NAGY ENERGIA SŰRŰSÉGŰ HEGESZTÉSI ELJÁRÁSOK



Hasonló dokumentumok
DUNAÚJVÁROSI FŐISKOLA ANYAGTUDOMÁNYI ÉS GÉPÉSZETI INTÉZET. Gyártástechnológia. Dr. Palotás Béla

A lézer alapjairól (az iskolában)

2.4. ábra Alkalmazási területek

Műszaki klub Előadó: Raffai Lajos

Koherens fény (miért is különleges a lézernyaláb?)

Hidegsajtoló hegesztés

LÉZERES HEGESZTÉS AZ IPARBAN

Mézerek és lézerek. Berta Miklós SZE, Fizika és Kémia Tsz november 19.

Koherens fény (miért is különleges a lézernyaláb?)

OPTIKA. Fénykibocsátás mechanizmusa fényforrás típusok. Dr. Seres István

Munkagázok hatása a hegesztési technológiára és a hegesztési kötésre a CO 2 és a szilárdtest lézersugaras hegesztéseknél

Ipari Lézerek és Alkalmazásaik

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Vegyészmérnöki és Biomérnöki Kar Fizikai Kémia és Anyagtudomány Tanszék. Lézerek és mézerek

Rövid impulzusok esetén optikai Q-kapcsolót is találhatunk a részben áteresztő tükör és a lézer aktív anyag között.

Lézerek. A lézerműködés feltételei. Lézerek osztályozása. Folytonos lézerek (He-Ne) Impulzus üzemű lézerek (Nd-YAG, Ti:Sa) Ultrarövid impulzusok

Tevékenység: Gyűjtse ki és tanulja meg a lézersugaras hegesztés csoportosítási megoldásait, jelöléseit!

VÉDŐGÁZAS ÍVHEGESZTÉSEK

Bevontelektródás ívhegesztés

Kötő- és rögzítőtechnológiák

Röntgensugárzás az orvostudományban. Röntgen kép és Komputer tomográf (CT)

Plazmavágás

Távolságmérés hullámokkal. Sarkadi Tamás

Lézerek. Extreme Light Infrastructure. Készítette : Éles Bálint

A lézersugár és szerepe a polimer technológiákban

Felületmódosító technológiák

Név... intenzitás abszorbancia moláris extinkciós. A Wien-féle eltolódási törvény szerint az abszolút fekete test maximális emisszióképességéhez

Fotonikai eszközök ZH bulid10.10.sp1

7.3. Plazmasugaras megmunkálások

XIII. kerületi Egészségügyi Szolgálat Közhasznú Nonprofit Korlátolt Felelősségű Társaság

teljesítmé nysűrűség hatásidőtart am [s] [W/mm 2 ] a elektr ,1 1,0 0,1 2, ,01 0, (5 10 0

Dr. JUVANCZ ZOLTÁN Óbudai Egyetem Dr. FENYVESI ÉVA CycloLab Kft

CNC vezérlésű lézervágó gép,típusa NUKON NFL-1530 ECO

LÉZER: Alapok, tulajdonságok, alkalmazások

Optika Gröller BMF Kandó MTI

Kis hőbevitelű robotosított hegesztés alkalmazása bevonatos lemezeken

Concursul Preolimpic de Fizică România - Ungaria - Moldova Ediţia a XVIII-a, Cluj-Napoca Proba teoretică, 1 iunie II. Feladat: Lézer (10 pont)

Különleges megmunkálások (MSc)

Koherens fény (miért is különleges a lézernyaláb?)

A gázlézerek és szilárdtestlézerek összehasonlítása gázellátási és biztonságtechnikai szempontokból. Abaffy Károly

Atommodellek. Az atom szerkezete. Atommodellek. Atommodellek. Atommodellek, A Rutherford-kísérlet. Atommodellek

Thomson-modell (puding-modell)

HEGESZTÉSI ELJÁRÁSOK I.

Laser / lézer. Egy kis történelem. Egy kis történelem. Egy kis történelem Albert Einstein: az indukált emisszió elméleti predikciója

A PLAZMASUGARAS ÉS VÍZSUGARAS TECHNOLÓGIA VIZSGÁLATA SZERKEZETI ACÉL VÁGÁSAKOR

A tételhez használható segédeszköz: Műszaki táblázatok. 2. Mutassa be a különböző elektródabevonatok típusait, legfontosabb jellemzőit!

Atommodellek de Broglie hullámhossz Davisson-Germer-kísérlet

Sugárzások kölcsönhatása az anyaggal

Programozható vezérlő rendszerek. Elektromágneses kompatibilitás II.

A hőmérsékleti sugárzás

Mikroszerkezeti vizsgálatok

Elektromos áram. Vezetési jelenségek

Az ömlesztő hegesztési eljárások típusai, jellemzése A fogyóelektródás védőgázas ívhegesztés elve, szabványos jelölése, a hegesztés alapfogalmai

Dobránczky János. Hegesztés. 60 percig fog hegeszteni MINDENKI gyakorlaton, pontos érkezés elvárt. A hegesztés egy alakadási technika.

Röntgensugárzás. Röntgensugárzás

Lézeres mikromegmunkálás szállézerrel

Képernyő. monitor

Anyagfelvitel nélküli felületkezelések

LÉZEREK ÉS (KATONAI) ALKALMAZÁSAIK BEVEZETÉS

9. évfolyam. Osztályozóvizsga tananyaga FIZIKA

Abszorpció, emlékeztetõ

A nanotechnológia mikroszkópja

Az elektron hullámtermészete. Készítette Kiss László

Műszeres analitika II. (TKBE0532)

Optika és Relativitáselmélet II. BsC fizikus hallgatóknak

Hegesztőeljárások. Dr. Németh György főiskolai docens. Hegesztőeljárások energiaforrás szerint. A hegesztőeljárás. aluminotermikus.

Az elektromágneses színkép és egyes tartományai

ELEKTRONIKAI ALKATRÉSZEK

Nanoelektronikai eszközök III.

Lézertechnika a mérnökgeodéziában

Fotoindukált változások vizsgálata amorf félvezető kalkogenid arany nanorészecskéket tartalmazó rendszerekben

Kutatóegyetemi Kiválósági Központ 1. Szuperlézer alprogram: lézerek fejlesztése, alkalmazásai felkészülés az ELI-re Dr. Varjú Katalin egyetemi docens

Lézerek dióhéjban az Adyban

A csillagközi anyag. Interstellar medium (ISM) Bonyolult dinamika. turbulens áramlások MHD

Az időtől független Schrödinger-egyenlet (energia sajátértékegyenlet), A Laplace operátor derékszögű koordinátarendszerben

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem. SAJTOLÓ HEGESZTÉSI ELJÁRÁSOK 2. Melegsajtoló hegesztési eljárások. Dr.

A fény mint elektromágneses hullám és mint fényrészecske

Radioaktív sugárzások tulajdonságai és kölcsönhatásuk az elnyelő közeggel. A radioaktív sugárzások detektálása.

A regionális gazdasági fejlődés műszaki - innovációs hátterének fejlesztése

Az elektromágneses tér energiája

Hidegsajtoló hegesztés

RAJZOLATI ÉS MÉLYSÉGI MINTÁZATKIALAKÍTÁS II:

Aktuátorok korszerű anyagai. Készítette: Tomozi György

2010. június 16. MŰANYAGOK LÉZERHEGESZTÉSE ÉS BERENDEZÉSEI

Laser / lézer. Egy kis történelem. Egy kis történelem. Egy kis történelem Albert Einstein: az indukált emisszió elméleti predikciója

Mit kell tudni a lágylézer terápiáról és a B-Cure lézerről?

ESAB HEGESZTŐANYAGOK ötvözetlen és mikroötvözött szerkezeti acélokhoz

Lézerek Lézer és orvosbiológiai alkalmazásaik

Amorf fényérzékeny rétegstruktúrák fotonikai alkalmazásokra. Csarnovics István

Mit értünk a termikus neutronok fogalma alatt? Becsüljük meg a sebességüket 27 o C hőmérsékleten!

A lézerek működési elve, indukált emisszió, populációinverzió, tükörrezonátor A rubinlézer és a He-Ne lézer. A lézerfény tulajdonságai

Atomfizika. A hidrogén lámpa színképei. Elektronok H atom. Fényképlemez. emisszió H 2. gáz

DENER Lézervágó berendezés Típus: FL x3000 CNC Fiber Laser IPG 2kW

FEDETT ÍVŰ HEGESZTÉS ÉS SALAKHEGESZTÉS

A fény korpuszkuláris jellegét tükröző fizikai jelenségek

FÉLVEZETŐ ESZKÖZÖK I. Elektrotechnika 4. előadás

A LÉZERSUGÁRZÁS ALAPVETŐ ISMÉRVEI SPONTÁN VS. INDUKÁLT EMISSZIÓ A FÉNYERŐSÍTÉS FELTÉTELE A POPULÁCIÓ INVERZIÓ FELTÉTELE

Alumínium ötvözetek nagyteljesítményű speciális TIG hegesztése

fajtái anyagmegmunkálás anyagmegmunk

A felületi technológiák energiaforrásai, felület előkészítés

ATOMMODELLEK, SZÍNKÉP, KVANTUMSZÁMOK. Kalocsai Angéla, Kozma Enikő

Átírás:

Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem NAGY ENERGIA SŰRŰSÉGŰ HEGESZTÉSI ELJÁRÁSOK Dr. Palotás Béla Mechanikai Technológia és Anyagszerkezettani Tanszék

Elektronsugaras hegesztés A katódból kilépő elektronokat vákuumban nagyfeszültségű térrel felgyorsítjuk. Az anóddal azonos potenciálra kapcsolt munkadarab felületébe ütköző elektronok lefékeződve adják át az energiájukat. A nagy energia sűrűségnek (10 8 W/cm 2 ) köszönhetően a fém megolvad és elgőzölög, így tud mélyülni a varrat. Hegesztés előadások Szerző: dr. Palotás Béla 2

Az elektronsugaras berendezés felépítése Az elektron az elektromos térrel nagy energia szintre gyorsítható fel. Az elektron sebessége: - U gy + Katód Elektromos tér I Anód Vákuum Elektronsugár Mágneses tér 2 e v m = U gye 2 v e 600 U km / s 0 + Munkadarab Hegesztés előadások Szerző: dr. Palotás Béla 3

Az elektronsugár fókuszálható és mozgatható Mágneses térben a mozgó elektronra erő hat: F = e( v x B ) A sugármozgatás lehetőségei: Számos alakzatban mozgatható az elektronsugár. Hegesztés előadások Szerző: dr. Palotás Béla 4

A varrat alakja a fókusztávolsággal változtatható AWI-hegesztés Elektronsugaras hegesztés Hegesztés előadások Szerző: dr. Palotás Béla 5

Függőleges elektronsugár alkalmazása Függőleges sugárnál, ha a nehézségi erő (F 5 ) meghaladja a hőkapilláris erőt (F 6 ) az ömledék bezáródik, a varrat nem mélyül. F 1 : az elektronsugár nyomóereje, F 2 : a párolgó atomok nyomóereje, F 3 : a hidrosztatikus nyomóerő, F 4 : a felületi feszültségi erő, F 5 : a nehézségi erő, F 6 : hőkapilláris erő, F 7 : az ömledék statikus nyomóereje, F 8 : a vízszintes hőkap. erő Hegesztés előadások Szerző: dr. Palotás Béla 6

Vízszintes elektronsugár alkalmazása Vízszintes sugárnál a nehézségi erő és a hőkapilláris erő iránya eltérő, így a varrat a nehézségi erőtől függetlenül mélyül. Hegesztés előadások Szerző: dr. Palotás Béla 7

Tipikus kötések Mély beolvadású varratok készíthetők, különleges esetekben és más eljárással nem hozzáférhető helyeken is alkalmazható. Hegesztés előadások Szerző: dr. Palotás Béla 8

Csoport fogaskerekek gyártása Az egyes elemek készre gyárthatók, utólagos megmunkálásra nincs szükség, csak demagnetizálni kell hegesztés után. Hegesztés előadások Szerző: dr. Palotás Béla 9

Hegesztési paraméterek I k = 5.500 ma ( katódáram ) U gy = 30.150 kv ( gyorsító feszültség ) v heg = 100.4800 mm/min P sugár = 1..60 kw ( sugár teljesítmény ) p kamra = 10-4 bar. Hegesztés előadások Szerző: dr. Palotás Béla 10

Az elektronsugaras hegesztés alkalmazása Minden anyag hegeszthető. Vákuum alkalmazásával a fémek tisztulnak, nagyon jó minőségű kötések készíthetők. A varrat alak igen kedvező. Elméletileg az ipar minden területén alkalmazható. Különleges esetben is megoldás lehet. Bennszülött darabok is hegeszthetők. Kerámiák és fémek is köthetők. Kész darabok elhúzódás nélkül hegeszthetők. A vákuum kamra mérete alkalmazási korlátot jelent. Levegőre kiléptetett elektronsugár teljesítménye csak korlátozott alkalmazási lehetőséget jelent. Hegesztés előadások Szerző: dr. Palotás Béla 11

Lézer hegesztés és vágás LASER = Ligth Amplification by Stimulated Emission of Radiation (Fényerősítés gerjesztett sugárzás által). A lézer sugár koherens és monokromatikus fénysugárzás. A lézer fény jól fókuszálható, a legnagyobb energiasűrűségű energiaforrás, mind hegesztésre, mind vágásra és egyéb megmunkálásokra (felületi edzés, felületi ötvözés, felületi érdesítés stb.) alkalmazható. Hegesztés előadások Szerző: dr. Palotás Béla 12

A lézerfény előállítása h.ν E 1 E 2 E 3 E h.ν 2 spontán emisszió E 1 10-8 s 5.10-3 ms E - E = h.ν 2 1 1 Az elektron átvitelére az E 1 energia szintű pályáról E 2 -re h.ν energiára van szükség Rubin kristálynál az E 2 energia szintű héj az E 3 -on keresztűl túltölthető Al 2 O 3 +Cr +++ ( rubin ) Fény impulzusok Indukált emisszió Stimulálás A kibocsátott hullám tartalmazza azt az energiát is amit a gerjesztéskor tápláltak be Teljesen visszaverő tükör Fénysugárzást gerjesztő rezonátor Félig visszaverő tükör Adott energiaszinten levő elektront, ha egy magasabb energiaszintű pályára visszük át (energia befektetéssel), az elektron visszatér a stabil pályájára, közben energiát sugároz ki. Hegesztés előadások Szerző: dr. Palotás Béla 13

A lézer sugár előállítása A sugárzás azonos hullámhosszú fény kibocsátását jelenti. Rubin kristálynál a Cr ionok hozhatók gerjesztett állapotba. A gerjesztést fénnyel hozzuk létre, az indukált emisszió során egyre több és több ion kerül gerjesztett állapotba. Az inverzió állapota érhető el, - ilyenkor az ionok több mint 50 %-a kerül gerjesztett állapotba és a lézerfényt kisugározza a lézer-aktív anyag. A tükrök között egyre erősebb fénysugár jön létre, a félig áteresztő tükör egy energiaszint fölött átereszti a fényt. A fénysugarat fókuszálva, nagy energiaszint (10 9 W/cm2) érhető el, ez gyakorlatilag minden anyag megolvasztására felhasználható. Hegesztés előadások Szerző: dr. Palotás Béla 14

Lézer hegesztés, lézer vágás Hegesztést és vágást gyakran együtt alkalmazzák. Térbeli darabok kivágása után a hegesztés azonnal elvégezhető (pl. autóipar). Hegesztésre az elektrotechnika, elektronika alkalmazza. Huzalok, érintkezők egyszerűen hegeszthetők, sőt a mikroprocesszor gyártásban a fémhuzalok a félvezető kristályokhoz hegeszthetők. Vékony daraboknál átlapolt kötések, peremvarratos kötések készíthetők. Huzalok keresztezett kötése, párhuzamos kötése készíthető el. Huzalok lemezekre hegeszthetők fel. Hegesztés előadások Szerző: dr. Palotás Béla 15

Hegesztés és vágás A hegesztési és vágási alkalmazás közötti különbség az energiaszintben illetve a fókuszálás helye között van. Hegesztés előadások Szerző: dr. Palotás Béla 16

Mély beolvadású hegesztés Mélyvarratos kötéseknél a kulcslyuk kialakulása biztosítja a gyökhiba mentes kötés kialakulását. 20 mm beolvadási mélység is elérhető. Hegesztés előadások Szerző: dr. Palotás Béla 17

A lézerfény visszaverődése Sokszor okoz problémát lézernél a fénysugár visszaverődése. Sokszor külön feketítik a darabokat, hogy növeljék a fény abszorpcióját. A fénysugár visszaverődése függ a hullámhossztól, a felületi érdességtől és az anyagminőségtől. A kisebb hullámhossz esetén jobb az abszorpció. Hegesztés előadások Szerző: dr. Palotás Béla 18

Lézer vágás Vágásnál az anyagot megolvasztjuk és elgőzölögtetjük. A vágásnál gázzal fúvatják ki az elpárologtatott anyagokat. Hegesztés előadások Szerző: dr. Palotás Béla 19

A lézer vágással nagy pontosság érhető el Inert gáz Általában inert gázzal fúvatják ki az elpárolgott anyagokat. Bonyolult alakzatok is kivághatók. Hegesztés előadások Szerző: dr. Palotás Béla 20

A lézerek fajtái: Szilárdtest lézerek Diódás lézerek Gázlézerek Szilárd-test lézer: Rubin lézer Nd - YAG lézer Nd üveg lézer Lézer berendezések Diódás lézerek: Napjainkban már ipari felhasználásra is készülnek félvezető kristályokból lézerek. Elérték már a 40 %-s hatásfokot is. A diódás lézek nagyon gyorsan fejlődnek, mind hegesztésre, mind vágásra használják. Főleg hegesztésre használják ezeket. Impulzus üzemmódban működnek és igen kis hatásfok (0,1 3 %) jellemző ezekre. Hegesztés előadások Szerző: dr. Palotás Béla 21

Gázlézerek A lézer-aktív anyag a CO 2. A berendezések általában 3 % CO 2 + 22 % N 2 + 75 % He gázkeverékkel üzemelnek. Az elektródák között a nitrogént ionizáljuk és hozzuk plazma állapotba. Ezek a lézerek folyamatosan sugároznak, a 10,6 µm-s fénysugár szabad szemmel nem látható, külön jelzőfényt használnak a beállításhoz. Hegesztés előadások Szerző: dr. Palotás Béla 22

Alkalmazás Az ipar minden területén alkalmazzák. Minden anyag vágható. Acéloknál a 20 mm vastagságot érték el. Nagy pontosság érhető el. Hazánkban is széles körben alkalmazzák, 63 darab vágólézerről van tudomásunk. Hegesztés előadások Szerző: dr. Palotás Béla 23