Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

Промышленность, производство->Курсовая работа
Автоматическое управление различными техническими объектами является одним из самых прогрессивных направлений в развитии техники. При автоматическом р...полностью>>
Промышленность, производство->Дипломная работа
На судах торгового флота отдельные устройства и приборы механической, гидро- и электроавтоматики стали нормой оборудования только после второй мировой...полностью>>
Промышленность, производство->Курсовая работа
Блок цилиндров (или блок-картер) воспринимает нагрузки от вращающихся и поступательно движущихся деталей. Наиболее распространенные рядные четырехцили...полностью>>
Промышленность, производство->Дипломная работа
Применяемые в настоящее время аналитические и аналоговые методы решения задач затвердевания слитка предполагают идеализацию его реальных форм, что сни...полностью>>

Главная > Контрольная работа >Промышленность, производство

Сохрани ссылку в одной из сетей:

С появлением полупроводниковых лазеров появилась возможность использования их для записи и чтения информации на информационных носителях – лазерных компакт-дисках. Лазерный диск представляет собой круглую пластинку, изготовленную из алюминия, покрытую прозрачным пластмассовым защитным слоем. В начале изготавливается так называемый мастер-диск, на который с помощью луча лазера наносится информация в двоичном представлении. Лазерный импульс возникает только тогда, когда через записывающее устройство проходит логическая единица. В момент прохождения логического нуля импульс не возникает. В результате в некоторых местах поверхности диска, которые теперь соответствуют логическим единицам в массиве информации, алюминий испаряется. Мастер-диск служит матрицей, с которой печатаются многочисленные копии, причём на копии в тех местах, где на мастер-диске были светоотражающие участки, возникают выемки, рассеивающие свет, а в тех местах, где на мастер-диске были выемки, на копии остаются светоотражающие островки. Чтение информации с компакт-диска осуществляется так же лазером, только значительно меньшей мощности. Луч лазера направляется на вращающийся с большой скоростью диск под некоторым углом. Частота лазерных импульсов синхронизирована со скоростью вращения диска. Луч лазера, попадая на светоотражающий островок, отражается от него и улавливается фотоэлементом. В результате в электрической цепи считывающего устройства возникает ток и сигнал воспринимается как логическая единица. Если же луч лазера попадает на рассеивающую свет выемку, то отраженный луч проходит мимо фотоэлемента и электрического тока в цепи считывающего устройства не возникает. В этом случае сигнал интерпретируется как логический ноль. В настоящее время лазерные компакт-диски широко используются как для хранения компьютерной информации, так и для хранения и распространения музыкальных программ, предназначенных для воспроизведения на лазерных проигрывателях.

6.3 Применение лазеров в военном деле.

Лазерной локацией называют область оптикоэлектроники, занимающегося обнаружением и определением местоположения различных объектов при помощи электромагнитных волн оптического диапазона, излучаемого лазерами. Объектами лазерной локации могут быть танки, корабли, ракеты, спутники, промышленные и военные сооружения.

Лазерная дальнометрия является одной из первых областей практического применения лазеров в зарубежной военной технике. Первые опыты относятся к 1961 году, а сейчас лазерные дальномеры используются и в наземной военной технике(артиллерийские, таковые) , и в авиации (дальномеры, высотомеры, целеуказатели) , и на флоте. Эта техника прошла боевые испытания во Вьетнаме и на Ближнем Востоке. В настоящее время ряд дальномеров принят на вооружение во многих армиях мира.

Задача определения расстояния между дальномером и целью сводится к измерению соответствующего интервала времени между зондирующим сигналом и сигналом, отражения от цели.

Лазерные системы наведения управляемых ракет позволили перейти на сверхзвуковые скорости. Составной частью бортового оборудования ПТУР стала оптическая полуактивная головка самонаведения (ГСН). Подсвет танка лазерным целеуказателем формировал на цели световое пятно-мишень. На него наводилась ракета.

Для наведения бомбы на цель используется устройство, излучающее лазерный луч. Отражённый от цели луч принимается головкой наведения бомбы, которая отправляет сигнал системе управления бомбой, корректируя траекторию падения. Как правило, бомбы с лазерным наведением не имеют двигателей и оснащены только оперением для улучшения планирующих свойств. Существуют ракеты с лазерным наведением (AS.30, модификации AGM-65), которые благодаря наличию двигателя имеют бо́льшую дальность полёта и лучшую манёвренность. Однако некоторые бомбы с лазерным наведением оснащаются ракетным двигателем (например, американская AGM-123).

В настоящее время производятся комплекты, включающие головку наведения и оперение. Эти комплекты могут быть установлены на обычные бомбы, делая возможным их наведение по лазерному лучу. Превращение таким образом обычных бомб в высокоточные обходится дешевле, чем изготовление бомб с лазерным наведением.

Многие страны мира разрабатывают оружие, в котором основным действующим элементом будет лазерный луч. В США в 2007 г. была испытана так называемая "лазерной пушки" воздушного базирования, которую предполагается использовать для противоракетной обороны страны. "Лазерная пушка" создает луч излучения, который может быть сфокусирован на пространстве размером с баскетбольный мяч. Этот луч имеет очень высокую температуру и может прошить насквозь ракету, которая находится на расстоянии в сотни километров от лазерной пушки.

Датчики «лазерной пушки» сумели обнаружить, захватить и осуществить сопровождение высокоскоростной цели, вертикально набирающей высоту. Датчики, в частности, реагировали на тепловое излучение раскаленного выхлопа реактивного двигателя истребителя F-16.

«Как отметил глава Агентства генерал-лейтенант Генри Оберинг, испытание, проведенное 1 мая, стало важным шагом в реализации программы создания лазерного элемента противоракетного щита. Предполагается, что "лазерная пушка" на Boeing сможет поражать баллистические ракеты на разгонном участке их траекторий полета».

Уничтожать баллистические ракеты будет высокоэнергетический химический лазер мегаваттного класса. Его наземные испытания прошли в декабре 2005 года. Лазер преодолел 10-секундный порог продолжительности работы, который необходим для разрушения ракет.

Лазерный целеуказатель (ЛЦУ) — портативное устройство, генерирующее лазерное излучение в видимом или инфракрасном диапазоне спектра. Совместно с оптическим прицелом используется для ускорения и облегчения прицеливания на коротких и средних дистанциях стрельбы.

Лазерный луч формирует на цели яркую точку, соответствующую месту попадания пули, как если бы та двигалась прямолинейно, а не по баллистической траектории. Как правило, на дистанциях стрельбы от 50 до 300 метров (в зависимости от типа оружия) пуля движется практически прямолинейно, что позволяет с достаточно малой погрешностью приравнять место нахождения создаваемой ЛЦУ светящейся точки к месту попадания пули. Лазерными целеуказателями комплектуется служебное стрелковое оружие, так же охотничье оружие и арбалеты.

6.4 Лазеры в промышленности. Обработка материалов и сварка.

Обработка материалов с помощью лазеров полу­чила название лазерной технологии. Вот что говорил об этом направлении академик Н. Г. Басов: «Лазерный луч — это уникальный тепловой источник, способный на­греть облучаемый участок детали до высоких температур за столь малое время, в течение которого тепло не ус­певает «растрескаться». Нагреваемый участок может быть при этом размягчен, рекристаллизован, расплавлен, наконец, его можно испарить. Дозируя тепловые нагруз­ки путем регулирования мощности и продолжительности лазерного облучения, можно обеспечить практически лю­бой температурный режим и реализовать различные виды термообработки. Лазерный нагрев используется для по­верхностной закалки и легирования металлов, для плав­ления при сварке, для плавления и испарения с выбросом паров при резке и сверлении» [13].

Как же проходят физические процессы при этом?

Если направить на металл лазерный луч и изменять его мощность, то при значении облученности в 105 Вт/см2 начнется плавление. Вблизи поверхности под световым пятном возникает область расплавленного металла. По­верхность расплава начнет перемещаться вглубь метал­ла по мере поглощения световой энергии. Площадь рас­плава будет расти, теплота начнет более интенсивно проникать в глубину. В конце концов установится неиз­менная поверхность расплава. Увеличим мощность лазе­ра, пусть облученность достигнет 107 Вт/см2. В этом слу­чае вместе с плавлением будет происходить кипение металла и его испарение. На поверхности образуется лун­ка, которая начнет изменяться в размерах. Еще увели­чим мощность лазера — пусть облученность достигнет Ю9 Вт/см2. В этом случае свет начнет ионизировать пары вещества, превращая их в плазму. Известно, что плазма интенсивно поглощает свет, поэтому доступ энергии к металлу прекратится.

В импульсном режиме работы лазера картина будет несколько иная. Если облученности достаточно, чтобы материал не только плавился, но и кипел, а длительность импульса мала - около 10-7 с, то в металле поглотится значительная часть энергии. Но за короткое время тепло не проникнет внутрь, поверхность расплава не увеличится и начнется интенсивное испарение. Следовательно, в дан­ном случае основная часть энергии тратится на испаре­ние, а не на плавление.

Таким образом, могут быть предложены следующие рекомендации по использованию лазеров для обработки металлов. Для сварки желательны импульсы порядка 10-2..10-4с, а для пробивания отверстий — 10-5... 10-6с при требуемой облученности, которая для каждого материала должна быть определенной.

Например, для того чтобы сделать отверстие в сталь­ной пластине толщиной в 1 мм лучом лазера, необходи­мо иметь длительность импульса 10-3 с и энергию около 0,5 Дж. В результате получим отверстие 0,1...0,2 мм. Чтобы получить отверстие в стальной пластине толщи­ной в 5 мм, нужен импульс с энергией от 20 до 100 Дж.

Очень существенного эффекта можно достигнуть при обработке сверхтвердых сплавов и таких материалов, как рубиновые камни, алмазы и т. п. В камне при толщине заголовки 0,5...1 мм отверстие пробивается серией им­пульсов, имеющих энергию 0,1...0,5 Дж при длительнос­ти 10-4 с. Это обеспечивает производительность в 1000 раз большую, чем при механическом сверлении от­верстий.

И, наконец, лазеры дают принципиально новый эф­фект при обработке материалов, отличающихся повы­шенной хрупкостью, таких как подложки микросхем, изготавливаемые из глиноземной керамики. Из-за высо­кой хрупкости механическое сверление отверстий в ней выполняют, как правило, «на сыром материале». Обжи­гает керамику уже после сверления. При этом происхо­дит некоторая деформация изделия, искажается взаимное расположение высверленных отверстий. Использование лазерного метода обработки снимает эту проблему, при­чем можно получать отверстия диаметром всего в 10 мкм.

Лазерным лучом можно резать любой материал: ткань, дерево, резину, пластмассу, керамику, стекло, лис­ты металла. И не просто резать, а получать аккуратные разрезы по сложным профилям. Для резки используются лазеры, дающие высокую последовательность импульсов, либо генерирующие энергию непрерывно. Требуемая мощность в этом случае зависит от материала и толщины заготовки. Так, например, для резки досок толщиной 50 мм применялся газовый лазер на СО2 мощностью 200 Вт, при этом ширина разреза составляла 0,7 мм. Для резки фанеры толщиной 25 мм необходима была мощность 8 кВт, скорость резания 1,5 м/мин. Для резки стекла толщиной 10 мм требовалась мощность 20 кВт.

Интересный эффект можно получить, если использо­вать «газолазерную резку», т. е. в процессе резки обду­вать металл струей кислорода. Тогда значительная часть энергии, затрачиваемая на процесс резания, получается за счет экзотермических реакций, в которые вступает ме­талл и кислород. При этом использование струи кисло­рода не только снижает требование к мощности, но и увеличивает скорость и глубину резания, а также, позво­ляет получить высококачественную кромку разреза, по­скольку струя кислорода уносит из зоны резания расплав и продукты сгорания металла.

При резке металлов используется поддув кис­лорода, при резке неметаллов - поддув аргона,

Параметры газолазерной резки

Материал

Толщина, мм

Скорость, см/с

Мощность, Вт

Резина

2,0

3,2

100,0

Керамика

6,3

1,0

850,0

Фанера

6,3

3,8

850,0

Древесина твердая

5,0

7,5

850,0

Плексиглас

30,0

0,5

850,0

Мягкая сталь

80,0

1,5

400,0

Нержавеющая сталь

5,0

1,2

850,0

Титан

3,8

4,2

250,0

Нимоник 90

3,8

0,6

250,0

Алюминий

3,8

0,4

300,0

В авиационной промышленности налажено автома­тизированное резание листов титана, стали, алюминия. С помощью лазера на С02 мощностью 3 кВт лист титана при толщине в 5 мм разрезается со скоростью 3,5 м/мин, а при толщине в 50 мм - со скоростью 0,5 м/мин. Отме­чается, что использование кислородной струи даст умень­шение мощности лазера до 100...300Вт при достижении того же эффекта.

Параметры резки материалов лазером на С02

Материал

Толщина, мм

Скорость резания м/мин

Ширина реза, мм

Мощность,кВт

Алюминий

12,00

2,00

2,00

10,00

Сталь:

 

углеродистая

6,25

2,00

1,00

15,00

нержавеющая

5,00

1,25

2,00

20,00

Композиты:

 

бор, углерод

8,00

1,65

1,00

15,00

стеклопластик

12,50

5,60

0,60

20,00

Фанера

25,00

1,50

1,50

8,00

Плексиглас

25,00

1,50

1,50

8,00

Стекло

9,00

1,50

1,00

10,00

Бетон

40,00

0,05

6,20

8,00

Можно сформулировать основные достоинства, кото­рые имеет лазерная обработка материалов:

во-первых, большое разнообразие процессов обработ­ки самых различных видов материалов (и даже таких, которые не поддаются механической обработке);

во-вторых, высокая скорость выполнения операций по обработке (иногда в 1000 раз большая, чем при меха­нической) ;

в-третьих, высокое качество обработки (гладкость сре­зов, прочность сварных швов, чистота обработки и др.);

в-четвертых, возможность высокоточной прецизион­ной обработки (изготовление фильер в алмазе, необхо­димых для волочения проволоки, изготовление отверстий в рубиновых камнях, необходимых для изготовления ча­совых механизмов и др.);

в-пятых, селективность воздействия на отдельные участки обрабатываемой поверхности и возможность дистанционной обработки (в том числе и поверхностей, расположенных за стеклянной перегородкой);

в-шестых, сравнительная легкость автоматизации опе­раций, способствующая существенному повышению про­изводительности труда.

Эти достоинства лазерной технологии, рассмотренные учеными еще на заре развития лазерной техники или предсказанные ими, привели к созданию целого ряда ла­зерных установок, которые широко используются в про­мышленности.

Особенности лазерной сварки. Можно отметить два этапа в развитии лазерной сварки. Сначала появилась точечная сварка. Для нее использовались рубиновые лазеры и лазеры на стекле с неодимом. Примерами при­менения точечной сварки служит соединение никелевого контакта с клеммой из никелевого сплава в основании транзистора, приваривание тонких медных проводов друг к другу или к клеммам, взаимное соединение микро­электронных компонентов.

Шовная сварка возникла с появлением газовых ла­зеров на С02, мощность которых составляла 100 Вт. Она использовалась для герметизации корпусов приборов, приваривания наконечников к лопастям газовых турбин, приварки режущих кромок из закаленной стали к полот­нам металлорежущих пил.

Дальнейшее развитие лазерной техники, позволившее получать выходную мощность 1...10 кВт, дало возможность осуществлять автоматическую сварку кузовов ав­томобилей, сварку листов титана на судостроительных верфях, сварку газопроводов, сварку карданных валов автомобилей. Результаты испытаний показали, что проч­ность сварных соединений достигает уровня прочности свариваемого материала. Из данных, полученных в лабо­ратории лазерной обработки Автозавода имени Лихаче­ва, следует, что скорость электродуговой сварки состав­ляет 15 м/ч, а скорость лазерной сварки 100 м/ч. Более того, если при электродуговой сварке необходимо выпол­нить 6-8 проходов, то при лазерной сварке хороший шов получается при одном проходе. Да и ширина шва лазерной сварки имеет более аккуратный вид — всего 6 мм, в отличие от электродуговой — 20 мм.

Помимо того есть еще и другие направления исполь­зования лазерного луча. К ним относятся: лазерная за­калка, лазерное остекловывание, поверхностное упроче­ние металлов, маркировка изделий, скрайбирование, лазерное легирование, лазерная металлургия.

Созданные в последние годы непрерывно генерирую­щие лазеры с мощностью до 6000 Вт открывают новые возможности при использовании их для решения ряда технических задач.

Заключение.

Лазеры прочно и навсегда вошли в нашу жизнь. Лазерные технологии дают человечеству неограниченные возможности. Они применяются практически во всех областях науки. С помощью лазеров проводят стыковку космических кораблей, сажают самолеты, стимулируют посевной материал в сельском хозяйстве, зондируют поля, лазерные шоу – неотъемлемая часть выступлений артистов и цирковых представлений. Уже продаются лазерные уровни и указки. Умельцы из пишущего привода от компьютера делают домашние лазеры, способные резать пенопласт, зажигать спички и прожигать отверстия в тонкой фанере.

Возможно, скоро мы увидим ручную лазерную пилу, которой будем пилить деревья. Или хозяйки будут резать хлеб лазерным ножом.

Сейчас невозможно представить себе жизнь и науку без лазерной техники.

Список литературы.

1. Орлов В. А. Лазеры в военной технике, Воениздат 1986 г.

2. Федоров Б. Ф. “Лазерные приборы и системы летательных аппаратов, “Машиностроение 1988 г.

3.Брюннер В., Юнге К. Справочник по лазерной технике. / Под ред. А.П. Напартовича. М., Энергоатомиздат, 1991 г.

4.Байбородин Ю.В. Основы лазерной техники, ГОЛОВНОЕ издательство издательского объединения «Выща школа», Киев 1988 г.



Загрузить файл

Похожие страницы:

  1. Лазерное излучение (3)

    Реферат >> Безопасность жизнедеятельности
    ... влияния лазерного излучения Лазерные излучения, их роль в процессах жизнедеятельности В связи с широким применением лазерных источников излучения в ... оптикой позволяет резко расширить возможности его применения в медицине. По гибкому светопроводу Л. ...
  2. Особенности лазерного излучения

    Реферат >> Биология
    ... 1. Особенности лазерного излучения…………………………………...…5 2. Лазерная технология……………………………………………….……12 3. Применение лазеров в военной технике (лазерная локация) ……..… ... ширине спектра лазерного излучения. Зная мощность лазерного излучения, ширину его спектра и ...
  3. Уникальные свойства лазерного излучения

    Курсовая работа >> Физика
    ... соответствующей ширине спектра лазерного излучения. Зная мощность лазерного излучения, ширину его спектра и угловую расходимость ... лазера в связи с его практическими применениями. В настоящее время области применения лазеров расширяются с каждым ...
  4. Лазерная маркировка защита промышленной продукции от подделки

    Реферат >> Промышленность, производство
    ... поверхности маркируемого материала под воздействием лазерного излучения. Изменение его оптических, химических или геометрических ... одной из наиболее эффективных областей применения лазерного метода. Поскольку при этом оказывается ...
  5. Лазеры и их применение (2)

    Реферат >> Физика
    ... Высокая монохроматичность и когерентность лазерного излучения обеспечивают успешное применение лазеров в спектроскопии, ... направленность лазерного излучения обеспечивают успешное применение лазеров в военной технике. Направленность лазерного излучения, его ...

Хочу больше похожих работ...

Generated in 0.0014269351959229