Электронно-лучевая сварка деталей гироскопа
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
?я микроплазменной сварки
На рис.1.2 схематично изображен плазмотрон. Принцип действия плазмотрона, питающаяся от источника 1, заключается в том, что дуга между электродом 2 и изделием 3 проходит через очень маленькое сопло 4. Именно проходя через сопло 4 плазмообразующий газ сжимает дугу. Защитное сопло 5 плазмотрона защищает зону горения от окружающего воздуха. Плазмообразующий и защитный газы проходят по двум независящим друг от друга каналам. В качестве плазмообразующего газа используют инертные газы (гелий, аргон) при сварке изделий. В зависимости от материала изделия плазменную сварку проводят на постоянном токе прямой полярности или в импульсном режиме. Для этого плазмотрон соединяют с источником питания 1 постоянного тока или источником питания, обеспечивающим импульсный режим.
Также для микроплазменной сварки применяется плазмотрон следующего вида показанный на рис.1. 3
В корпусе 2 закреплен электрод 1 с помощью цанги 3. Корпус вставляется в верхний каркас 4. Сам каркас соединен с нижним каркасом б через керамическую втулку 5. Вставленный во внутреннюю часть сопла 8 наконечник 7 соединен с нижним каркасом 6. Электрод 1 зажимается в цанге 3 с помощью гайки 9 и специальной втулки 11. Внутренняя конструкция плазмотрона заключена в изолирующий корпус 10, который сверху закрывается колпачком 12.
Рис.1.2 Плазмотрон для микроплазменной сварки
Рис.1.3 Плазмотрон для микроплазменной сварки
1.2.3 Лазерная сварка
Возможности лазерной сварки зависит от физических свойств материала и технологических возможностей лазерного излучения.
При воздействии происходит ряд физических и химических явлений. Время взаимодействия кванта с частицами материала 10" ...10" сек.
Кванты взаимодействуют с внешними электронами атома материала и им передается энергия электронов, переходящих с одного энергетического уровня на другой, и они становятся возбужденными. Происходит передача и увеличение температуры кристаллической решетки материала. Режим переходит в режим теплопередачи. Луч отдает теплоту только в верхний слой материала, а дальше за счет теплопроводности. Не вся энергия поглощается или используется неэффективно, т.е. часть энергии отражается от поверхности.
.2.3.1 Лазерная сварка твердотельным лазером
Схема твердотельного лазера приведена на рисунке 1.4. В качестве активного тела используется стержень из рубина или стекла с примесью неодима. Он размещается в осветительной камере. Для возбуждения атомов активного тела используется лампа накачки, создающая мощные вспышки света.
Рис.1.4 Твердотельный лазер
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 не превышает N = 1 кВт, коэффициент полезного действия 2-5%.
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.
.2.3.2 Лазерная сварка газовым методом
Более мощными являются газовые лазеры, в которых в качестве активного тела используют смесь газов, обычно СО2+N2+Не. Схема газового лазера с продольной прокачкой газа приведена на рисунке 1.5. Газ из баллонов прокачивается насосом через газоразрядную трубку. Для энергетического возбуждения газа используется электрический разряд между электродами. По торцам газоразрядной трубки расположены зеркала. Электроды подключены к источнику питания. Лазер охлаждается водяной системой.
Недостатком лазеров с продольной прокачкой газа являются их большие габаритные размеры.
Более компактны лазеры с поперечной прокачкой газа рисунок 1.6.
Рис.1.5 Газовый лазер
Рис.1.6 Газовый лазер
Они позволяют достичь удельной мощности 1 кВт на метр трубки, и их общая мощность достигает 20 кВт, что дает возможность сваривать металлы толщиной до 20 мм с достаточно высокой скоростью, около 60 м/ч.
Наиболее мощными являются газодинамические лазеры (на рисунке 1.7). Для работы используются газы, нагретые до температуры 1000-3000 К. Газ истекает со сверхзвуковой скоростью через сопло Лаваля, в результате чего происходит его адиабатическое расширение и охлаждение в зоне резонатора. При охлаждении возбужденных молекул CO2 происходит переход их на более низкий энергетический уровень с испусканием когерентного излучения. Для накачки может использоваться другой лазер или другие мощные источники энергии. Такой лазер мощностью N = 100 кВт позволяет, например, сваривать сталь толщиной 35 мм с очень высокой скоростью, около 200 м/ч.
Рис.1.7 Газодинамический лазер для лазерной сварки
Схема п