Актуальность темы

ВВЕДЕНИЕ

Главная черта современного научно-технического прогресса – применение в народном хозяйстве принципиально новых технологий, основанных на самых последних научных достижениях.

Основные требования к новым технологиям в настоящее время, в условиях рыночной экономики заключаются, прежде всего, в их экологической чистоте, энергетической и ресурсной экономичности, полной автоматизации при сохранении и увеличении требований высокой производительности и максимального эффекта, как экономического, так и технического.

Цель автоматизации – повышение производительности и эффективности труда, улучшение качества продукции, оптимизации планирования и управления, устранения человека от работы в условиях, опасных для здоровья.[6]

Одной из важнейших задач автоматизации производства является разработка, создание и эффективность использования автоматических линий, участков и цехов. Автоматизированные производства получили широкое применение при массовом и крупносерийном изготовлении изделий, конструкция которых является устойчивой и в течение длительного времени не претерпевает существенных изменений.

С внедрением таких изобретений как лазер многие направления человеческой деятельности делают громадные шаги к улучшению своих результатов. Сейчас трудно найти отрасль, где бы лазерная техника не нашла своего применения. Медицина, коммуникации, приборостроение, космическая и оборонная отрасли, и, конечно, производственные процессы.

Лазерная технология относится, несомненно, к новым технологиям, что видно из ее очевидных преимуществ: экологической чистоты, возможности осуществления процессов, недоступных или труднодоступных большинству других технологий, возможностью полной автоматизации.

АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ

Лазерная технология за последние годы получила большое развитие в самых различных отраслях, не только на предприятиях крупных и широко известных, но даже и на малоизвестных малых предприятиях.

И, несмотря на то, что лазерное оборудование достаточно дорогостоящее, при правильном выборе области внедрения, грамотной организации работы и благодаря уникальным технологическим возможностям лазерного луча, это оборудование вполне окупается.

Лазер открывает возможность развития технологических процессов обработки в ряде областей производства, во многом благодаря тому, что лазерное излучение обеспечивает громадную концентрацию энергии на относительно малых участках обработки. Именно этим обусловлен повышенный интерес к лазерной технике на тех предприятиях, где в больших объемах используются сварка материалов, их резка, маркировка, гравировка, термоупрочнение и т.д.

Одной из актуальных проблем в современном машиностроении является качество и регламентированная стойкость готовых изделий. Исходя из этих условий, научно-технический прогресс постоянно ищет новые технологические приемы упрочнения с целью существенного улучшения основных технологических свойств конструкционных и инструментальных материалов.

К таким технологическим приёмам относится и упрочнение поверхностного слоя детали за счёт изменения его химического состояния или структуры, и одним из наиболее инновационных и эффективных методов упрочнения поверхностного слоя материала является метод лазерного термоупрочнения.

Он применяется в отношении металлических материалов, поддающихся закалке. Это стали и чугуны с содержанием углерода более 0,2 процентов.

Термическое упрочнение материалов и сплавов лазерным излучением основано на локальном нагреве участка поверхности под воздействием излучения и последующем охлаждении этого поверхностного участка со сверхкритической скоростью в результате теплоотвода теплоты во внутренние слои металла. При этом время нагрева и охлаждения незначительны. Эти условия обеспечивают высокие скорости нагрева и охлаждения обрабатываемых поверхностных участков. В результате специфических тепловых процессов на поверхности обрабатываемых сталей фиксируется закаленная зона, обладающая высокодисперсным кристаллическим строением и пониженной травимостью. Глубина этой зоны зависит от мощности и радиуса пятна лазерного излучения, длительности его воздействия,

теплофизических характеристик материала.

Лазерное поверхностное термоупрочнение создает широкие реальные технические и технологические возможности эффективного повышения износостойкости и срока службы деталей.

Преимущества лазерного упрочнения заключаются в уменьшении объема дополнительной обработки и возможность обработки неоднородных трехмерных заготовок. Благодаря незначительному тепловому воздействию деформация остается на ограниченном уровне, издержки на дополнительную обработку уменьшаются или не возникают вовсе.

В данном проекте представлен автоматизированный технологический комплекс, включающий волоконный лазер, чиллер, систему управления комплексом, шестиосевой робот, двухосевой наклонно- поворотный позиционер и головка для лазерного термоупрочнения, а также разработан манипулятор для поворота зеркала на базе двигателя с полым ротором.