Курсовая работа: Разработка технолигии лазерной прошивки отверстий в стали X18H10T

Оглавление
Введение. 3
1. Современные технологии получений отверстий малого диаметра. 6
1.1.Сверление на металлорежущих станках. 6
1.2.Электронно-лучевой способ получения отверстий малого диаметра. 7
1.4.Электрохимическая прошивка отверстий малого диаметра. 11
1.5.Ультразвуковое сверление отверстий. 14
1.6. Электроэрозионная прошивка отверстий. 14
1.7.Лазерная прошивка отверстий. 15
2. Технология прошивки отверстий в материалах лазерным излучением. 21
2.1. Режимы лазерной прошивки отверстий. 21
2.2.Основные физические процессы лазерной прошивки материалов. 22
2.3. Технологические параметры лазерной прошивки. 25
3.Моделирование процесса лазерной прошивки отверстий под действием интенсивного лазерного излучения. 31
3.1. Взаимодействие лазерного луча с материалом. 31
3.2 Удаление материала при лазерной прошивке. 33
3.3. Динамическая часть модели. 34
3.4.Термодинамическая часть модели. 36
3.5. Моделирование испарения удаляемого материала при лазерной прошивке отверстий под действием интенсивного лазерного излучения. 36
4. Сталь марки 12Х18Н10Т как материал образцов для экспериментальных исследований. 43
5. Устройство лазерной установки KLS246-102. 45
Список использованной литературы.. 49

Введение

В современном приборо – и машиностроении актуальным является решение задач по созданию средств технического и технологического оснащения для изготовления деталей с отверстиями малого диаметра, обработка которых становится особенно проблематичной, когда длина отверстия существенно превосходит его диаметр.
Так, формообразование глубоких отверстий малого диаметра в деталях, работающих в условиях высоких температур и являющихся каналами для охлаждения, смазки, подачи и распыления топлива и т.д., представляет определенные сложности. Это связано с тем, что подобные детали зачастую выполняются из высокопрочных материалов, обработка которых традиционным резанием затруднена, а порой и невозможна. При этом соотношение глубины отверстия и его диаметра накладывает существенные ограничения на инструмент с позиции его жесткости. Решение задач по формообразованию поверхностей деталей из труднообрабатываемых материалов возможно при использовании электрофизических технологий и, в первую очередь, лазерных технологий.
Лазерная перфорация отверстий (прошивка) необходима для многих приложений и задач, например при изготовлении микросхем, фильтров, оптических поверхностей.
Большинство таких задач до недавнего времени приходилось решать механическими инструментами. Появление передовых инженерных материалов и требования к точности производства сделали традиционную механическую обработку ненадежной в современной промышленности. В то же время применение лазеров обеспечивает прецизионную обработку даже фольги. Обработка лазерным лучом может формировать практически все диапазоны конструкционных материалов, от металлических сплавов до неметаллов, а также композитных материалов.
Удаление материала основано на сильном тепловом потоке, создаваемом лазерными лучами, которые плавятся и испаряют материал заготовки в сфокусированной точке. Уникальные преимущества лазерных технологий, такие как бесконтактный процесс, адаптируемость к автоматизации, снижение затрат, малая зона термического влияния и устранение необходимости в отделочных операциях, сделали его известным в обрабатывающей промышленности.
К настоящему времени технологии лазерной прошивки отверстий в металлических материалах достигла эффективности, допускающей широкое коммерческое применение. Например, производство топливных инжекторов и чернильных печатных головок на основе лазерной прошивки отверстий обеспечило значительную прибыль производителям этих комплектующих.
К достоинствам лазерных систем относится:

• возможность бесконтактной обработки;
• низкий нагрев материалов;
• широкий диапазон обрабатываемых материалов (керамика, металлы, сапфир, полимеры, алмазы, стекло и т.д.);
• прецизионная точность обработки;
• возможность нанообработки.

Примерами применения лазерной прошивки отверстий являются:

• компоненты топливных инжекторов;
• ингаляторы для дозировки;
• вертикальные зондовые платы;
• сопла чернильных принтеров;
• микронные отверстия и прорези в научно-измерительной аппаратуре;
• платы электронных схем;
• медицинские инструменты;
• детекторы и сенсоры.

Реализация новых технологических возможностей лазерной обработки материалов предполагает анализ оценку различных ограничений и недостатков для установления оптимальных режимов параметров лазерной прошивки отверстий малого диаметра.
Целью работы является установление возможностей и рациональных режимов лазерной прошивки глубоких отверстий малого диаметра.
Задачи исследования:
1. Обзор современных технологий получений отверстий малого диаметра.
2. Установление закономерностей процесса лазерной прошивки материалов;
3. Выявление ограничений и особенностей режимов лазерной прошивки.