Сырье Производство керамики Керамические изделия Статьи Справочник

Примерный расчет режима лазерной вварки капилляра в баллон медицинского термометра. Часть 2

В результате расчетное время нагрева узла до температуры сварки оказывается равным 9,2 с. Это время практически совпадает с полным циклом экспериментального процесса сварки. Как было описано ранее, в экспериментальной работе по сварке термометра скорость вращения узла изменяется. В течение примерно 7 с узел разогревается при повышенной скорости вращения, а затем на 2,5 с скорость вращения уменьшается до 250 об/мин, чтобы обеспечить более полный провар места сварки, после чего скорость вращения снова несколько увеличивается для обеспечения более плавного и равномерного перераспределения температуры в свариваемой области узла. Через 1-2 с после обработки при такой скорости лазерный луч отключается и процесс сварки заканчивается.

Теоретически нет необходимости в таком изменении скорости вращения свариваемого узла. Его практическая необходимость вызывается тем, что если продолжать обработку до полной сварки при неизменной повышенной скорости вращения, выбранной для предотвращения разрушения узла под воздействием возникающих термонапряжений, то благодаря достаточному прогреву по всему периметру до температуры формования возможна деформация узла. Снижение скорости вращения позволяет увеличить локальный перепад температур и обеспечить последовательный провар области сварки при несколько пониженной температуре в остальной области сварки и, следовательно, при большей вязкости стекла по всему периметру сварки, кроме области непосредственного воздействия лазерного луча, где в это время происходит провар стекла. При этом повышенный перепад температур не приводит к разрушению узла, так как его вязкость уже значительно понижена и напряжения в области сварки не возникают.

Немедленно отключить луч после выполнения сварки нельзя, так как быстрое охлаждение приведет к разрушению узла. Необходимо продолжать его нагревание при более равномерном распределении температур. Для этого скорость вращения узла после завершения процесса сварки снова повышается, а после отключения лазерного луча узел направляется на отжиг для полного снятия напряжений.

Таким образом, теоретический расчет позволил достаточно точно вычислить время, необходимое для выполнения сварки стеклянного узла лазерным излучением. Предложенный метод позволяет, при необходимости, подробно рассчитать все этапы сварки, связанные с мерами по обеспечению целостности свариваемого узла в процессе выполнения этой операции.

В заключение следует отметить, что получаемые из расчета уровни мощности лазерного излучения являются минимально необходимыми. Практически требуется некоторый запас. При этом неравномерное распределение плотности мощности по сечению луча позволяет подбирать оптимальный режим в широком диапазоне изменения мощности излучения сверх минимального, путем изменения диаметра лазерного луча на поверхности стекла и подбора оптимальной для данного процесса скорости относительного перемещения свариваемой детали и лазерного луча.