ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ БЛОКА

Модель источника питания - 730F/I.

- максимальная амплитуда выходного тока: 500 А;

- диапазон регулировки амплитуды выходного тока: от 50А до 500 А;

- максимальная энергия в импульсе длительностью 10 мс на лампе: не менее 1500 Дж;

- средняя мощность подводимая к лампе накачки: не менее 5 кВт;

- максимальная частота повторения импульсов тока: не менее 100 Гц;

- диапазон изменения длительности импульсов тока: от 0,25 до 20 мс (при управлении с передней панели - от 0,25 до 10 мс) ;

- временная дискретность изменения амплитуды выходного тока (подача управляющих импульсов от компьютера): 50 мкс;

- сила тока дежурной дуги: 0,9 А ± 0,1 А;

- питание источника осуществляется от трехфазной четырех проводной сети переменного тока напряжением 220/380 ± 22/38 В и частотой 50-60 Гц. Потребляемая мощность не более 7,5 кВт;

- время установления рабочего режима после включения источника питания: не более 2 мин;

- время непрерывной работы источника питания - не менее 8 часов.

- источник питания должен эксплуатироваться в стационарных условиях при температуре окружающей среды от плюс 1°С до плюс 40°С и относительной влажности до 90% без конденсации влаги на элементах источника питания. Атмосферное давление должно быть не менее 75 кПа;

- габаритные размеры и масса источника питания модели 731F/I:

блок питания 730/БП - 480x620x265 мм, 30 кг;

блок управления током разряда 730/БР - 480x620x265 мм, 35 кг.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЛАЗЕРА

2.1. Длина волны излучения: 1064 нм.

2.2. Режим генерации многомодовый.

2.3. Режим работы: импульсно-периодический.

2.4. Угловая расходимость излучения по уровню 1/е², не более 15 мрад.

2.5. Диаметр пучка излучения в ближней зоне: 6,3 мм.

2.6. Длительность лазерного импульса по уровню 0.5: 0,5 – 10 мс.

2.7. Энергия лазерного импульса без пассивного затвора: до 20 Дж.

2.8. Частота повторения импульсов лазерного излучения: регулируемая до 50 Гц.

2.9. Максимальная средняя мощность излучения: 100 Вт.

2.10. При работе с  пассивным (фототропным) затвором YAG-Cr⁴⁺: генерирует цуг импульсов длительностью ~15 нс.

2.11. Количество импульсов в цуге: до 12 шт.

2.12. Энергия лазерного импульса на основной частоте: до 180 мДж.

2.13. Потребляемая мощность (220В, 50Гц): не более 7,5 кВ^.А.

2.14. Расход водопроводной воды под давлением 0.06 МПа: 5 л/мин.

Подробное описание лазера«Буран» и инструкция по эксплуатации источника питания 730F находится на рабочем месте оператора, с которой необходимо ознакомится при первом включении ЛТК ИПТТЛ-50.

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

Опасность при работе с лазером представляет излучение на выходе излучателя и высокое напряжение внутри блока питания, на его выходных разъемах и клеммах лампы накачки.

В процессе эксплуатации лазера должны соблюдаться правила техники безопасности по работе с лазерами третьего класса опасности и электроустановками с напряжением свыше 1000В.

К работе с лазером допускаются лица изучившие настоящее описание, достигшие 18 лет и ознакомленные с правилами техники безопасности при работе с лазерным излучением и высоким напряжением.

Недопустима работа с лазерным излучением без защитных очков, снабженных оптическими фильтрами, которые поглощают вредное для человека излучения лазера λ=1.064 мкм и вторичное ультрафиолетовое излучение от лампы накачки.

Недопустимо попадание в глаза или незащищенные участки тела прямого излучения лазера, а также излучения отраженного от зеркальной или диффузно рассеивающей поверхности.

Запрещается работа без заземления станины излучателя и стойки питания.

Запрещается работа с излучателем без верхней крышки корпуса.

Запрещается работа с источником питания со снятыми крышками.

Запрещается включение источника питания без подсоединения импульсной лампы.

При подключении или отключении импульсной лампы, источник питания должен быть отключен от питающей сети. Перед выполнением этой операции необходимо убедиться, что конденсаторы в источнике питания полностью разряжены и на соответствующих клеммах источника питания отсутствует напряжение.

Запрещается производить какие-либо действия с кабелями источника питания при работающем источнике питания.

Запрещается эксплуатация источника питания с неисправностями.

Техническое обслуживание и ремонт источника питания должны производиться людьми, имеющими соответствующий допуск по технике безопасности к работам с высоким напряжением. При проведении любых работ, связанных с техническим обслуживанием или ремонтом, источник питания должен быть отключен от сети.

Запрещается прикосновение к токоведущим проводам и элементам источника питания после его отключения от сети в течение 5 минут.

3.4. Овладение навыками работы с ПО, управляющим ЛТК ИПТТЛ-50

В настоящей работе реализован только ручной режим работы ЛТК, поэтому овладения навыками работы с ПО не требуется.

3.5. Экспериментальное изготовление и сварка учебных деталей из разных материалов

Ручной режим работы

Оптико-механическая схема экспериментальной установки приведена на рис. 9, а её внешний вид на фотографии 3.

Основным блоком оптико-механической системы является оптическая система СОК-1(система оптическая комбинированная). Она позволяет производить фокусировку лазерного излучения на поверхность свариваемого образца и производить визуальное наблюдение за процессом сварки. Юстировка оптической системы СОК-1 производится специальными винтами в трех плоскостях таким образом, чтобы оптическая ось лазера совпала с оптической осью системы СОК-1. Луч лазера проходит через телескопическую систему (расширитель пучка) 4, состоящую из линз 4.1 и 4.2, поворотное зеркало 5 и фокусируется объективом 6 в круглое пятно на поверхность свариваемых деталей зафиксированных на предметном столике. Оптический канал визуального наблюдения состоит из поворотного зеркала 7, фильтра 8, масштабной шкалы и окуляра. Наблюдение за местом фокусировки лазерного излучения ведется через окуляр оптической системы СОК-1 или с помощью Web-камеры на мониторе персонального компьютера. Для лучшей видимости область сварки необходимо подсветить вспомогательной лампой. Регулировка размера пятна, а значит и плотности потока излучения осуществляется перемещением взаимного положения линз 4.1 и 4.2 телескопа. Фокусирующий объектив 6 позволяет регулировать размер лазерного пятна в пределах от 1 до 6 мм, если линза объектива имеет фокусное расстояние равное 100 мм.

Рис. 9. Оптико-механическая схема экспериментальной установки.

1 – выходное зеркало резонатора, 2 – квантрон, 3 – «глухое» зеркало резонатора, расширитель пучка, 5 – фокусирующая линза, поворотные зеркала.

Фото. 3. Внешний вид экспериментальной установки

Перемещение свариваемых деталей вдоль линии сварки осуществляется перемещением предметного столика с помощью соответствующих маховиков. При этом необходимо сначала настроить линию лазерной сварки по контуру детали, используя перекрестье окуляра при выключенном лазерном излучении. Фиксация деталей производится с помощью специальных зажимов.

Порядок включения ЛТК ИПТТЛ-50

1. Включить освещение аудитории с помощью выключателя, расположенного на стене около входной двери (перевести все переключатели в положение «Вкл»).

2. Открыть кран подачи воды во внешний контур охлаждения (расположен внутри облицовки стены рядом с ЛТК «Буран»). Убедиться в штатном режиме подачи воды (нет подтеков в соединениях подводящих шлангов).

3. Открыть кран подачи воздуха в область взаимодействия лазерного излучения с материалом (расположен ниже крана подачи воды). Подачу воздуха необходимо отрегулировать. Напор воздуха не должен быть очень сильным.

4. Включить настенный пускатель(утопить белую кнопку).

5. При работе с управляемой формой импульса генерации от ПК. Включить УПС, затем ПК и загрузить управляющую программу.

6. При работе с импульсами прямоугольной формы (в ручном режиме) УПС и ПК можно не включать.

7. Нажать кнопку «ПУСК» расположенную на передней панели в верхней части  БП (зеленая кнопка). После срабатывания контактора включится подсветка кнопки и начнет работать помпа устройства охлаждения.

8. Ключ «Power» среднего блока в стойке повернуть в положение «On». При этом загорятся три зеленых светодиода (индикаторы фаз) и светодиод «Simmer» сигнализирующий о наличии дежурной дуги в лампе накачке. В случае свечения красного светодиода «Fault» нажмите кнопку «Reset» и светодиод «Fault» должен погаснуть.

9. Установите требуемое значение тока и длительности импульса накачки с помощью потенциометров «Pulse Current» и «Pulse Length»соответственно. Частота следования импульсов тока накачки задается поворотом ручки потенциометра «Pulse Rate».

10. После включения тумблера «ON» на лицевой панели блока питания лазер начинает генерировать световые импульсы.

Внимание! Перед включением лазера оператор должен надеть защитные очки.

1. Прекращение работы лазера осуществляется нажатием кнопки «OFF».

2. Блок питания отключается поворотом ключа «Power», а стойка питания нажатием кнопки «СТОП». Временной интервал между поворотом ключа и нажатием кнопки «СТОП»должен бытьне менее 5 секунд

3. Аварийное отключение лазера производится нажатием кнопки «Авария» расположенной на лицевой панели в верхней части блока питания.

Порядок выполнения работы:

1. Выберите в соответствии с экспериментальными заданиями свариваемые детали. Номер выполняемого задания определяется преподавателем или инженером обслуживающим ЛТК ИПТТЛ-50.

2. Определите положение фокуса объектива лазерной системы и линию сварки учебных образцов.

3. Зафиксируйте свариваемые детали из первого экспериментального задания на предметном столике таким образом, чтобы линия сварки совпадала со свариваемым контуром.

4. Изменяя параметры лазерного излучения (длительность импульса генерации, силу тока накачки, плотность мощности лазерного излучения, частоту следования импульсов генерации), подберите режим сварки, при котором сварной шов будет наиболее прочным и однородным.

5. Аналогичным образом выполняется следующее экспериментальное задание.

6. Количество выполняемых экспериментальных заданий должно быть не менее трех.

Варианты экспериментальных заданий:

1) Лазерная сварка двух стальных деталей по прямой линии встык.

2) Лазерная сварка двух стальных деталей по прямой линии внахлест.

3) Лазерная сварка цветных металлов (сварка углов у вырезанной и согнутой коробочки).

4) Лазерная сварка по прямой линии внахлест и встык разнородных металлов (сталь – латунь).

5) Лазерная сварка с Ni проволокой стальных пластин внахлест.