Пристрій для нанесення аморфних шарів на поверхню металевих виробів

Реферат: Пристрій для нанесення аморфних шарів на поверхню виробу, який утримує лазер, систему лінз, аморфізований матеріал у вигляді плівки, яку розташовано над поверхнею заготовки, та стіл для її розміщення, причому плівку нанесено на основу оптичного клину, розташованого над поверхнею заготовки, довжиною, рівною довжині оброблювальної поверхні заготовки, на яку наносять шар аморфного матеріалу, причому його основа паралельна оброблювальній поверхні, а лазер з системою лінз розташовані зі сторони клина меншої товщини. UA 103154 U (54) ПРИСТРІЙ ДЛЯ НАНЕСЕННЯ АМОРФНИХ ШАРІВ НА ПОВЕРХНЮ МЕТАЛЕВИХ ВИРОБІВ UA 103154 U UA 103154 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до обладнання технологічних операцій лазерної обробки. Відомий пристрій для отримання аморфних керамічних матеріалів або сплавів металів, який містить лазер, систему лінз та автоклав високого тиску для розміщення заготовки при її опроміненні, а також систему із двох пуансонів для ударного охолодження заготовки після лазерного нагріву. [1] Недоліками відомого пристрою є складність реалізації вибраного метода аморфізації, а також неможливість обробки складних за формою та габаритних заготовок. Найбільш близьким до корисної моделі є пристрій для нанесення аморфних шарів на поверхню виробів, який утримує лазер, систему лінз, аморфізуємий матеріал у вигляді плівки, яку розташовано над поверхнею заготовки, та стіл для її розміщення. [2] Недоліком відомого рішення є формування аморфного шару у вигляді системи окремих зон, яка створюється внаслідок періодичного (між імпульсами) відносного зміщення заготовки та лазерного променя і потребує декількох імпульсів для реалізації операції. Задачею корисної моделі є підвищення якості та продуктивності нанесення аморфних шарів за рахунок формування доріжки із аморфних зон на поверхні заготовки. Поставлена задача досягається тим, що в пристрої для нанесення аморфних шарів на поверхню металевого виробу нанесено плівку на основу оптичного клина, розташованого над поверхнею заготовки і довжиною, рівною довжині оброблювальної поверхні заготовки, на яку наносять шар аморфного матеріалу, причому його основа паралельна оброблювальній поверхні, а лазер з системою лінз розташовані зі сторони клина меншої товщини. Робота пристрою пояснюється на кресленні, де промінь 3 від лазера 1 після перетворення системою лінз 2 направляється на бокову грань клина 4, нахиленого під кутом, який визначається за рівнянням: φ0=arcsin(nc/nкл) за умови забезпечення ефекту повного внутрішнього відбиття, що потрібно для повернення його в тіло клина. Пристрій для нанесення аморфних шарів на поверхню металевих виробів працює наступним чином. Заздалегідь вибраний для нанесення на поверхню виробу матеріал 5 (схильний до 6 аморфізації при швидкості охолодження менше 10 К/с) наносять (наприклад, електролітичним осадженням) на поверхню основи оптичного клина 4, розміри якого вибирають із наступних міркувань: довжина основи повинна збігатися з довжиною аморфного покриття 6 на заготовці 7, найменша товщина вибирається із умови нанесення суцільного шару (без пропусків) по поверхні заготовки. При обробці частина імпульсної енергії випромінювання поглинається шаром 5 матеріалу, нанесеного на основу клина 4, так як для цієї пари - "матеріал клина - метал" кут набагато більший. Випаруваний метал буде перенесений ударною хвилею в сторону поверхні заготівки 7, де, охолоджуючись, формує аморфний шар 6. По мірі видалення шару 5 відновлюється ефект повного внутрішнього віддзеркалення в тілі клина 4 та залишок імпульсної енергії віддзеркалюється у сторону зовнішньої поверхні клина 4, де, на основі того ж ефекту, віддзеркалиться у сторону покритої основи і т.д., до повного використання енергії імпульсу. В результаті такої конструкції оптично прозорого елемента досягається поставлена задача: повністю використовується імпульс лазерного випромінювання та вся поверхня виробу покривається практично протягом одного імпульсу. При цьому, збільшення відстані між центрами нанесених зон лазерного випромінювання на основі клина 4, покритого шаром 5 матеріалу, що наноситься, компенсується розбіжністю пучка лазерного випромінювання, яка забезпечується системою лінз 2. Енергетичні характеристики лазерного променя повинні забезпечувати режим інтенсивного випаровування матеріалу при його найбільшому розмірі на основі клина 4. Задня малоінтенсивна частина імпульсу механізмом віддзеркалення пучка всередині клина відводиться із зони опромінення та не впливає на нанесений шар. Як матеріал, схильний до аморфізації, був використаний сплав Fe 60B40, що має високі 5 °C магнітні властивості. Критична швидкість охолодження сплаву для його аморфізації -5*10 /с суттєво перекривалась швидкістю охолодження, що досягалась, при вибраному механізмі нанесення. Для виготовлення клина, використано скло марки СТФ. Розміри клина (позначено на кресленні) δmin=2 мм, b=10 мм, α=1; ε=30; δmax=3,2 мм, де δmin - найменша товщина клина; α кут між основою та протилежною гранню; ε = кут бокової грані, що забезпечує ввід лазерного випромінювання у тіло клина; δтах = найбільша товщина клина. Як джерело випромінювання використовувався випромінювач технологічної установки "Квант-16". 1 UA 103154 U 5 Час обробки одної головки (ширина доріжки - 2 мм, довжина - 10 мм) склав 0,001 с (тривалість імпульсу). Товщина аморфного шару - 0,02 мм. 1. Патент РФ № 2031169 С1 МПК С22С 1/02, С04В 35/64 3 2. А.с. 1520889 СРСР, МКІ С23С 14/00. Спосіб легування поверхні металевої деталі [Текст] заявл. 28.12.1987 р. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 10 15 Пристрій для нанесення аморфних шарів на поверхню виробу, який утримує лазер, систему лінз, аморфізований матеріал у вигляді плівки, яку розташовано над поверхнею заготовки, та стіл для її розміщення, який відрізняється тим, що плівку нанесено на основу оптичного клину, розташованого над поверхнею заготовки, довжиною, рівною довжині оброблювальної поверхні заготовки, на яку наносять шар аморфного матеріалу, причому його основа паралельна оброблювальній поверхні, а лазер з системою лінз розташовані зі сторони клина меншої товщини. Комп’ютерна верстка О. Рябко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2