Індекс рубрикатора НБУВ: Ж627 + К587-7 с

Рубрики:

Лазерна обробка

Лазерна обробка металів

Шифр НБУВ: Ж29109 Пошук видання у каталогах НБУВ 

За умов використання викривлень просторової структури випромінювання лазера, які виникають під час його фокусування сферичним дзеркалом, доведено можливість керування в широкому діапазоні тепловим станом опромінюваного тіла. Розроблено метод розрахунку розподілу температур деталі, на яку діє рухомий лазерний пучок з довільним розподілом потужності по перерізу. Запропонована методика базується на принципі скінченних різниць і дозволяє розраховувати температурні поля в тілах будь-якої форми. Точність методу перевірено за допомогою аналітичного розв'язку для одновимірної теплової задачі та принципу числового інтегрування за умови дії рухомого лазерного випромінювання з гауссовим розподілом інтенсивності на матеріал. Розраховано деякі температурні поля, які виникають під час опромінювання тіла лазерним пучком з просторовими характеристиками, одержаними внаслідок його фокусування сферичним дзеркалом.

При использовании искажения пространственной структуры пучка лазера, которые возникают при его фокусировке сферическим зеркалом, доказана возможность управления в широком диапазоне тепловым состоянием облучаемого тела. Разработан метод расчета распределения температур в детали, на которую действует движущийся лазерный пучок с произвольным распределением интенсивности по сечению. Предложенная методика основана на принципе конечных разностей и позволяет рассчитывать температурные поля в телах любой формы. Точность метода проверена при помощи аналитического решения для одномерной тепловой задачи и принципа численного интегрирования при условии действия подвижного лазерного пучка с гауссовым распределением интенсивности на материал. Рассчитаны некоторые температурные поля, возникающие при облучении тела лазерным пучком с пространственными характеристиками, полученными в следствие его фокусировки сферическим зеркалом.

  Скачати повний текст

Проведено систематику та наведено класифікацію інтегрованих генеративних технологій пошарового вирощування виробів. На базі класифікації розроблено інформаційну систему за інтегрованими технологіями макрорівня, що забезпечує попереднє прийняття обгрунтованих рішень щодо їх використання. Запропоновано узагальнену модель часового ланцюга повного циклу створення виробів на базі інтегрованих комп'ютеризованих генеративних технологій стосовно лазерної стереолітографії (SLA) і селективного лазерного спікання (SLS). Відпрацьовано способи одержання випадково розподілених величин, найбільш часто використовуваних у машинобудуванні для опису стохастичних властивостей технологічних параметрів, за статистичного прогнозування. Розроблено методики переходу від експертних оцінок нечітких величин на базі сімейств трикутних і трапецеїдальних величин до їх ймовірнісних аналогів стосовно нечітко визначених технологічних параметрів. Розроблено систему статистичного прогнозування вихідних характеристик робочих процесів інтегрованих технологій, що забезпечує можливість оцінки ризиків виконання проектів пошарового створення виробів у заданий термін. Виконано практичну реалізацію розроблених підходів, що забезпечують підвищення ефективності використання інтегрованих генеративних технологій завдяки зниженню рівня ризиків.

Запропоновано рішення науково-технічної проблеми розширення технологічних можливостей лазерної стереолітографії шляхом мінімізації витрат часу на формоутворення виробів для забезпечення заданої якості. Наведено принципи структурної декомпозиції, раціонального комбінування та орієнтації елементів складних виробів, сформованих методом пошарового вирощування, що передбачають наступні етапи: поділ складних виробів на складові елементи з наступним їх з'єднанням, вибір раціональної дискретності формованих шарів, орієнтацію складових елементів з урахуванням особливостей їх поверхні. Розроблено модель та програмне забезпечення, що дозволяють мінімізувати час та вартість побудови виробів методом лазерної стереолітографії та забезпечують їх якість незалежно від складності форми. Встановлено залежності якості поверхні вирощуваного виробу від його мікрогеометрії та товщини шарів. Доведено необхідність зміни товщини шарів у процесі нарощування залежно від складності та орієнтації поверхонь першого та другого порядку та їх сполучень. Визначено роль товщини шарів у механізмі формування макро- та мікрогеометрії поверхні створюваного виробу. Розроблено технічні рішення та практичні рекомендації щодо розробки високоефективних технологічних процесів прискореного формоутворення виробів, їх прототипів і моделей на базі використання технології лазерної стереолітографії.

Розроблено методику, інформаційний та програмний продукт для проектування режимів обробки, аналітичну модель і розрахункові залежності можливої точності операції, нові методи та засоби додаткового вдосконалення процесу обробки. Завдяки проведеним дослідженням спроектовано операцію лазерного різання на формалізованій основі з використанням системи автоматичного проектування. Розроблені методи додаткового вдосконалення операцій дозволяють підвищити якість результатів нережимними методами.

Встановлено новий загальний універсальний шлях підвищення ефективності та якості лазерної технології - мікросканування пучку в межах зони обробки. Проведено комплексне дослідження різноманітних лазерних технологічних операцій з застосуванням додаткового мікросканування лазерного випромінювання. Розроблено методику й алгоритми визначення параметрів додаткового мікросканування для окремих технологічних операцій лазерної обробки. Розглянуто явні та неявні математичні моделі лазерної обробки з додатковим скануванням інструмента. Покращено показники деяких технологічних операцій, в яких застосовується розроблений принцип опромінення, та створено формалізовані методи їх промислового проектування.

Розглянуто питання застосування світла як джерела тепла для термічних технологій, охарактеризовано елементарні процеси випромінювання світла та лазерну генерацію. Викладено вимоги до світлопроменевих установок для термічних технологій (зварювання, різання тощо). Основну увагу приділено теорії потужності лазерного проміння, властивостям лазерних пучків, зокрема, інтерференції та дифракції світла, формуванню лазерних пучків в резонаторах, властивостям лазерних пучків, сформованих у стійких і нестійких резонаторах. Подано детальну інформацію про фізичні процеси в лазерах - вуглекислотному, неодимовому, напіпровідниковому, ексимерному. Акцентовано на причинах нестабільності параметрів лазерного проміння технологічного лазера.

Досліджено процеси одержання нерознімних з'єднань з аморфних матеріалів у вигляді стрічок. Доведено можливість одержання зварного з'єднання аморфних стрічок за допомогою лазерного випромінення зі збереженням аморфної структури. Розглянуто можливість формування аморфних і мікрокристалічних покриттів шляхом лазерного натоплення.

Построена математическая модель тепловых процессов при воздействии концентрированных потоков энергии на материалы на основе нелинейного гиперболического уравнения теплопроводности. Рассмотрены две математические модели процессов теплопроводности при лазерном воздействии на материалы, соответствующие условиям, которые часто встречаются на практике. Разработан алгоритм совместного применения метода пространственно-временных квадрантов и операционного метода для решения нелинейных задач теплопроводности на основе гиперболического уравнения. Проведены расчеты температурных полей при лазерном воздействии на неограниченную пластину.

Представлена ретроспектива развития исследований в области лазерных технологий, разработки оборудования и их внедрения в промышленность. Описаны международные контакты и особенности подготовки инженерных и научных кадров.

Кратко описаны работы Института сварки России по разработке и совершенствованию технологических комплексов для сварки и резки низкоуглеродистых легированных сталей, латуни, титана, пластиков, стекла и других материалов. Приведены примеры эффективного применения лазерных технологий.

Предложен способ изменения качественных характеристик поверхностных слоев, полученных лазерной наплавкой или упрочняющей обработкой. Показана возможность управления процессом охлаждения наплавленных слоев за счет изменения пространственного распределения мощности излучения в плоскости фокусирования. Для управления пространственным распределением мощности лазерного излучения использованы оригинальные технические решения.

Приведены результаты расчетов и экспериментальных исследований технологических процессов лазерной сварки пластин магнитопровода и лазерной резки полупроводников. Показаны возможности лазерных технологий в повышении производительности процессов и качества обработки.

Предложен способ формирования пространственных характеристик лазерного пучка, основанный на математической модели процесса фокусирования излучения сферическим зеркалом и методике оценки влияния пространственных характеристик лазерного пучка на тепловое состояние облучаемого тела. С помощью данного метода достигается оптимальное пространственное распределение теплового источника на поверхности материала и повышается эффективность лазерной обработки, а также расширяются ее технологические возможности.

Освещены новые направления совершенствования оборудования технологии лазерной обработки материалов, развиваемые в ИПЛИТ РАН, применительно к сварке, резке, поверхностной обработке, стереолитографии и лазерной диагностики.

Представлен технико-экономический анализ применения лазерной резки и сварки в сопоставлении с конкурирующими технологиями. С учетом экономических критериев рассмотрены перспективы расширения лазерных технологий.

Встановлено основні закономірності дії потужних лазерних імпульсів у режимі генерації ударних хвиль на матеріали за наявності прозорого конденсованого середовища. Одержано аналітичний вираз для розрахунку тиску ударної хвилі. Запропоновано способи керування величиною тиску ударної хвилі шляхом зміни параметрів оптичної системи лазерної установки, товщини та виду прозорого конденсованого середовища. Вдосконалено математичну модель розрахунку температурних полів у матеріалах, опромінених наносекундним лазерним імпульсом у прозорому конденсованому середовищі. На її основі встановлено особливості механізму абляції під час опромінення в прозорому конденсованому середовищі, їх вплив на рельєф і структуру приповерхневих шарів матеріалів. Досліджено спектр пропускання LiF затвору з дефектами та вплив його стану на енергетичні параметри лазерного випромінювання, що дає можливість вибору найбільш ефективного розміщення затвору в процесі розв'язання конкретних задач лазерної ударно-хвильової обробки. Розроблено методику впровадження нанотрубок у твердотільну матрицю, проведено аналіз експериментальних результатів з дослідження енерговиділення в матеріалах, пов'язаних з проходженням по них лазерних ударних хвиль.

Індекс рубрикатора НБУВ: Ж627

Рубрики:

Лазерна обробка

Шифр НБУВ: Ж41115 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Предложено устройство для позиционирования лазерного луча на обрабатываемой поверхности и управления его пространственным положением. Для повышения быстродействия и компенсации статистической ошибки предложено дополнительно ввести на оптической оси между модулятором и формирующей оптической системой двухкоординатный дефлектор оптического излучения, управляющий вход которого соединить с блоком сравнения. В результате моделирования установлено взаимно однозначное соответствие между значением управляющей функции и величинами ошибки рассогласования. Синтезируемый алгоритм реализуется в реальном масштабе времени, крайне важными являются меры, обеспечивающие минимизацию времени выполнения управляющей программы и записи измеряемых величин в память процессора.