Содержание

1. Задание………………………………………………………………………………………..3

2. Лазерная обработка…………………………………………………………………..4

3. Ультразвуковая обработка……………………………………………………….….9

4. Электронно-лучевая обработка……………………………………..…………..13

5. Заключение………………………………………………………………………………..15

6. Список использованной литературы…………………………………………16

Задание

Согласно индивидуального задания провести анализ 3 – 4 методов нетрадиционной обработки.

Задание:

Получить отверстие меньше одного миллиметра в композиционном материале.

1. Лазерная обработка

1.1 Общие сведения

Лазерной обработкой целесообразно получать микро-отверстия в изделиях типа фильер, диафрагм, сит, часовых и приборных камней, а также щели и пазы, разрезать материалы (контурно-лучевая микрообработка), устранять дисбаланс при динамической балансировке, локально изменять свойства материала и т. д.

Возможность обработки сфокусированным фотонным лучом появи­лась вследствие интенсивного развития квантовой электроники. Известно, атомы и молекулы могут находиться в различных энер­гетических состояниях.

Когда атом не возбужден, он находится в нижнем, или основном, состоянии. При изменении внутренней энергии систе­мы атомы или молекулы, составляющие эту систему, изменяют свое энер­гетическое состояние. Чтобы атом (молекула) перешел с нижнего уровня на верхний, ему необходимо сообщить дополнительную энергию либо от электромагнитного поля, либо соударением с другими частицами. При переходе с верхнего уровня на нижний частица отдает эту энергию в ви­де фотона — кванта энергии соответствующей частоты, определяемой разностью энергетических уровней:  = (Е₂-Е₁)/h, где Е₁, Е₂ — энер­гия атома соответственно на нижнем и верхнем уровнях; h = 6,62 х 10³⁴ Дж  с — постоянная Планка.

Наиболее распространены квантовые устройства, выполненные по трехуровневой схеме (рис. 1),предложенной Н. Г. Басовым и А. М. Про­хоровым. При этом кристалл выбирают так, чтобы два уровня были раз­делены энергетическим интервалом h, где  — требуемая частота выход­ного излучения. Таким условиям удовлетворяет кристалл розового рубина (оксид алюминия с примесью ионов хрома).

В оптических квантовых генераторах (ОКГ) с рубином в качестве ис­точника возбуждения активных атомов рабочего тела используется им­пульсная газоразрядная лампа. Облучение рабочего тела светом мощной газоразрядной лампы называется накачкой. При накачке кристалла ру­бина излучением длиной полны  = 5600 А ионы хрома поглощают это излучение и переходят на верхний энергетический уровень. В основ­ное состояние ионы возвращаются в результате двух последовательных переходов. На первом ионы передают часть своей энергии кристалличе­ской решетке. Это — безизлучательный переход на промежуточный (мета-стабильный) уровень. На этом уровне ионы сохраняют свою энергию в течение небольшого промежутка времени.

В результате создастся так называемая избыточная населенность метастабильного уровня, после чего ноны переходят на основной уровень, излучая при этом красный свет l = 6943 А и l = 6929 А. Достаточно перейти одному из ионов, как выделенный при этом квант энергии стимулирует излучение других ионов, в результате чего все ионы, находящиеся на метастабильном уровне, ла­винообразно переходят на основной, излучая энергию на частоте пере­хода.

Процесс взаимодействия излучения с веществом можно представить в следующем виде. После поглощения веществом световой энергии она переходит в тепловую и материал очень быстро разогревается до высо­ких температур. Высокие температуры и плотности фотонов вызывают термоэмиссию частиц с поверхности материала. Наблюдается интенсив­ное плавление и испарение материала, углубление луча ОКГ в материал. При скоплении испаренного материала большой плотности в полости от­верстия образуется мощная струя паров, и продукты разрушения выбра­сываются из зоны обработки в виде факела.

Характер разрушения диэлектрических материалов и металлов раз­личен. Картина разрушения диэлектриков под воздействием светового излучения весьма сложна. Даже механизм разрушения одного и того же материала в различных условиях обработки может быть различен. Чтобы объяснить разрушение прозрачных диэлектриков, приняты следую­щие механизмы разрушения: тепловой, связанный либо с распределен­ным остаточным поглощением энергии на длине волны излучения, либо с поглощением энергии и местах дефектов материала; разрушение вслед­ствие вынужденного рассеяния Мандельштамма-Бриллюэна; многофо­тонное поглощение; ударная лавинная фотоионнзация. Первый механизм в настоящее время наиболее достоверен. Поглощение тепловой энергии в местах дефектов материала приводит, к появлению и развитию упругих напряжений в прозрачных и полупроводниковых материалах. В записи? мости от характера зарождения и развитии этих упругих напряжений разрушение может произойти либо от действия термонапряжений вслед­ствие нагрева определенного объема, либо от появления локальных оча­гов, (зародышей), являющихся источником упругих полей.