Управление процессом лазерного термоупрочнения металлов в электрическом поле

• Автор: Башмаков, Дмитрий Александрович
• Шифр специальности: 05.13.06, 05.13.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Набережные Челны
• Количество страниц: 151 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ИМПУЛЬСНОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ С МЕТАЛЛАМИ

1.1 Патентноинформационные исследования по процессам

импульсного воздействия лазерного излучения на металлы

1.2Требования, предъявляемые к лазерной закалке в импульсном режиме .

1.3 Микроетруктурныи анализ зоны термического воздействия лазерного излучения в импульсном режиме .

1.4 Физические основы процесса взаимодействия лазерного излучения с металлами

Анализ изделий подвергающихся термическому упрочнению

Т.6 Анализ влияния параметров лазерного упрочнения на показатели качества технологического процесса.
1.7 Выводы

ГЛАВА 2 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО

ПОЛЯ ИА ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ТД ЗАКАЛКИ МЕТАЛЛОВ
2.Т Экспериментальные исследования процесса влияния элекгростатического ноля назону воздействия лазерного излучения
2.2 Характеристики электростатического поля, определяющие область допустимыхзначений показателейкачестваТП
2.3 Анализ результатов экспериментальных исследований 2.4 Математическая модель процесса воздействия.
электростатического поля на зону закалки .
2.5 Выводы.
ГЛАВА 3. АНАЛИЗ И СИНТЕЗ САУ ЛТК В ИМПУЛЬСНОМ РЕЖИМЕ
3.1 Основные функциональные характеристики звеньев САУ ЛТК.
3.2 Параметрическаяоптимизация системы управления.
3.3 Обоснование разделения каналов регулирования в системе управления.
3.3.1 Расчет показателен качества первого и второго канала.
3.4 Расчет постоянной времени канала управления электростатическим полем.
3.4.1 Контур управления электростатическим полем
3.5 Синтез структурной схемы САУ ЛТК
3.5.1 Анализ типов структурных схем
3.5.2 Разработка САУ ЛТК.
3.5.3 Описание САУ ЛТК.
3.6 Выводы к третьей главе.
ГЛАВА 4 АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ ЗВЕНЬЕВ ЛТК НА ЗОНУ ЗАКАЛКИV
4.1 Разработка датчика углового позиционирования оптической системы
4.1.1 Требования, предъявляемые к датчику углового позиционирования оптической системы
4.1.2 Расчт основных элементов датчика углового позиционирования оптической системы
4.2 Разработка управляемого источника питания
4.2.1 Требования, предъявляемые к элементам источника питания
4.2.2 Расчет основных элементов источника питания
4.2.3 Исследование характеристик управляемого источника питания
4.3 Разработка структурной схемы экспериментальной установки
4.4 Теоретикоэкспериментальное исследование влияния модового состава ЛИ
4.5 Металлографические исследования зоны лазерной закалки с управлением электростатическим полем
4.6 Статистическая обработка экспериментальных данных
4.7 Выводы
Заключение
Список использованной литературы


Изложены предпосылки и необходимость исследований для решения поставленной задачи и определены е пути, сформулирована цель, выявлены новые факторы, влияющие на качественные характеристики ЗТВ, а также определена зависимость стабильности заданных показателей качества ТП от параметров ЛТК. Во второй главе Разработана методика расчта параметров ТП термоупрочнения, применяемая на этапе технологической подготовки производства в автоматическом режиме, определяющая условия, прикоторых достигается заданная глубина термоупрочнения металлов под воздействием ЛИ в электростатическом поле, разработан метод расчта глубины зоны фазовых превращений в металле от напряжнности электростатического поля на основе анализа физикохимических процессов в зоне воздействия ЛИ выявлен новый фактор, влияющий на показатели качества ТП внешнее электростатическое воздействие. Предложен способ управления глубиной зоны термоупрочнения в металлах воздействием электростатического поля, в отличие от известных, учитывает электропроводность скинслоя рабочей поверхности деталей на основе теплофизических расчетов, что повышает показатели качества автоматизированного ТП. В третьей главе рассматривается анализ и синтез САУ ЛТК в импульсном режиме по напряжнности электростатического поля, для достижения заданной, глубины зоны термоупрочнения на основе математической модели и измерения информативных параметров в реальном времени хода ТП и разработана методика расчта значений параметров звеньев структурной схемы САУ ЛТК, определяющий требуемые показатели качества термообработки в электростатическом поле разработана и исследована структурная схема системы управления ЛТК на основе математической модели зависимости глубины зоны термоупрочнения от напряжнности электростатического поля. В четвертой главе разработан способ позиционирования фокуса луча на поверхности детали на основе высокоточного датчика углового положения оптической системы ЛТК, блок создания электростатического поля и получены результаты теоретикоэкспериментальных исследований влияния модового состава ЛИ на распределение температуры в зоне фазовых превращений. В заключении приведена общая характеристика работы и основные выводы по результатам диссертационной работы. Поставленная цель повышение эффективности ЛТК термообработки металлов с требуемыми показателями качества и характеристиками термоупрочннного слоя за счет управления электростатическим полем, достигнута внедрением системы управления ЛТК, по напряжнности электростатического поля с достижением заданной глубины зоны модификации на основе математической модели учитывающей удельное сопротивление скинслоя и повышением точности позиционирования ЛИ на поверхности образца. Глава 1. В настоящее время существует множество различных ЛТК использующих импульсное ЛИ, они находят применение в таких областях как сварка, прошивка отверстий, наплавка, закалка и др. В работе описан способ изготовления микро и наномеханических компонентов содержащий этап абляции с помощью фемтолазера. Он реализуется с помощью лазерной абляции указанного приводного ремня или микроформы, используемой для производства указанного приводного ремня, указанная абляция осуществляется за счет лазера с импульсами длительностью
менее 5 с и с мощностью более Вт на поверхности взаимодействия пучоквещество. А также способ, содержащий следующие этапы описание форм, подлежащих обработке, передача данных, соответствующих указанному описанию, на программное обеспечение обработки, причем указанное программное обеспечение обработки предпочтительно особо принимает во внимание интерполяции криволинейных поверхностей, определение угла падения пучка и положения обрабатываемого компонента по отношению к лазерному пучку в соответствии с материалом и глубиной обработки таким образом, чтобы оптимизировать условия абляции, введение данных в информационный процессор контроля иили управления перемещением, юстировка лазера с ультракороткими импульсами, имеющими длительность менее 5 с и мощность более Вт на поверхности взаимодействия пучоквсщество, начало программы обработки и обработка компонента с помощью импульсного лазера.