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...

KHOA CƠ KHÍ CÁC PHƯƠNG PHÁP GIA CƠNG ĐẶC BIỆT ĐỀ TÀI: LASER (light Amplification Simulated Emission of Radiation) Laser nghĩa trình khuếch đại ánh sáng phát xạ cưỡng Gia công chùm tia laser trình xử lý nhiệt tia laser dùng làm nóng chảy bốc vật liệu Máy tia laser máy cắt tia sáng hoạt động theo chế độ xung Năng lượng xung khơng lớn, hội tụ chùm tia có đường kính khoảng 0.01 mm phát khoảng thời gian phần triệu giây tác động vào bề mặt chi tiết gia cơng, nung nóng, làm chảy bốc vật liệu Tia laser phát minh vào tháng năm 1960 Maiman Nó loại laser hồng ngọc (rắn) Laser uranium phòng thí nghiệm IBM (tháng 11 năm 1960) Laser khí Helium-Neon Phòng thí nghiệm Bell vào năm 1961 Laser bán dẫn Robert Hall phòng thí nghiệm General Electric năm 1962 Laser khí CO2 Nd:YAG 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 lượng Người ta thường dùng laser sau để gia công vật liệu: laser CO2, laser Nd-YAG laser Nd-thủy tinh laser excimer Trong lĩnh vực gia công kim loại thường dùng laser rắn cơng suất chùm tia tương đối lớn có kết cấu thuận tiện Nguyên lý gia công chùm tia laser Laser khuyết đại ánh sáng xạ chất phóng xạ Loại vật liệu gia công chùm tia laser không phụ thuộc vào độ dài sóng Năng lượng chùm tia laser tập trung vào phần nhỏ chùm tia laser làm cho phần vật liệu bay Gia công tia laser sử dụng khoan, xẻ rãnh, cắt, tạo hình… Như vậy, gia cơng chùm tia laser q trình xử lý nhiệt tia laser dùng làm nóng chảy bốc vật liệu 1 Mơi 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 suốt (độ phản xạ ánh sáng 50%) Vật liệu gia công hút lượng chùm tia laser chuyển lượng thành nhiệt Đốt nóng vật liệu gia cơng tới nhiệt độ phá hỏng vật liệu Phá hỏng vật liệu gia công đẩy chúng khỏi vùng gia công Vật liệu gia công nguội dần sau chùm tia laser tác dụng xong THIẾT BỊ VÀ DỤNG CỤ Có loại Laser : - Laser Rắn: - Laser Khí - Laser Lỏng Nguồn Kích Thích: Các phương pháp để kích thích mơi trường Hoạt Tính : - Nguồn Sáng Đèn - Nguồn kích thích Dòng Điện - Bộ Cộng Hưởng Quang Học Mơi trường hoạt tính Lăng kính V1 V1 V2 V2 Gương phản xạ Hình 5.10 Bộ cộng hưởng quang học Các Bộ Phận máy Laser gồm: - Máy Phát Laser - Bộ Hội Tụ Tia - Bộ Lọc Đầu phản xạ có gương cuối đường zíc-zắc Đèn kích thích ống xả hay dao động quang học Tia laseer Chùm tia hội tụ chi tiết Thấu kính Chi tiết Hình 5.13 Sơ đồ máy laser rắn Một Số Máy Phát laser: 10 1.Bộ cung cấp 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 Một Số Máy Phát laser: 1.Máy phát quang lượng tử 2.Màng ngăn 3.Oáng ngắm 4.Vật kính kính hiển vi 5.Tấm kính bảo vệ 6.Chi tiết gia cơng 7.Bộ nguồn Các Phương Pháp Tập Chùm laser: *Dùng thấu kính hội tụ: 3 1 a b Hình 5.17 Các biện pháp tạo mật độ lượng cao dùng thấu kính cầu thấu kính hình trụ Nguồn sáng Thấu kính hội tụ Vật gia công Các Phương Pháp Tập Chùm laser: *Dùng hệ thống chiếu ảnhï: D DM Do D1 F’ F’’ L1 F F1 L4 Hình 5.18 Tập trung chùm tia hệ thống chắn thấu kính hội tụ Thơng số chung  Năng lượng tích lũy nguồn phát tối đa 6000 W.s đỉnh cao công suất 5000 W  Khi tập trung laser thành điểm, ta khoan vật liệu cóđường kính từ 100 m đến 250 m  Cường độ ánh sáng tập trung lăng kính lớn gấp 40 lần cường độ ánh sáng mặt trời  Để khoan lỗ nhỏ phải dùng hệ thống lăng kính hội tụ hệ thống điều chỉnh khí, gia cơng lỗ hay rãnh có đường kính từ đến m Khi cắt laser, thông số quan trọng bề rộng vết cắt thông thường lớn tia laser chút, nên việc điều khiển tia laser quan trọng  Bề rộng đường cắt hàm số :  tiêu điểm,  vị trí tiêu điểm  áp suất khí đến khơng gian  yếu tố chất lượng tia  tốc độ cắt Các thông số công nghệ cắt phi kim Tốc độ cắt phụ thuộc vào: o lượng laser o bề dày vật liệu o thành phần khí o nước vật liệu vật liệu polime nhiệt dẻo cắt nóng chảy đẩy vật liệu nóng chảy khỏi vùng cắt Đặc Diểm Phạm Vi Sử Dụng: Đặc điểm: - Không cần dùng buồng chân khơng - Khơng có vấn đề tích điện mơi trường - Khơng có phóng xạ Rơn ghen - Hiệu suất thấp (khoảng 1%) - Khó điều chỉnh cơng suất - Khả điều chỉnh độ lệch tia tia điện tử - Đường kính nhỏ điểm chất sáng phụ thuộc vào bước sóng ánh sáng Ưu điểm: - Có khả làm việc mơi trường khơng khí, khí trở, chân khơng, chất lỏng hay chất rắn truyền quang - Có thể gia cơng tất vật liệu - Khơng có tác dụng lực trực tiếp dụng cụ phôi - Phù hợp với công việc cắt vật liệu ceramic vật liệu bị phá hủy nhanh nhiệt độ - Sự xác khả gia công lỗ nhỏ đường cắt chuẩn xác với biến dạng xung quanh vùng gia công - Thời gian tồn xung gia công ngắn suất cao - Có khả tạo rãnh máng hẹp - Chế độ gia công êm gia công khác Nhược điểm: - Có kỹ thuật cao, đầu tư lớn - Giá thành cao - Cần phải xác định xác điểm gia cơng - Sự phá hủy nhiệt có ảnh hưởng tới phôi Phạm vi sử dụng: - Trong công nghiệp, laser sử dụng vào việc hàn, khoan, cắt v.v loại vật liệu có độ nóng chảy cao kể phi kim - Laser dùng để kiểm tra chất lượng sản phẩm đúc, kiểm tra độ tinh khiết chất lỏng khí, sản phẩm điện tử - Trong y khoa, laser ứng dụng việc giải phẩu, điều trị bệnh bong võng mạc mắt, khoan răng, châm cứu - Ngoài laser thâm nhập vào sống chúng ta qua băng từ, máy in laser, máy photo laser, nhiều ứng dụng khác ... Người ta thường dùng laser sau để gia công vật liệu: laser CO2, laser Nd-YAG laser Nd-thủy tinh laser excimer Trong lĩnh vực gia cơng kim loại thường dùng laser rắn cơng suất chùm tia tương... liệu gia công hút lượng chùm tia laser chuyển lượng thành nhiệt Đốt nóng vật liệu gia cơng tới nhiệt độ phá hỏng vật liệu Phá hỏng vật liệu gia cơng đẩy chúng khỏi vùng gia công Vật liệu gia. .. vào phần nhỏ chùm tia laser làm cho phần vật liệu bay Gia công tia laser sử dụng khoan, xẻ rãnh, cắt, tạo hình… Như vậy, gia cơng chùm tia laser q trình xử lý nhiệt tia laser dùng làm nóng chảy