Введение 4
1 Состояние вопроса 5
1.1 Физические процессы при нагреве твердых тел лазерным излучением 5
1.2. Отражение лазерного излучения от поверхности металлов 6
1.3 Общая классификация лазеров 14
1.4 Области применения лазерной пайки 16
1.4.1 Металлокерамические соединения 17
1.4.2 Метод лазерной сварки (пайки) биологических тканей 20
1.4.3 Лазерная импульсная наплавка и пайка 23
1.4.4 Используемые иностранные источники 32
1.5.1 Назначение установки 33
1.5.2 Принцип работы установки 34
1.5.3 Описание блок-схемы установки 36
1.5.4 Конструкция установки 38
1.6 Задачи магистерской диссертации 40
2 Анализ неисправностей и ремонт установки Квант-15 41
2.1 Анализ неисправностей системы охлаждения установки Квант-15 и способов ремонта 41
2.2 Устройство системы охлаждения установки Квант 15 43
2.3 Выбор новых деталей насоса и начало ремонта системы охлаждения установки Квант-15 43
2.4 Процесс ремонта электродвигателя насоса системы охлаждения установки Квант-15 46
2.5 Восстановление посадочного места подшипника на валу электродвигателя 50
2.6 Проверка работоспособности электродвигателя и сборка насоса 53
2.7 Установка и подключение насоса системы охлаждения установки Квант-15 57
2.8 Запуск установки и проверка работоспособности 58
3 Экспериментальные исследования на установке Квант-15 61
3.1 Настройка лазерной установки 61
3.2 Экспериментальная обработка образцов 62
3.3 Оценка возможности выполнения сварных соединений лазером на установке Квант-15 68
3.4 Лазерная пайкосварка медных образцов из М1 толщиной 0.8 мм 73
3.5 Лазерная пайкосварка меди встык 80
4 Разработка лабораторной работы 88
4.1 Программа работы лабораторной работы 88
4.2 Указания мер безопасности 88
4.3 Указания по выполнению лабораторной работы 90
Заключение 92
Список используемой литературы 93
Широкое распространение лазерных технологий в различных отраслях в том числе машиностроении заставляет задуматься о возможности развитии применения лазерных технологии в области пайки. В настоящие время лазерная пайка находит все новые свои области применения, о которых будет рассказано в данной диссертационной работе.
Актуальность темы. Лазерная пайка, как один из видов лазерной обработки не только металлов, находит свое широкое применение в области машиностроения, электроники, медицины. Современные требования в электронике, медицины в том числе и машиностроении, заставляют отказываться от привычных источников нагрева и воздействия на обрабатываемый материал, обращая свое внимание на новые источники нагрева такие как лазер. Лазерная пайка одна из перспективных технологий, которая позволяет решать технологические задачи без воздействия на основной материал, при этом имея ряд преимуществ, таких как:
1) Высококонцентрированный нагрев (Область лазерного воздействия достигает доли сотых и десятых миллиметров)
2) Возможность подачи лазерного пучка в труднодоступные места
3) Осуществление лазерной пайки через прозрачные среды
4) Высокая скорость нагрева, остывания
5) Высокая точность
Технология лазерной пайки способна решать многочисленные задачи связанные с обработкой очень малых площадок поверхностей, при этом опережая по качеству и скорости другие способы нагрева, без перегрева основного материала. Такая технология широко внедряется в электронике и медицине, однако в машиностроении развивается с меньшими темпами.
Целью магистерской диссертации является повышение качества подготовки студентов ТГУ кафедры СОМДиРП в области лазерных технологий.
Объектом исследования является установка Квант-15, которая находилась в нерабочем состоянии.
В современном машиностроении лазерные технологии, очень широко распространены. Поэтому очень важно готовить специалистов, понимающих принципы лазерного источника нагрева, его способов применения, основных преимуществ и недостатков. Главной задачей данной диссертационной работы являлось повышение качества подготовки студентов ТГУ кафедры СОМДиРП в области лазерных технологий. В процессе выполнения диссертации были поставлены задачи по осуществлению возможности работы студентов с лазерной установкой Квант-15. Лазерная установка находилась в нерабочем состоянии, поэтому главными задачами этой работы выступило восстановление установки, проверка ее работоспособности, выполнение экспериментальных образцов и осуществление на полученных результатах лабораторной работы.
Результатами работы стали восстановленная установка Квант-15, с техническими характеристики соответствующими в технической документации. Выполненные качественные паянные и сварные соединения. Реализована возможность работы студентов с установкой. Установка полностью готова к использованию.
Лазерная установка Квант-15 способна выполнять различные задачи, такие как лазерная пайка, сварка, термоупрочнение, резка, гравировка, наплавка. Установку рекомендуется использовать без использования максимальных режимов. Напряжение накопителей не более 900 В. Частота импульсов не более 2 Гц. Лазерная установка требует тщательного ухода за основными узлами, оптическими элементами. Перед работой необходимо обязательно проверять состояние основных узлов установки, системы охлаждения, высоковольтных проводов, системы линз на наличие загрязнений, поломок, повреждений. К лазерной установке не должно быть свободного доступа посторонних лиц.
