Электрон нурли, лазерли ва ионли қизитиш - Физика - Презентации

Информация о документе

Цена	3000UZS
Размер	1.2MB
Покупки	0
Дата загрузки	27 Август 2025
Расширение	pptx
Раздел	Презентации
Предмет	Физика

Электрон нурли, лазерли ва ионли қизитиш

Купить

ЭЛЕКТРОН НУРЛИ, ЛАЗЕРЛИ ВА ИОНЛИ ҚИЗИТИШ

Режа: 1. Умумий характеристикаси 2. Электрон нурли қизитиш 3. Лазерли қизитиш 4. Ионли қизитиш 5. Таъминлаш манбалари

Электрон-нурли, лазер ва ионли қизитиш-қизитишнинг махсус турлари бўлиб, кўпчилик холатларда жараёнлар технологиясини анчагина ўзгартиради. Улар табиатига кўра бир-биридан фарқ қилади, лекин умумий томонлари хам бор: қувватни юқори концентрацияси, энергияни юзадан узатилиши, бу эса унинг қўлланиш сохаларини белгилаб беради (пайвандлаш, кавшарлаш, тешикларни ёпиш, юзага иссиқлик ишлови бериш ва бошқалар); металларнинг физик-кимёвий хоссаларига ва структурасига таъсир кўрсатиш; ускуналарнинг мураккаблиги таъминлаш манбаларининг умумий принципда эканлигидир. Қизитишнинг баъзи бир усулларидаги қувват зичлиги, Вт/м 2 Пайвандлаш: газли 5  10 8 электр 10 9 Қизитиш: электрон нурли 5  10 13 лазерли (узлуксиз режимда) 5  10 12 -10 15 (импульс режимда) 10 22

Электрон-нурли қизитиш чуқур вакуумда қизитилган катоддан ажраладиган электрон нурлари (боғлами) ёрдамида амалга оширилади. Технологик жараён учун электрон нурлари (боғламини) ҳосил қилувчи қурилма электрон пушкаси деб аталади. Пушканинг қизиган катодидан ажраладиган электронлар тезлаштирилади ва электр майдони ёрдамида фокусланади. Электр майдонида электронга F=eE куч таъсир этади, унинг таъсирида у тезлашади ва eU m W e   2 2 1  энергияга эга бўлади , бунда m e ,  ва e - электроннинг массаси , тезлиги ва заряди ; U - тезлатувчи кучланиш .

Электр майдонида харакатга келтирилган электронлар оқими қизитиладиган материал томонга харакат қилади, у билан тўқнашиб тормозлашади ва уларнинг кинетик энергияси иссиқликка айланади. Электронлар энергияси газлар молекуласида тарқалиб кетмаслиги учун, электрон оқими вакуумда 10 -2 -10 -3 Па босим остида ҳосил қилинади. Қўлланиш сохасига кўра электрон нурли ускуналарнинг тезлатувчи кучланиши 15-20 дан 100-200 кВ гача ўзгаради. Кучланиши U=20...30 кВ ли электрон нурли ускуналар кўпроқ тарқалган. U>20 кВ да металл юза билан тўқнашган электронлар нафақат иссиқлик, балки рентген нури ажратади, бу эса махсус химоя чоралари кўришни талаб қилади. Материал билан электрон тўқнашган жойда ажраладиган қувват Р=UI  , бунда I-оқимнинг ток кучи;  -ФИК. Р нинг қиймати ҳажм бирлигида 10дан-1000 кВт гача

Электрон нурли қизитишнинг асосий технологик хусусиятлари қуйидагича: қувватнинг юқори концентрацияси; материалларнинг вакуумда қизитилиши натижасида пайвандлаш ва бошқа жараёнларнинг юқори сифати таъминланади (бу кимёвий актив моддалар учун жуда зарур); қувватни охиста ростлаш мумкинлиги; нурнинг материал кичик ўлчамли юзасига таъсир эта олиши мумкинлиги (микродеталларда нозик қизитиш операцияларини бажариш имконияти яратилади). Электрон-нурли қизитишнинг камчиликлари қуйидагича: чуқур вакуумнинг зарурлиги; рентген нурлари мавжудлиги учун хизмат кўрсатишнинг ўта хавфлилиги; ускунанинг баланд нархи ва хизмат кўрсатишининг мураккаблиги. Шунинг учун электрон-нурли қизитиш бошқа усуллар билан технологик операция бажаришни иложи бўлмаса ёки керакли эффектга эришилмаса: молибден, вольфрам, ниоб

Электрон пушка электрон оқимини ҳосил қилувчи электрон- оптик системадан (ЭОС), оқимни ўтказувчи системалардан иборат. ЭОС билвосита қизитувчи катод (катоднинг ҳарорати 2300..2500К) ва аноддан тузилган. Электрон оқимини ўтказувчи система электрон боғламини белгиланган қонуният бўйича керакли нуқтагача етказилишини таъминлайди. 1.-расм. Аксиал пушкали электрон нурли пайвандлаш ускунасининг схемаси.

Электрон-нурли ускунанинг технологик вазифаси электрон нурини ҳосил қилиш хусусиятларига кўра электрон пушкалари аксиал, радиал, тешикли каби турларга бўлинади. Кўпроқ технологик операцияни бажариш имкониятига эга бўлган аксиал ускуна кенг тарқалган (1-расм). Электрон манбаи бўлиб, ёрдамчи катод 1 (вольфрам спирал) орқали қизитиладиган асосий катод хизмат қилади. Ёрдамчи электродга асосий катодга нисбатан манфий потенциал узатилади. Асосий катод бир вақтнинг ўзида электрон нурини дастлабки тарзда ҳосил қилувчи фокусловчи электрод бўлиб хизмат қилади. Электр майдонида тезлатилган электрон оқими аноднинг диафрагмаси 3 орқали кейин эса тезликни пасайтирмай фокусловчи магнит линзалар (соленоидлар) 4 ва 6 орқали ўтади. Линзалар орасига тарқалиб кетаётган электронларни тутиб олувчи вольфрам диаг

Электрон- нурли эритиш ва кристаллаш Бўшлиқ- вакуумда материални электрон нур билан эритиб- совутиш натижасида рафинирлаш, яъни ҳар қандай техник маҳсулотни бегона қоришмалардан тозалаш, жараёни бажарилади (2-расм). Пўлатга 10  10 3 Па босимда шундай ишлов берилса эритмадан водород H 2 , карбон оксиди CO 2 ва азот N 2 чиқариб юборилади Бу жуда катта иқтисодий самара бергани учун металлургияда кенг қўлланилади. Айниқса ярим ўтказгич материаллар: кремний ва германийни эритиб кристалланса, катта ўлчамли 60  150 мм диаметрли ва узунлиги 0,5  1,5 м монокристалл таёқчаларини олиш мумкин. Бундай материаллар интеграл схемаларнинг асоси ҳисобланади. Бундай жараён томчилаб эритиш деб юритилади.

2-расм. Электрон-нурли эритиш ва кристаллаш схемалари79 - расм

Юпқа металл пардаси ёки зар қоғозини олиш имконини берадиган электрон нур қурилмасининг чизмаси 3,а-расмда келтирилган. Унда: 1-электрон тезлатгич; 2-эритилувчи материал; 3-қозон; 4-эриган материал; 5-узлуксиз совутилувчи ва айланма ҳаракатлантирилган цилиндрлар жуфти; 6-эриган металл оқими; 7-олинган юпқа металл пардасидир. Эритилган материалдан донача (гренуль), керак ўлчамли майда бўлакчалар, олиш қурилмаси 3,б-расмда келтирилган. Ундаги асосий қисмлар юқоридагига ўхшаш бўлиб, фарқи: 5-сиртида чуқурчалар бўлган тез айланувчи металл цилиндр, 8-эритилувчи донача материални сирпантириб узатгич, 9-олинган бир хил шакл-ўлчамли материал доначалари, 10–лентали транспортёр.

3-расм. Электрон-нурли кристаллаш схемалари80- расм

Электрон нурида материални буғлатиб сирт қоплаш. Вакуумда буғлатиш усулида сирт қопламаларининг юпқа пардалари олинади. Электрон нури буғланувчи материални бевосита қиздириб буғлатса, бошқа усулларда эса қозонча (тигель) ёки идиш ичида материал қиздириб, эритиб, сўнгра буғлатилади. Бўшлиқ олишга мўлжалланган вакуум қобиғи 1 ичида буғ олиниши мўлжалланган материал 2 сув билан совутиладиган товоқча 3 га солинган ҳолда бўлади (4-расм). 4 –расм.Электрон- нурли буғлатиб сирт қоплаш схемаси

5-расм. Электрон-нурли сирт қоплаш схемаси Аа 82- расм А Б

Электрон нурида пайвандлаш . Электрон нурида пайвандлаш жараёни электроннинг кинетик энергияси ҳисобига икки уланувчи деталларнинг чекланган пайванд чок қисминигина эритиб, сўнг қотганда бирикиб қолишига асосланган. Бу пайвандлаш усулининг афзаллиги жуда катта қувватни электрон нури орқали пайвандлаш ҳудудига етказиб беришдадир. Яна чок атрофнинг куйиб кетиши камаяди. Вакуумда эса электрон нури билан кимёвий фаол материалларни пайвандлаш мумкин. Электрон нури энергиясининг йўқотилиши 0,5  2% дан ошмайди. Электрон нури билан чуқур эритиб-пайвандлаш жараёни олиб борилади. Пайванд чокининг чуқурлиги энига нисбатан бир неча марта катта бўлиши мумкин. Бу мустаҳкамликни оширади. Пайванд чокининг чуқурлиги электрон нурининг тезлатувчи кучланишига боғлиқ. Зангламас пўлатни v  3 мм/с тезликда қув

Жараёнлар Энергия, МэВ Доза, Грей Полиэтиленни тўрлаш 0,3  4 10 5 Полимердан термоўтиргич тайёрлаш 0,3  4 10 4  10 5 Лаксимон қопламани қуритиш 0,15  0,5 10 4  10 5 Текстил материалларини сифатини ошириш 0,3  1,5 10 2  10 4 Шиша пластик ясаш 0,5  1 10 4  10 5 Каучукни вулканлаб пишириш 0,5  1,5 10 4  10 5 Медицина жиҳозларини стерилизациялаш- микробларини йўқотиш 1  10 2,5 10 4 Оқова cувларни тозалаш ва стерилизациялаш ишловини бериш 0,5  4 10 3  10 4 Донларни дезинсекциялаш -зарар- кунанда ҳашаротлардан тозалаш. 0,5  2 5 10 4Электрон нур таъсири билан олиб бориладиган асосий кимёвий жараёнлар

1 Грей миқдоридаги ютилган ионловчи нур дозаси 1 кг материал томонидан 1 кДж энергияни ютилишига тенг. Полиэтилен тезлатилган электрон билан нурлатилгач, унинг чўзилиш мустаҳкамлиги 14  15 МПа дан 70  90 МПа га ошади, ҳамда температура чидамлиги 80  90 0 С дан 160  200 0 С га кўтарилади. Электрон нури билан ўлчамли ишлов бериш. Солиштирма энергия зичлиги жуда катта 10 8  10 10 Вт/м 2 бўлган электрон нур таъсирида материалнинг буғланиш тезлиги ва буғнинг босими шундай катталикка эга бўладики, барча эриган материал ишчи ҳудуддан улоқтириб ташланади. Электрон нури билан ёпиқ ва очиқ тешикларни пармалаш, тешик кўндаланг кесимининг исталган шаклини ва берилган ўлчамини олиш мумкин. Тешик очишда ҳосил бўлган иссиқлик материалнинг тешик атрофидаги қисмини физикавий хусусиятини ўзгартириб юбо

Иссиқлик билан ишлов бериш. Электрон нури билан сиртга иссиқлик ишловини бериш юпқа сирт қатламида структурани такомиллаш, қаттиқлиги ва ишқаланишга чидамлигини оширишда ишлатилади. Жумладан, медицина пичоғида қаттиқ кесувчи қиррали қатлам олиш ва мағизини юмшоқ эластик холатда сақлаб қолиши пичоқнинг синишини камайтиради. қатлам қалинлиги 100  10 нм. Кўпинча шиша ва керамика каби диэлектрик материал сиртига ётқизилган металл қатламига иссиқлик ишлови бериш талаб қилинади. Жумладан, тагликка зарар етказмай маълум сиртдан қатламни олиб ташлашда қўлланилади. Электрон нури билан буғлатиб, сиртда диэлектрик, ярим ўтказгич ва электр ўтказувчан қатламлар олиш ва нурлатиб негатив ва позитив расмли лак қатламларини олиш, фото сезгир қатламни қорайтириш, қатламнинг флюоресцент-иккиламчи нурланиш х

Лазерлар (оптик квант генераторлари)- юқори когерентлик, қисқа йўналтирилганлик, қувватнинг юқори концентрацияси, монохроматикликнинг юқори даражаси, фокусланиш хусусиятига эга бўлган оптик нурланиш манбаидир. Лазер нурланиши индукцияланади. Уларни ташқи энергия манбаи томонидан қўзғатилган оптик актив моддаларнинг атом ёки молекулалари таратади, электронлар қўзғалиш натижасида янада юқори энергетик даражага ўтади, кейин эса дастлабки холатга қайтиб қўзғатувчи фотонлар энергиясининг йўналиши, частотани, фазаси ва қуйидагиларга ўхшаш квантлар тўдаси кўринишида олинган энергияни узатади. Электронни юқори энергия даражасидан пастгисига ўтиш энергияси Планк қонуни билан аниқланади : h Е Е Е     1 2 , бунда Е 2,Е 1-ўтиш бўладиган даражалар энергияси: h =6,62 10 -34 Дж/С -Планк доимийси; 

Лазерлар узлуксиз ва импульс режимларида ишлайдилар. Биринчиси нурнинг қуввати билан, иккинчиси қуввати, импульслар давомийлиги ва энергияси, шунингдек импульслар такрорланиш частотаси билан характерланади. СО 2 -лазер узлуксиз режимда 10-10 12 Вт қувватга, импульс режимида 10 6 - 10 9 Вт қувватга эга бўлиб, импульслар давомийлиги 1....10 мкс, частотаси 25...100 Гц, ФИК 8...30% . Асосан импульс режимида ишловчи ярим ўтказгичли лазерлар анчагина юқори ФИКга (50...60%) эга. 11-расм. СО 2 да ишловчи газ лазерининг тузилиш схемаси: а-бир трубали; б- кўп трубали.

Лазер нурда қиздириш. Лазер нурнинг қиздириш имконлари элекрон нур ҳамда плазмага нисбатан анча кенгроқдир. Аммо лазер қурилмаси фойдали иш коэффициенти η нинг кичиклиги, бақувват ОКГ қурилмасининг мураккаблиги ва қимматлиги туфайли катта энергия талабли жараёнларда ишлатилмайди. Сиртга иссиқлик (термо) ишлов бериш жараёни лазер нур билан ҳам бажарилади, аммо сиртнинг айрим зарур қисмигина қиздирилади ҳамда истаган муҳитда совитилади. Масалан, сув, ҳаво, мой ва бошқа муҳитларда совитилади. Бундай ишлов бериш ўқ ва вал бўйинларини ҳамда тишли ғилдирак тишларини чиниқтириб қаттиқлашда ишлатилади. Лазер нур билан сирт қатламини чиниқтириш учун шу деталга мос шаклда индуктор ясалмагани учун электр индукцион технологиядан афзалроқдир. Пўлат ва чўян сиртига лазер нур ишлови берилганда сирт қатти

Лазер нурда эритиш. Лазер нурда чекланган ҳудудли (л окал) эритиш ишлов берилаётган материалнинг сирт қатламида олиб борилади. Бундан мақсад сирт қатламининг қаттиқлигини ошириш бўлиб, бу материалдан фойдаланиш тафсифини такомиллаштиришга олиб келади. Лазер нурда юпқа сирт қатламини эригунча қиздириб, тезда совитилса, ҳамда кристалланса, бундай ишловни бошқа усуллар билан бажариб бўлмайди. Катта ўлчамлик чўян ва юқори углеродли пўлат сиртида чизиқлар, тўр ёки спираль шаклида ингичка эриш ҳудудлари ҳосил қилинса, материал ҳажмининг юқори механик чидамлилиги билан эластик эгилувчанлиги сақланган ҳолда унинг сирт қаттиқлиги ва ишқаланишга чидамлилиги кескин оширилиши мумкин.

Металл жисмларни ионли қизитиш вакуумда милтиллама электр разряди ёрдамида ҳосил қилинадиган паст ҳароратли плазманинг мусбат ионлари оқими билан амалга оширилади. Қизитиладиган жисм вакуумланган (босим 10 -3 Па атрофида) металл камерага жойлаштирилади ва унга ўзгармас ток манбаининг манфий қутби, камера деворларига эса - мусбат қутби уланади. Камерага ишчи учувчан моддалар: газ (аммиак, бор ва бошқалар), қаттиқ учувчи моддалар, металл буғлари (улар шу камерада электр ёйли буғлатиш йўли билан ҳосил қилинади) киритилади. Маҳсулот ва камера деворлари орасида милтиллама электр разряди ҳосил бўлади. (15-расм). Катод-маҳсулот паст ҳароратли плазмадан ажратиладиган учувчан моддаларнинг мусбат ионлари билан қизитилади. Маҳсулот томон ҳаракат қилувчи ионлар нафақат уни электр майдонида тўплаган эн

15-расм. Ионли қизитиш схемаси: 1- герметик ишчи камера; 2-ишлов бериладиган жисм; 3-газ узатиш; 4-вакуум системаси; 5-плазма.

Маҳсулотлар юзасини қоплаш нитридларни (молибден, титан ва ҳоказо), карбидларни карбонитридларни ва бошқа моддаларни ион-плазмали пуркаш йўли билан амалга оширилади. Жараён диффуз ўзаро таъсир тезлигидан юқори ионлар конденсацияси тезлигида кечади. Ион плазмали ишлов беришнинг плазма печларида кимёвий термик ишлов беришга нисбатан афзаллиги унумдорлик 8...10 марта ошишида, деталларнинг деформацияси камайиши ва емирилишга чидамлилиги 5...3 марта ошишида, кесувчи асбобларнинг емиришига чидамлилиги 2....10 марта ошишида, энергия сарфи кескин камайишида намоён бўлади. Ионли қизитиш ускуналари ўн ва юзлаб кВт қувватда ишлаб чиқарилади. Плазмани қўзғатиш учун чиқиш кучланиши ўнлаб В дан 1,5кВ гача бўлган ўзгармас ток манбаларидан фойдаланилади.

Электрон нурли, лазерли ва ионли қизитиш ускуналари ўзгармас ток кучланиш манбаларидан таъминланади. Таъминлаш манбаларининг умумий элементи - ўзгарувчан токни ўзгармас токка айлантирувчи ўзгартиргичдир. Ускуналар қуввати ва чиқиш кучланиши билан бир- биридан фарқ қилади (ионли қизитиш ускуналарида ўнлаб ва юзлаб вольт, лазерли қизитиш ускуналарида киловольтларда, электрон нурли қизитиш ускуналарида ўнлаб киловатт). Таъминлаш манбаларига қуйидаги талаблар қўйилади: қувватни ростлаш имконияти; коммутация ортиқча кучланишларига чидамлилик; берилган режим ва дастур бўйича бошқаришни таъминлаш. Таъминлаш манбаининг структура схемаси умумий холатда қуйидаги блоклардан иборат: тармоқ кучланишини ускуна учун зарур кучланишга ўзгартириш (кучайтирувчи трансформатор); ўзгарувчан токни ўзгармас токка

Ускуналарнинг тузилиш принципи бир хил бўлса хам вольт-ампер характеристикасининг кўриниши, ишлаш хусусиятлари, технологик ва бошқа талабларга кўра ўзларининг алохида хусусиятларига хам эга. Электрон-нурли ускуналар электрон пушкасининг вольт-ампер характеристикаси ўсувчи. Уларнинг электродлари орасида қисқа туташув содир бўлиши мумкин, шунинг учун таъминлаш манбалари қаттиқ ташқи характеристикага эга бўлишлари ва электр тешиб ўтишларига чидамли бўлишлари керак. 16.-расмда шундай ускуналар куч тармоғининг принципиал электр схемаси кўрсатилган. 16.-расм. Электрон-нурли ускунани таъминлаш манбаининг куч тармоғи схемаси.

Купить