Введение к работе
Актуальность темы. Промышленное применение лазеров, особенно в шшностроении и точном приборостроении, постоянно расширяется за счет шкальных энергетических и физико-механических свойств оптических лиловых генераторов и технологических процессов на их основе.
Успехи лазерной технологии по многих сложных операциях обработки, ірочнения и финишной доводки наиболее ответственных деталей іслопрслелили возможность экспериментальных исследований, а в дальнейшем едренне в практику алгоритма, методов и средств автоматизированной сборки делий и агрегатов.
Предпосылкой этого решения явились .j многочисленные эксперименты и ггоднки, позволившие оценить возможности лазерного излучения. Сначала в честве обрабатывающего инструмента, а затем как основного компонента оркн во многих ответственных операциях.
В диссертационной работе рассмотрены многочисленные аспекты ишенения лазерного излучения, сначала как простые частные методики, шводяшие к решению единичных задач: пайка, сварка, резка, прошивка верстин и так лалее, а затем как единый процесс лазерной сборки. - Однако соединение известных технологических операций с физическими онессами, возникающими под действием определенным образом ганизованной лазерной энергии, привели к решению более сложных спериментальных задач механики - к сборке деталей в определенной следовательности и ритме в одном цикле лазерного взаимодействия, то есть зерный луч превратился в инструмент сборки деталей.
В работе изложены принципы автоматизированной сборки гиюобменкикоп с использованием лазерной техники.
Для решения этой проблемы экспериментально и теоретически следованы алгоритмы лазерной, гиг.ролазерной и гидродинамической сборок, а <же эффекты в поверхностных метатлических и неметаллических исталлических пленках и сплавах соединяемых деталей.
Впервые для целей сборки исследован механизм лазерного іродинамнческого обострения в жидких металлических средах и дана оценка тости соединяемых деталей, например, точность закрепления трубок в трубной ске теплообменника.
Особенности лазерной сборки, а именно, быстротечность, гоматизированность, взаимосвязанность операций, потребовало новых подходов ілания автоматизированных средств в производственных условиях.
Поэтому в работе ра <работаны производственные модели лазерной сборки и манты оснастки для ее осуществления. Разработка осуществлялась "на іегатном заводе "Наука". Получены соответствующие рекомендации.
Актуальность и ценность данных исследований определяют серьезные эблемы, которые возникли у отечественных производителей, в частности, пщнонной и космической техники. .Ресурс американских теплообменников на
иорядок превосходит ресурс однотипных теплообменников, произведенных нашей стране. Это 50000 против 5000 летных часов по техническому паспорт (реальный эксплуатационный ресурс отечественных теплообменников, ка показала проверка произведенная в одной из наших строевых часіей, 150-50 летных часов и лишь 1 из партии простоял 800 летных часов).
Цель работы. Разработка экспериментальных методов и средст автоматизированной сборки теплообменников с использованием лазерной техник для достижения их эксплуатационного ресурса более 50 000 летных часов.
Разработать и исследовать алгоритм лазерной сборки детале теплообменников. Дать оценку характеристикам лазерною луча как инструмент автоматизированной сборки. Изучить явления образования сборочных соединени при лазерном, гидролазерном и гидродинамическом воздействии і поверхностные пленки, кристаллические поверхности и сплавы де гале: Исследовать механизмы сборки при явлениях обострения « кристаллах жидкостях. Экспериментально исследовать модели ла»ерішй сборки и оснастки ней. Разработать и внедрить в практику лазерные методы сбор» теплообменников на агрегатном заводе "Наука" п дать рекомендации і повышению их ресурса и эксплуатационной надежности.
Методы исследования. В работе использовались компьютерные мет; микросъемки, когерентной фокусировки, лазерной обрабожи. Мею; математической физики, методы дифференциального исчисления многофакторпого регрессионною анализа. Мез оды сопряжения; восстановлен и записи процессов взаимодействия при обрабоїке и упрочнении
Научная новизна. Впервые разработан и осуществлен на практике алюри экспериментальной автоматизированной лазерной сборки існлообмснннков использованием методов и средств лазерной техники, чю поншлило получиіь агрегатном заводе "Наука" изделие конкурентоспособное па шнадном рынке ресурсом более 50000 летных часов.
Для целей лазерной сборки исследованы: лазерный луч как ннсгрумс автоматизированной сборки; гндролазериые и гидродинамические эффекты жндкометалличеешх и кристаллических пленках, воишкающне на нопсрхпої деталей в местах сборки и обуславливающие использование явлення лаіерні обострения в жидкостях для закрепления деталей н автоматизированный котрі за качеством сборки; осуществлена экспериментальная сборка лепи теплообменника н разработка оснастки.
Практическая ценность работы. Разработаны экспериментальные меюлі средства автоматизированной сборки теплообменников, алгоритм лаіері сборки детален и узлов с использованием лаіерньїх, гплролаїернмх гидродинамических эффектов в сопрягаемых элементах собираемых деіалеіі именно, в жидкокристаллических поверхностных пленках, кристаллах и сплава:
Экспериментально исследовано и использовано для сборки іпдролаїер; обострение как способ прочного укрепления детален, «планы милели
разработана оснастка дпя лазерной сборки, послужившая основой авторских заявок на патенты и изобретения.
Разработанные методы и средства легли в основу процесса изготовления геплообмеппых аипаратоп, имевших наработку на отказ 50000 летных часов, что позволило сделать их конкурентоспособными на мировом рынке.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы были доложены на іау'шмх семинарах кафедры "МТ-3" МГТУ им. М.Э.Баумана и ИМАШ РАН, ЗсесоюзпоП конференции "Современные методы и средстпа уровпопешнваиия .іаїшш и приборов" (Воронеж, 1989), Всесоюзной научно-технической (онференнни по экспрементальным методам о механике деформированного вердого тела (Калининград 1988), а также . а Рыбинском Моторостроительном :аводе, г. Рыбинск.
Публикации. Основные результаты исследований были опубликованы в іаботлх(І) * [14].
Структура и объем работы. Диссертация, общим объемом 128 (пшииописных страниц, состоит из введения, 5 разделов и выводоп по каждому азделу и заключения. Основной текст изложен на 115 страницах машинописного екста н включает 6 таблиц, 36 рисунков, 6 фотографий. Список литературы одержит 144 наименования, из них 14 на иностранных языках.