Bài 5: GIA CÔNG BẰNG NĂNG LƯỢNG CHÙM TIA LASER
5.6 Phạm vi ứng dụng và ưu nhược điểm – hướng phát triển:
5.6.1 Phạm vi ứng dụng:
- Dùng để khoan các lỗ nhỏ có đường kính lỗ khoan d ≤ 0,5 mm và có hiệu quả nhất khi d = 0,2 – 0,3 mm. Ngoài ra phương pháp còn được ứng dụng để khoan các vật liệu phi kim loại hay bán dẫn.
Ví dụ: Khi gia công thép C45 có chiều sâu lỗ gia công l = 12,7 mm; d =0,2 mm; ∇6; độ cứng tế vi bằng 6.000 N/mm2, độ dày biến dạng δ = 30 µm, năng lượng xung E = 350 J và thời gian gia công là t = 16s. Tuy nhiên nếu có sai số độ côn của lỗ thì sai số này phụ thuộc vào dung sai của mặt phẳng tiêu cự ∆F.
- Phướng pháp gia công bằng chùm tia laser còn
được ứng dụng cho việc hàn kim loại khi mối hàn có yêu cầu độ biến dạng nhiệt xung quanh mối hàn là nhỏ, nhiệt độ nơi vùng gia công lên đến 10.0000C.
5.6.2 Ưu, nhược điểm và hướng phát triển:
• Ưu điểm: Phương pháp gia công bằng chùm tia laser có khả năng:
- Gia công được trong môi trường không khí bình thường;
- Gia công được những lỗ rất nhỏ;
- Khi gia công thì không có biến dạng nhiệt xung quanh vùng gia công.
• Nhược điểm:
- Công suất rất hạn chế và khó điều chỉnh.
- Thời gian tồn tại của xung laser ngắn, khi gia công thì không liên tục.
• Hướng phát triển:
Năng suất của phương pháp gia công bằng chùm tia laser phụ thuộc vào nguyên liệu phát tia laser. Để nâng cao năng suất của phương pháp cần tìm nguyên liệu có khả năng phát xung lớn. Ngoài ra, việc tìm ra phương pháp gia công bằng chùm tia laser một cách liên tục cũng là một hướng phát triển trong tương lai.
* Đặc tính của phương pháp gia công bằng tia laser:
Cơ chế cắt vật liệu - Nóng chảy, bốc hơi.
Môi trường - Không khí thường.
Dụng cụ - Chùm tia laser công suất lớn.
Tốc độ lấy vật liệu lớn nhất ≈ 5 mm2/ph.
Mức tiêu hao năng lượng ≈ 100 W/mm3/ph.
Thông số điều chỉnh - Cường độ năng lượng của chùm tia, đường kính
chùm tia, nhiệt độ nóng chảy.
Vật liệu được gia công - Mọi loại vật liệu.
Hạn chế - Mức tiêu hao năng lượng rất lớn, không thể cắt
được loại vật liệu có hệ số dẫn nhiệt và phản xạ cao.