XVI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2024

Знакомство:

Лазер считается один с наиболее важных изобретений Двадцатого века. В области машиностроения интеграция лазерных технологий открыла новую эру точности, эффективности и инноваций. Лазерные технологии произвели революцию в традиционных методах, позволив создавать сложные конструкции, точное изготовление и расширенные функциональные возможности в различных областях применения. Их обширная популярность механического воздействия на обрабатываемую поверхность, что позволяет работать с широким спектром материалов, независимо от их теплофизических свойств.[1]

Области применения лазерных технологий в машиностроении:

1. Лазерная резка: Лазерная резка стала краеугольным камнем в машиностроении. Его высокая точность и способность резать различные материалы с минимальным количеством зон термического влияния делают его бесценным при изготовлении сложных компонентов для машин, автомобильных деталей и аэрокосмических компонентов.

2. Лазерная сварка: Лазерная сварка имеет явные преимущества по сравнению с традиционными методами сварки. Сфокусированный источник тепла лазеров обеспечивает точное и контролируемое плавление, что приводит к прочным и высококачественным сварным швам в различных материалах, от металлов до пластмасс, облегчая сборку компонентов с минимальными искажениями.

3. Лазерная маркировка и гравировка: Лазерная технология находит широкое применение в процессах маркировки и гравировки. Его способность наносить мелкие детали, серийные номера, логотипы и штрих-коды на такие материалы, как металлы, пластмассы и керамика, помогает отслеживать, брендировать и персонализировать механические детали и продукты.

4. Аддитивное производство (3Dпечать): Аддитивное производство, особенно лазерная 3D-печать, изменило прототипирование и производство сложных механических деталей. Послойное строительство с использованием лазеров позволяет создавать сложные конструкции, быстро создавать прототипы и настраивать их, сокращая отходы материалов и время производства.

5. Обработка поверхности: Лазерная обработка поверхности, включая закалку поверхности, легирование и текстурирование, улучшает механические свойства и функциональность материалов. Эти обработки улучшают износостойкость, твердость и фрикционные характеристики, что имеет решающее значение для инженерных компонентов, требующих долговечности и надежности.[3]

Преимущества и перспективы на будущее:

Интеграция лазерных технологий в машиностроение дает ряд преимуществ:

• Точность и аккуратность: Лазеры обеспечивают непревзойденную точность, позволяя создавать сложные конструкции и жесткие допуски при изготовлении компонентов.

• Эффективность и экономичность: Процессы, основанные на лазере, часто сокращают время производства, отходы материалов и эксплуатационные расходы.

• Инновации и персонализация: Лазерные технологии облегчают инновационные возможности проектирования и настройки механических деталей и продуктов.[3]

Рынок аддитивных технологий в настоящее время превышает 5 млрд. долларов. Экономический прогноз показывает развитие аддитивных технологий и что к 2025 году почти 51% рынка аддитивных технологий будет приходиться на авиационную и аэрокосмическую промышленность, электронная промышленность и автомобилестроение.

Будущее лазерных технологий в машиностроении открывает огромные перспективы. Ожидается, что достижения в области лазерных технологий, такие как лазеры более высокой мощности, улучшенное качество луча, а также достижения в области автоматизации и робототехники, еще больше расширят производственные возможности, позволяя производить более сложные и функциональные механические компоненты.

В последнее десятилетие новейшие разработки в области лазерной технологии привели к появление новых технологических процессов. Создание фемтосекундных технологических лазеров существенно расширило круг обрабатываемых материалов и область применения лазерной техники для прецизионной обработки.

В настоящее время начали обретать популярность волоконные лазеры. Новые разработки дали возможность получения импульсно-периодического излучения с малой длительностью импульса, что расширило область обрабатываемых материалов.[2]

Заключение:

Лазерные технологии, несомненно, изменили ландшафт машиностроения, предложив непревзойденную точность, эффективность и инновации в различных процессах. От резки и сварки до аддитивного производства и обработки поверхностей — лазеры стали незаменимыми инструментами для создания сложных конструкций и повышения функциональности механических компонентов. По мере того, как прогресс продолжает развиваться, интеграция лазерных технологий будет продолжать стимулировать эволюцию машиностроения, открывая новые рубежи и возможности для проектирования, производства и инноваций.

В этой статье мы рассмотрили множество применений лазерных технологий в машиностроении, демонстрируем их преобразующее влияние на производственные процессы, сложности проектирования и будущие перспективы в этой области, подчеркивая их решающую роль в формировании будущего машиностроения.

Cписок используемой литературы:

1. Перспективные промышленные технологии лазерной обработки: учебное пособие / И.Н. Шиганов 2023 - 285 стр. ISBN: 978-5-9729-1229-2

2. Оборудование для лазерной обработки / А. Г. Григорьянц, И. Н. Шиганов, А. И. Мисюров 2022 - 288 стр. ISBN: 978-5-7038-5745-8.

3. Лазеры: применения и приложения: учебное пособие / А. С. Борейшо 2021 – 520 стр. ISBN: 978-5-8114-2234-0