6. Bố cục của luận án
1.2.1.1Nghiên cứu quá trình gia công bằng laser trên vật liệu kim loại
Các nhà khoa học đã chỉ ra những ưu điểm của phương pháp gia công kim loại bằng laser. Yêu cầu về chiều rộng rãnh cắt, chất lượng bề mặt cắt, chi phí gia công…phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: công suất laser, vận tốc cắt, áp suất khí thổi, đường kính đầu cắt, khoảng cách khoảng hội tụ…Các nghiên cứu trước đây đã được thực hiện trên nhiều loại vật liệu kim loại khác nhau như thép carbon thường, thép không gỉ, thép hợp kim cứng, hợp kim Titan, hợp kim Niken với chiều dày phôi dao động từ 1 10 mm. Dưới đây là một số nghiên cứu về quá trình gia công bằng laser trên các loại vật liệu kim loại đến chất lượng rãnh cắt.
+ Varkey và cộng sự [18] đã nghiên cứu quá trình cắt hợp kim Titan bằng laser CO2 công suất 5 kW. Công suất laser, vận tốc cắt, áp suất khí và vị trí tiêu điểm được thay đổi ở ba cấp độ để xác định mức độ ảnh hưởng đến chất lượng cắt. Các tác giả nhận thấy vận tốc cắt và công suất laser là những yếu tố ảnh hưởng nhất đối với độ nhám bề mặt trong khi công suất laser và áp suất khí hỗ trợ là những yếu tố quan trọng đối với độ côn của rãnh cắt. Trong các giải pháp tối ưu tác giả đưa ra, giá trị tối thiểu cho độ nhám bề mặt là 8,9517µm và cho độ côn rãnh cắt là 1,8903⁰.
+ Orishich và cộng sự [19] đã tiến hành nghiên cứu để tìm ra độ dày tối đa của phôi thép được cắt bằng laser sợi quang Ytterbium 2 kW và laser CO2 8 kW sử dụng ôxy làm khí hỗ trợ. Tác giả đã chứng minh và xác định khi cắt bằng CO2 laser thì có khả năng cắt được phôi có độ dày tối đa từ 40 50 mm.
11
laser Nd:YAG, Leonea và cộng sự [20] đã cho thấy vận tốc cắt bị ảnh hưởng bởi thời lượng xung và hướng di chuyển của chùm tia laser. Có thể tăng vận tốc cắt với thời lượng xung dài hơn và vị trí tiêu điểm di chuyển dọc theo trục hình elip nhỏ. Một bề mặt rãnh cắt gần như vuông góc với bề mặt vật liệu (<4o) thu được ở bước xung dài. + Parthiban và cộng sự [21] đã sử dụng hệ thống laser CO2 có sử dụng khí Ni- tơ hỗ trợ quá trình cắt hợp kim nhôm AA6061-T6 có chiều dày 2 mm. Trong nghiên cứu này, tác giả đã thay đổi công suất laser, vận tốc cắt, vị trí tiêu điểm và áp suất khí thổi ở ba cấp độ và phát triển các mô hình thực nghiệm để dự đoán độ nhám bề mặt rãnh cắt. Kết quả của nghiên cứu về giá trị độ nhám bề mặt của mô hình và thực nghiệm lần lượt là 1,6611 µm và 1,6648 µm. Trong khi đó, Solanki và Madia [22] thực hiện trên vật liệu thép không gỉ dày 2mm và hợp kim Titan có chiều dày 1,6 mm bằng laser fiber 1kW để khảo sát các thông số quá trình ảnh hưởng đến độ nhám và chiều rộng rãnh cắt, kết quả thu được đối với độ nhám bề mặt lần lượt là 1,1 µm đối với thép không gỉ và 1,9 µm đối với hợp kim Titan.
+ Begic – Hajdarevic và cộng sự [23] đã đánh giá ảnh hưởng của công suất laser, vận tốc cắt khi gia công hợp kim vônphram dày 1 mm bằng máy laser CO2. Từ biểu đồ tác giả đã phát triển cho thấy độ nhám bề mặt đồng đều có thể đạt được tại vận tốc cắt là 1500 mm/ph hoặc 2000 mm/ph ở công suất laser 2 kW.
+ Klancnik và cộng sự [24] đã sử dụng hệ thống laser CO2 để cắt hợp kim vonfram dày 1mm đánh giá ảnh hưởng của công suất laser, vận tốc cắt và loại khí hỗ trợ đến chất lượng cắt (chiều rộng rãnh cắt và độ nhám bề mặt). Kết quả chỉ ra rằng, khí hỗ trợ có ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng rãnh cắt, đặc biệt là chiều rộng rãnh