Гібридні технології

Технології гібридного лазерно-дугового зварювання

У сучасній Росії стоять завдання модернізації та розвитку ключових галузей промисловості - авіабудування, суднобудування, трубопровідного транспорту, що вимагає створення обладнання та технологій, що забезпечують зварювання металів великих товщин з мінімальними зварювальними деформаціями, високою якістю формування зварного шва та забезпеченням необхідних механічних властивостей з'єднання.

Технології лазерно-дугового зварювання мають ряд переваг як у порівнянні з лазерним зварюванням, так і з традиційними зварювальними технологіями. Наявність додаткового джерела нагріву робить цю технологію менш чутливою до зазорів. Можливість додаткового легування зварного шва за рахунок металу електрода дозволяє отримувати зварні з'єднання із заданими характеристиками міцності. Взаємодія лазерного випромінювання та електричної дуги стабілізує горіння дуги при високошвидкісній обробці, а якість швів при цьому не поступається лазерним.

Інститут лазерних та зварювальних технологій проводить дослідження у галузі гібридної лазерно-дугової обробки вже понад 15 років. За цей час були розроблені теоретичні основи процесів гібридного лазерно-дугового зварювання, технології зварювання сталей різних марок та технології зварювання легких сплавів, відпрацьовано технології зварювання стикових, таврових та кутових з'єднань. Проводяться дослідження з розробки технології лазерно-дугового зварювання металів завтовшки до 65 мм. На сьогоднішній день ІЛіСТ має ноу-хау гібридного лазерно-дугового зварювання сталей великих товщин та алюмінієвих сплавів, а також виготовляє лазерно-дугові технологічні комплекси у відповідність до технічних вимог замовника.

ПЕРЕВАГИ

· Стабільність зварювального процесу при високих швидкостях обробки

· Управління структурою та властивостями зварного з'єднання

· Забезпечення зварюваності спеціальних сталей та сплавів

· Зниження зварювальних деформацій

· Висока якість зварного з'єднання

· Підвищення швидкості зварювання в 2-3 рази в порівнянні з дуговим зварюванням

ТЕХНОЛОГІЧНІ МОЖЛИВОСТІ

· Зварювання сталей завтовшки до 20мм за один прохід

· Зварювання легких сплавів завтовшки до 10 мм

· Швидкість зварювання до 3м/хв

· Потужність лазерного випромінювання до 15кВт

· Струм дуги до 1500А

Лазерно-дугове зварювання трубних сталей

Лазерно-дугові зварювальні технології забезпечують одержання рівноміцних зварних з'єднань із трубних сталей класу міцності Х80-Х100. Можливість однопрохідного зварювання металу завтовшки до 20 мм дозволяє збільшити притуплення і зменшити тим самим об'єм обробки при зварюванні поздовжніх швів труб. Зменшення тепловкладення і кількості металу, що наплавляється, необхідного для заповнення обробки, позитивно позначається на механічних властивостях зварного з'єднання, а також призводить до економії зварювальних матеріалів. В ІЛІСТ розроблені технології зварювання трубних сталей, завтовшки до 20мм.

Лазерно-дугове зварювання суднобудівних сталей

Суднобудування належить до бюджетоформуючих галузей, причому як федерального, і регіональних рівнів. Технологічне переозброєння суднобудівної промисловості, засноване на впровадженні інноваційних технологій та сучасного обладнання у виробничий цикл підприємств галузі, є необхідною умовою підвищення конкурентоспроможності продукції, що випускається.

Високі вимоги до якості зварювальних конструкцій та продуктивності зварювального процесу визначають актуальність розробки сучасних високоефективних зварювальних технологій. Найбільш перспективним для суднобудування є лазерно-дугове зварювання. Високі швидкості зварювання та низький рівень зварювальних деформацій, а також високий рівень автоматизації, характерні для лазерно-дугових технологій, дозволяють значно підвищити продуктивність складально-зварювального процесу та знизити витрати на подальше виправлення суднових конструкцій. В ІЛІСТ розроблені технології лазерно-дугового зварювання типових елементів суднових конструкцій із сталей різних марок та сплавів.

Лазерно-дугове зварювання легких сплавів

Сучасні тенденції до зниження ваги, матеріаломісткості та собівартості конструкцій у транспортному та енергетичному машинобудуванні, аерокосмічній індустрії, електротехнічній та інших галузях промисловості вимагають все більш широкого впровадження легких матеріалів (сплави на основі Al і Ti ), що володіють високими характеристиками міцності та експлуатаційними, і розробки раціональних легких конструкцій, що включають різнорідні сполуки.Основними їх достоїнствами як конструкційних матеріалів є мала щільність, висока питома міцність, висока корозійна стійкість.

1. якісне формування (наявність верхнього та зворотного валиків);

2. відсутність внутрішніх дефектів (пори та тріщини);

3. досягнення необхідних механічних якостей.

При лазерно-дуговому зварюванні алюмінієвих сплавів зварні з'єднання задовольняють вищеописаним вимогам: якісне формування зварного з'єднання утворюється за рахунок високої швидкості зварювання і наявності присадочного металу, завдяки якому можливо зварювати пластини з зазором і заповнювати легколеткі легуючі елементи в металі швад ( що випаровуються при використанні висококонцентрованих джерел енергії. Відсутність внутрішніх дефектів забезпечується як скануванням лазерного випромінювання упоперек шва, так і зміною потужності дугової складової. Крім вище перерахованих переваг, зварні з'єднання, утворені при лазерно-дуговому зварюванні, також мають низькі зварювальні деформації, що дозволяє скоротити час технологічного циклу при виготовленні кінцевого продукту і знизити його собівартість.

Інститутом лазерних та зварювальних технологій розроблено та застосовується лазерно-дугове зварювання алюмінію та титану.

З нетерпінням хочеться підключити навушники до плеєра і перевірити, чи всі ці експерименти виправдані з розмірами.

Прослуховування

Загалом Sony XBA-H3 грають цікаво, помітно відрізняючись від середньостатистичних вставних навушників. При цьому в звучанні є очевидні плюси, так і розчарування. Наприклад, ми не почули виразного басу, зумовленого використанням окремого драйвера. Зате середина і верх справді опинилися на висоті. Є вражаюча детальність, яка зберігається навіть зі зростанням гучності. Та й сам частотний баланс здається ідеальним. Навушники забезпечують повноцінний драйв, тому багато інструментів (особливо це стосується року – електрогітари, бас-гітари) звучать як справжні. Часто ловиш себе на думці, що звук просто не прив'язаний до самих випромінювачів.

Порадувала й універсальність моделі. За рахунок типового імпедансу та високої чутливості досягається прийнятна гучність та «рівність» практично з будь-яким джерелом. Наприклад, ми отримали чудовий результат у парі з плеєром HiFiMan HM-601. При перемиканні на дешевий смартфон з посереднім виходом впала тільки детальність, а гучність збереглася в достатньому обсязі.

Конкуренти

Гібридних навушників на ринку не так вже й багато, але гідні конкуренти все ж таки є, нехай поки і нерозповсюджені в Росії. Наприклад, можна назвати корейські T-PEOS H-200. Вони дуже схожі за конструкцією - теж тридрайверні, але при цьому розміри корпусу витримані більш гуманними. Ціна вийшла приблизно порівнянною.

Цей тип навушників здатний передавати деталізований звук із точним нюансуванням. Вони відрізняються мінімальним рівнем акустичних спотворень та збалансованим звучанням на всьому діапазоні частот. Арматурні навушники.

Підготовлено за інформаційної підтримки Westone .

Найчастіше будь-який випромінювач звуку у рядового слухача асоціюється з круглою мембранною та встановленою котушкою, що працюють у магнітому полі. Під дією струму виникає магнітне поле, яке викликає частотні коливання мембрани. У результаті ми чуємо звук. Такий принцип побудови справді лежить у переважній більшості сучасних динамічних навушників, але існує і ще один клас портативної акустики, що особливо стоїть - арматурні навушники.

Історія та принцип роботи арматурних навушників

Вперше принцип, закладений у роботі сучасних арматурних навушників, був задіяний ще на початку 1920 року. Тоді інженери всіляко прагнули відійти від традиційної рупорної акустикита вивести епоху електричного звуку на новий рівень. На відміну від традиційного динаміка, навушники з врівноваженим якорем (так називають арматурні навушники) працюють зовсім за іншим принципом.

Звукова котушка арматурних навушників розташовується навколо металевої П-подібної пластини, яку називають якорем. Його розміщення суворо центрується по відношенню до електромагнітного поля і проходить вздовж осі. Під впливом електричного сигналу магнітне полі приводить у дію якір, а той, своєю чергою, викликає рух мініатюрної мембрани, коливання якої ми й чуємо.

Крім принципу роботи відрізняються навушники з врівноваженим якорем і типом корпусу, який містить випромінювач. Найчастіше він нагадує мініатюрну судину. Сформований звук від мембрани виводиться через так зване «шийка».

Спроби популяризації арматурної акустики у 20-х роках минулого століття провалилися через недосконалість технології. Перша комерційна модель арматурних навушників Baldwin Mica Diaphragmбула сприйнята споживачами дуже критично. Вони видавали бідний звук із практично повною відсутністю низьких і високих частот, але надмірно «виваленою» серединою. Одним словом, для якісного прослуховування музики перші арматурні навушники були непридатними. У сфері ж, де потрібно було чітке та ясне відтворення людської мови, їм не було рівних. Так навушники з урівноваженим якорем довгі роки стають головним елементом військового озброєння.

Традиційний динамічний випромінювач не можна розмістити у внутрішній частині вушної раковини людини через геометричні особливості корпусу. Арматурні ж навушники щодо мініатюрності перевершували можливості своїх «колег» і стали одним із найбільш затребуваних типів звукового обладнання в медицині та військовій промисловості.

Одним із піонерів побудови арматурних навушників стала американська компанія Westone. У 1959 році, в штаті Колорадо (США), Рон Морган заснував невеликий сімейний бізнес із виробництва внутрішньоканальних навушників на замовлення. Використовуючи спеціальний матеріал, Рон Морган отримував точний зліпок вушної раковини замовника. А далі мала бути копітка робота з отриманою формою.

За наступні 30 років сімейний бізнес Моргана стає не лише одним із найавторитетніших гравців на ринку внутрішньоканальних моніторних навушників, а й головним виробником медичного обладнання для слухопротезування та провідним розробником засобів для захисту органів слуху військових. У 1987 році компанія Westone, спільно з Etymotic, починає освоєння нової сфери – виробництва навушників для музикантів, які незабаром отримали узагальнене ім'я «монітори». Etymotic займається розробкою начинки, а Westone бере на себе відповідальність за виробництво м'яких вушних насадок.

У 1991 році на ринок професійного звукового обладнання виходить легендарна модель перших однодрайверних навушників внутрішньоканального типу Etymotic ER-4. Запропонована Westone конструкція звуковипромінювача відкриває нову сторінку у житті аудіофілів: арматурні навушники забезпечують звучання із мінімальною кількістю фазових спотворень. У 1995 році настає ще один ключовий етап у розвитку навушників із врівноваженим якорем. Контракт між Ultimate Ears та Westone дозволяє започаткувати виробництво індивідуальних арматурних навушників для музикантів.

Усього за шість років внутрішньоканальні монітори двох брендів стають головним атрибутом серед зірок-виконавців по всьому світу. Арматурні навушники починають щільно входити до повсякденного життя меломана.

Типи та кількість драйверів

Сучасний ринок представлений великою кількістю моделей арматурних навушників різного цінового діапазону. Крім ціни є ще одна визначальна характеристика – кількість встановлених у навушник драйверів-випромінювачів.

Мініатюрний корпус арматурних навушників найчастіше відносять до їхніх головних переваг. На жаль, будь-який інженер-акустик з упевненістю готовий заявити, що для звуку потрібний об'єм. Занадто мініатюрний корпус може стати не лише причиною повної відсутності лінії басу, а й внутрішнього перевантаження випромінювача. Компенсувати такі втрати можна або встановленням додаткових драйверів, або збільшенням об'єму корпусу.

Однодрайверні, дводрайверні, пятидрайверні арматурні навушники – у чому їх принципова відмінність? Відповідь дуже проста: у кількості встановлених випромінювачів. При цьому слід враховувати той факт, що більше випромінювачів не означає найкращу якість звучання. З одного боку, кожен додатковий драйвер справді розширює частотні характеристики навушників. З іншого, він вимагає наявності додаткових фільтрів (кросоверів), які надлишок призводить до зростання фазових спотворень. Інакше кажучи, звук стає менш природним.

Кількість встановлених драйверів впливає і потенційну чутливість арматурних навушників. Чим більше випромінювачів встановлено, тим гучніший звук здатні відтворювати навушники.

Але, найчастіше, гучність – це головний критерій відбору навушників для музикантів-виконавців, змушених кілька годин перебуває у безпосередній близькості потужної багатокіловатної апаратури. Для рядового слухача кожен додатковий випромінювач прямопропорційно позначиться на вартості навушників, а ось результат може розчарувати.

Що слід знати перед покупкою

Так, арматурні навушники коштують дещо дорожче за динамічні. Головна причина такої нерівності – складний виробничий процес. Як і будь-який продукт, навушники з урівноваженим якорем мають свої переваги та недоліки, тому вибираючи навушники цього типу слід звертати увагу на деякі їх особливості:

• На відміну від динамічних, арматурні навушники можуть мати корпус найхимернішої форми.
• Любителі низького насиченого басу повинні звертати увагу на наявність додаткового об'єму в корпусі або на наявність додаткових випромінювачів. З метою забезпечення гідного рівня басової лінії було розроблено навушники гібридного типу, у яких за низькі частоти відповідає традиційний динамік, а середні та високі відтворює арматурний випромінювач.
• Однодрайверні моделі не можуть похвалитися гучним м'ясистим басом.

• Арматурні навушники відрізняються рівною амплітудно-частотною характеристикою та відтворюють звук без характерного для динамічних випромінювачів частотного підйому певної області.
• Найменша кількість драйверів позитивно позначається на природності та чистоті звучання.
• Опір арматурних навушників мало позначається їх чутливості.

Вибираючи арматурні навушники, пам'ятайте, що висока ціна повинна мати адекватну аргументацію, а переваги кожного слухача суворо індивідуальні. Зіставляючи традиційні динамічні та арматурні навушники в одному класі можна дати чітку характеристику останніх: арматурні навушники звучать чистіше та природніше, їм не властивий глибокий бас та завалені низькі частоти, і вони дещо поступаються динамічним під час прослуховування у галасливих місцях. А в решті – просто слухайте.

У ролі ЦАП та підсилювача

Перед прослуховуванням навушники були прогріті протягом 48 годин.

Цікаво, як різні компанії, маючи на вході практично схожий набір випромінювачів, виробляють абсолютно різні навушники на виході. Dunu з і DN-2000 спробували домогтися якомога більш рівного звуку, без акцентів, не виділяючи зайвого і не спираючись на динамічний випромінювач. З іншого боку знаходяться T-PEOS з їхніми тридрайверними моделями, що спеціально підкреслюють НЧ та ВЧ. У цій моделі Fidue пішли своїм шляхом, чітко розуміючи сильні та слабкі сторони гібридної схеми, постаралися підкреслити перші та нівелювати другі. Не намагаючись спорудити з гібридів навушники з нейтральним і рівним звучанням, вони зробили все, щоб звук A83 був якомога цікавішим і музичнішим. Їх АЧХ - дуже нерівномірна, оскільки завдання A83 "обдурити" слух, і їм це дуже вдається, подача навушників здається об'ємною та природною (що дивно, якщо дивитися на графіки). Ці гібриди передають музику як єдине полотно, без спроб його поділу на складові.


Баса по-доброму багато, він пружний і приємно драйвовий. Контроль басу не ідеальний, але непоганий. У Fidue вирішили, що якщо ставити динамічний випромінювач, то він повинен робити те, чого від нього очікують - бити, створювати ефект пружності і підкреслювати натиск. На електронній музиці це звучить просто чудово, але інші жанри виграють від такого басу. Глибина НЧ не позамежна, і A83 програють, наприклад, DN-2000, але за ударності басу це їм можна пробачити.


Середні частоти – детальні та емоційні, бас не заглушає їх, тому вони чудово передають усе, що закладено у запис. Головна проблема A83 – вони чутливі до поганих записів жіночого вокалу, тому треки, можливо, доведеться підбирати. A83 створюють дуже непоганий ефект об'єму, надаючи реалістичності записам, інструменти добре розділені та зберігають свій характер.


Незважаючи на однозначну нерівномірність ВЧ, загальне їхнє сприйняття непогане, за винятком знову ж таки неякісних треків та яскравих джерел. Якщо ви чутливі до верхніх частот, краще не ризикувати, але, на мій смак, ВЧ у A83 дуже хороші. Вони чудово контролюються, вони додають записам об'єму та легкості, при цьому не стомлюючи зайвою яскравістю.

Сумісність

Навушники нормально грають з більшістю джерел, включаючи смартфони і планшети, але використовувати A83 з подібними пристроями - марно витрачати потенціал даних навушників. Їм потрібне джерело з добрим контролем всіх частот, особливо НЧ для розкриття повного потенціалу.


До якості записів навушники критичні, тому краще не економити.

Висновки

Ще одна дуже цікава гібридна модель, що вийшла ринку. Від конкурентів її відрізняє дуже зручний корпус, наявність змінного кабелю та приємне музичне звучання з об'ємним та динамічним звуком.

) з університету Каліфорнії в Санта-Барбарі (University of California, Santa Barbara) створила гібридні полімерні світлові елементи, які коштують дешевше, працюють довше і за тієї ж яскравості ефективніші, ніж звичайні світлодіоди (LED).

Власне, нова технологічна технологія не що інше, як добре підібрана «суміш» звичайних світлодіодів і так званих електрохімічних світлодіодів LEC (light emitting electrochemical cell).

Електрохімічні світлодіоди є «пристроями», що складаються з полімерної суміші, яка розташовується між двома електродами, один з яких зазвичай прозорий (найчастіше для цих цілей використовується оксид індія та олова — ITO).

Полімерна суміш складається, у свою чергу, з шару люмінісцентного полімеру, солі та ще одного полімеру, що проводить іони.

І звичайні, і електрохімічні світлодіоди мають свої переваги і недоліки. Шао вирішив подивитися, що буде, якщо «схрестити» LED та LEC. Недоліки LEC: короткий термін служби, велика інерційність (іони в LEC рухаються повільніше за електрони в LED) і, як наслідок, повільне «включення». Недоліки LED: не найкращі властивості матеріалів катода та проміжних шарів між металом та світловипромінюючою речовиною.

У статті, опублікованій у журналі Advanced Materials, автори докладно розповідають про створення гібридного світловипромінюючого елемента. В якості люмінісцентної суміші використовувався розчин метилтриоктиламоній трифлуорометансульфонату (2 вагових відсотки) в поліпарафеніленвінілене, катодом став шар барію товщиною 5 нанометрів.

Хімікі вперше демонструють, що їхні органічні LEC мають великий термін служби навіть у порівнянні з органічними світлодіодами (OLED). При цьому напруга включення та робоча напруга мають дуже низькі значення.

Перевагою таких елементів над LED також є можливість «друку» плівок великої площі (порівняно зі складанням LED з деталей). Відповідно «лампочки», що виходять, будуть обходитися дешевше. Крім того, з роками вони майже не тьмяніють, на відміну від LED.

Процеси, що відбуваються при включенні елемента в мережу, вчені описують так: світловипромінюючий шар спочатку світить за рахунок «електронів барію, що пробігають», потім (приблизно через 20 хвилин) приходить черга більш повільних іонів солі. Таким чином, до переходу гібридний елемент працює як LED, а потім як LEC.

Звичайно, використання таких металів, як барій, дещо ускладнює виробництво подібних джерел світла, але все ж таки створювати їх буде простіше, ніж звичайні світлодіоди, стверджують винахідники.

Вчені вважають, що ця технологія може бути використана у створенні дешевих плоских дисплеїв високої роздільної здатності, а також різних освітлювальних приладів.