в базе
Материал подходит для УМК
Самые массовые международные дистанционные
Школьные Инфоконкурсы 2022
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Другие материалы
Вам будут интересны эти курсы:
Оставьте свой комментарий
- 14.09.2017 6503
- PPTX 3.3 мбайт
- 316 скачиваний
- Рейтинг: 3 из 5
- Оцените материал:
Настоящий материал опубликован пользователем Бухтияров Юрий Викторович. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт
Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
Автор материала
40%
- Подготовка к ЕГЭ/ОГЭ и ВПР
- Для учеников 1-11 классов
Московский институт профессиональной
переподготовки и повышения
квалификации педагогов
Дистанционные курсы
для педагогов
663 курса от 690 рублей
Выбрать курс со скидкой
Выдаём документы
установленного образца!
Учителя о ЕГЭ: секреты успешной подготовки
Время чтения: 11 минут
Онлайн-тренинг: нейрогимнастика для успешной учёбы и комфортной жизни
Время чтения: 2 минуты
Каждый второй ребенок в школе подвергался психической агрессии
Время чтения: 3 минуты
Минтруд предложил упростить направление маткапитала на образование
Время чтения: 1 минута
В Россию приехали 10 тысяч детей из Луганской и Донецкой Народных республик
Время чтения: 2 минуты
Минпросвещения России подготовит учителей для обучения детей из Донбасса
Время чтения: 1 минута
Отчисленные за рубежом студенты смогут бесплатно учиться в России
Время чтения: 1 минута
Подарочные сертификаты
Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.
Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.
Читайте также: