- •Основы электротехнологии
- •Иваново, 2011 Литература
- •1 Введение. Классификация электротехнологических установок
- •2 Лазерные установки Введение
- •Классификация лазеров
- •2.1 Теоретические основы лазерных установок.
- •2.1.1 Физические явления при получении лазерного излучения.
- •Возбужденное состояние
- •Невозбужденное состояние
- •2.1.2 Принцип получения лазерного излучения
- •2.1.3 Методы создания инверсии населенности
- •2.1.4 Оптические резонаторы
- •Виды и условие устойчивости оптических резонаторов
- •Резонансные частоты и размер пучка излучения.
- •2.1.5 Свойства лазерного излучения.
- •2.1.6 Принцип действия, устройство и параметры твердотельных лазеров. Устройство и работа твердотельного лазера
- •Лазер на рубине.
- •Неодимовый лазер.
- •2.1.7 Принцип действия, устройство и параметры газовых лазеров.
- •Газостатические молекулярные лазеры.
- •Устройство и работа газостатического лазера
- •Излучатели с конвективным охлаждением рабочей смеси.
- •Электроаэродинамические лазеры
- •Электроионизационные лазеры.
- •2.1.8 Накачка электрическим разрядом.
- •2.1.9 Полупроводниковые лазеры.
- •Устройство полупроводникового лазера
- •2.2 Инженерные основы лазерных технологических установок. Введение
- •2.2.1 Требования к промышленным и технологическим лазерам и лту
- •2.2.2 Схемы и конструкции лту на базе твердотельных лазеров.
- •2.2.3 Лту на основе газоразрядных лазеров с диффузионным охлаждением (лдо).
- •2.2.4 Лту на основе газовых лазеров с конвективным охлаждением (быстропроточные лазеры- бпл).
- •2.2.5 Электрические схемы высоковольтных источников питания Источники питания лазеров импульсного действия
- •Источник питания с индуктивным накопителем энергии
- •Источник питания с ёмкостным накопителем энергии
- •Источник питания с управляемым током зарядки
- •Источники питания лазеров непрерывного излучения
- •Источники питания современных высоковольтных технологических лазеров.
- •Конструкция преобразователя напряжения
- •2.2.6 Оптические системы формирования лазерного излучения в технологических установках
- •3. Электроплазменные технологические установки
- •3.1 Классификация электроплазменных процессов.
- •3.2 Способы осуществления электроплазменных процессов.
- •3.3 Устройство и принцип действия электроплазменных установок
- •3.4 Конструкция плазмотронов
- •Характеристики плазмотронов.
- •4. Ускорители заряженных частиц и их применение
- •4.1. Назначение и классификация ускорителей заряженных частиц
- •4.2. Конструкция и принцип действия ускорителей
- •4.3. Применение ускорителей
3. Электроплазменные технологические установки
3.1 Классификация электроплазменных процессов.
Электроплазменные процессы по использованию плазмы разделяются на три типа.
1 тип. Использование плазмы как источника световой или лучевой энергии. К этому типу относят следущие технологические процессы
– соединение материалов: сварка и пайка.
– обработка поверхности материалов и изделий: наплавка, напыление, формование, резка, строжка, полировка, насыщение поверхностного слоя металла(азотирование, обработка камня, бурение горных пород).
– улучшение физико-химических свойств материалов: переплав, зонная плавка, выращивание монокристаллов, плазменное дуговое рафинирование металлов.
– получение качественных материалов: плавка, сферических и ультрадисперсных порошков.
– использование плазмы в качестве источника мощного излучения.
2 тип. Использование плазмы источника заряжения частиц. Это плазмохимические процессы с использованием равновесной и неравновесной плазмы: получение ацетилена, окислов азота, плазменный электролиз, плазмохимическое получение ультрадисперсных порошков (нитритов, оксидов), восстановление металлов из руд.
3 тип. Использование плазмы как источника механической энергии. В этом случае используется движущая сила электрического разряда в в плазменных ускорителях и двигателях. Они применяются для имитации аэродинамических полей ракет, входящих в атмосферу. А также в качестве двигателей в космическом пространстве совместно с солнечными или ядерными источниками питания.
По способу воздействия плазменного потока на обрабатываемый материал электроплазменные технологические процессы разделяют на 3 группы
1. Технологические процессы с воздействием плазменного потока на обрабатываемый материал:
– плазменная сварка, имеет преимущества по сравнению со обычной дуговой сваркой: улучшает качество сварного шва за счет более глубокого проплавления и меньшей ширине шва, повышается скорость сварки, уменьшается зона термического влияния.
– плазменная наплавка – этот процесс похож на процесс сварки. При плазменной наплавке получают жаростойкие, износостойкие, защитные покрытия.
– плазменная резка, строжка, выборка полостей, полировка, оплавление поверхности, обработка камня, бурение горных пород. Производительность повышается до 6 – 8 раз по сравнению с обычными материалами.
– плазменно-дуговая плавка – имеется преимущество по сравнению с обычными методами: высокая стабильность процесса, простота и гибкость технологического процесса, возможность использования различных сред и исходных материалов, минимальные потери легирующих присадок, легкость управления технологическим процессом.
– переработка руд и концентратов.
При воздействии плазменного потока на материалы происходит восстановление окислов металлов с образованием окислов углерода и паров металла. Пары металла затем конденсируются.
2. Технологические процессы с вводом материала в плазменный котел.
– процессы с осаждением исходного материала: наплавка, напыление, формование изделий, выращивание монокристаллов, переплав. В этих процессах исходный материал в виде порошка, гранул, проволоки, прутков, брикетов, вводится в плазменный поток, разогревается и распыляется, а затем разогретые частицы материала осаждаются.
– процессы с охлаждением исходного материала: сфероидизация (скругление частиц) и диспереизация (изменение исходного размера частиц) порошков.
– процессы с закалкой исходного материала .
3. Процессы нагрева и догрева газов.
К ним относятся создание высокоскоростных плазменных потоков для использования в космонавтике и ракетной технике.