CHƯƠNG IV.3 GIA CÔNG BẰNG LASER

CHƯƠNG IV.3 GIA CÔNG BẰNG LASER tài liệu, giáo án, bài giảng , luận văn, luận án, đồ án, bài tập lớn về tất cả các lĩnh...

ĐỀ TÀI:

KHOA CƠ KHÍ

CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG ĐẶC BIỆT

LASER (light Amplification Simulated Emission of Radiation)

Laser nghĩa là quá trình khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ cưỡng bức

Gia công chùm tia laser là quá trình xử lý nhiệt trong đó tia laser được dùng làm

nóng chảy và bốc hơi vật liệu

Máy tia laser là máy cắt bằng tia sáng

hoạt động theo chế độ xung

Năng lượng xung của nó không lớn,

nhưng nó được hội tụ trong một chùm tia

có đường kính khoảng 0.01 mm và phát ra trong khoảng thời gian một phần triệu

giây tác động vào bề mặt chi tiết gia công, nung nóng, làm chảy và bốc hơi vật liệu

Tia laser đầu tiên được phát minh vào tháng 5 năm 1960 bởi Maiman Nó là loại laser hồng

Laser bán dẫn đầu tiên bởi Robert Hall ở

phòng thí nghiệm General Electric năm 1962

Laser khí CO2 và Nd:YAG đầu tiên bởi phòng thí nghiệm Bell năm 1964.

Laser hóa năm 1965, laser khí kim loại năm 1966,…

 Để sử dụng gia công vật liệu, laser phải

có đủ năng lượng Người ta thường dùng các laser sau để gia công vật liệu: laser CO2, laser Nd-YAG hoặc laser Nd-thủy tinh và laser excimer

Trong lĩnh vực gia công kim loại thường dùng laser rắn vì công suất chùm tia

tương đối lớn và có kết cấu thuận tiện

Nguyên lý gia công chùm tia laser

 Laser là sự khuyết đại ánh sáng bằng bức xạ của chất phóng xạ.

 Loại vật liệu gia công bằng chùm tia laser không phụ thuộc

vào độ dài sóng.

 Năng lượng của chùm tia laser tập trung vào phần nhỏ của

chùm tia laser làm cho phần vật liệu đó bay hơi đi.

 Gia công bằng tia laser được sử dụng trong khoan, xẻ rãnh, cắt, tạo hình….

 Như vậy, gia công bằng chùm tia laser là quá trình xử lý nhiệt trong đó tia laser được dùng làm nóng chảy và bốc hơi vật liệu.

 1 Môi trường hoạt tính.

 2.Nguồn ánh sáng kích thích.

 3 Buồng cộng hưởng quang học.

 4 Gương phản xạ toàn phần (độ phản xạ ánh sáng 100%)

 5 Gương phản xạ bán phần trong suốt (độ phản xạ ánh sáng 50%)

 Vật liệu gia công hút năng lượng của chùm tia laser

và chuyển năng lượng này thành nhiệt năng.

 Đốt nóng vật liệu gia công tới nhiệt độ có thể phá

Cấu Tạo Máy Laser:

Gương phản xạ toàn

phần

Thấu kính

Máy Laser được cấu tạo bởi 3 phần chính Môi Trường Hoạt Tính:

- Môi trường hoạt tính Khí

- Môi trường hoạt tính Rắn

- Môi trường hoạt tính Bán Dẫn

Tia laseer đi ra

Hình 5.13 Sơ đồ máy laser rắn

Một Số Máy Phát laser:

5 10

4

6

7 8

9

2 3 1

1.Bộ cung cấp và điều khiển điện.

2.Buồng phản xạ ánh sáng 3.Đèn phát xung.

4.Thanh hồng ngọc.

5.Gương phản xạ toàn phần 6.Gương phản xạ bán phần 7.Thấu kính hội tụ.

8.Chi tiết.

9.Bàn gá.

10.Tế bào quang điện

Hình 5.17 Các biện pháp tạo mật độ năng lượng cao dùng

thấu kính cầu và thấu kính hình trụ.

1 Nguồn sáng 2 Thấu kính hội tụ 3 Vật gia công

Thông số chung

 Năng lượng tích lũy trong nguồn phát có thể tối đa là

6000 W.s và đỉnh cao của công suất là 5000 W

 Khi tập trung laser thành một điểm, ta có thể khoan được các vật liệu cóđường kính từ 100 m đến 250

 Khi cắt bằng laser, một thông số quan trọng là bề rộng vết cắt thông thường bằng hoặc lớn hơn tia laser một chút, nên việc điều khiển tia laser rất quan trọng.

 Bề rộng đường cắt là hàm số của :

 tiêu điểm,

 vị trí tiêu điểm

 áp suất khí đến không gian

 yếu tố chất lượng tia

 tốc độ cắt

Các thông số công nghệ trong cắt phi kim

Đặc Diểm và Phạm Vi Sử Dụng:

Đặc điểm:

- Không cần dùng buồng chân không.

- Không có vấn đề tích điện trong môi trường.

- Không có phóng xạ Rơn ghen.

- Hiệu suất thấp (khoảng 1%).

- Khó điều chỉnh công suất ra.

- Khả năng điều chỉnh độ lệch tia kém hơn tia điện tử.

- Đường kính nhỏ nhất của điểm chất sáng phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng.

Ưu điểm:

- Có khả năng làm việc trong môi trường không khí, khí trở, chân không, hoặc ngay cả trong chất lỏng hay chất rắn truyền quang.

- Có thể gia công tất cả vật liệu.

- Không có sự tác dụng lực trực tiếp giữa dụng cụ và phôi.

- Phù hợp với các công việc cắt vật liệu ceramic và các vật liệu

bị phá hủy nhanh do nhiệt độ.

- Sự chính xác và khả năng gia công các lỗ nhỏ và đường cắt chuẩn xác với biến dạng xung quanh vùng gia công ít.

- Thời gian tồn tại của xung gia công ngắn do đó năng suất cao.

- Có khả năng tạo ra các rãnh và máng hẹp.

- Chế độ gia công êm hơn các gia công khác.

Nhược điểm:

- Có kỹ thuật cao, đầu tư lớn.

- Giá thành cao.

- Cần phải xác định chính xác điểm gia công.

- Sự phá hủy về nhiệt có ảnh hưởng tới phôi.

Phạm vi sử dụng:

- Trong công nghiệp, laser được sử dụng vào việc hàn,

khoan, cắt v.v các loại vật liệu có độ nóng chảy cao kể

cả phi kim.

- Laser còn được dùng để kiểm tra chất lượng các sản

phẩm đúc, kiểm tra độ tinh khiết của chất lỏng hoặc khí, các sản phẩm điện tử.

- Trong y khoa, laser được ứng dụng trong việc giải phẩu, điều trị bệnh bong võng mạc mắt, khoan răng, châm cứu.

- Ngoài ra laser còn thâm nhập vào cuộc sống của chúng ta qua các băng từ, máy in laser, máy photo laser, và nhiều ứng dụng khác nữa.