Chương 1: Công nghệ Laser

Chia sẻ: Nguyễn Ngọc Duy | Ngày: | Loại File: DOCX | Số trang:28

Thêm vào BST

Báo xấu

269
lượt xem 114
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

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.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Chương 1: Công nghệ Laser

CHƯƠNG I CÔNG NGHỆ LASER I.1 Định nghĩa Laser. 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. I.2. Đặc điểm của Laser Công suất của nguồn bức xạ rất lớn Độ đơn sắc cao Kích thước chùm tia nhỏ, hội tụ cao Tần số ổn định Thời gian 1 xung ngắn khoảng 1/10 giây Bước sóng ngắn, dãy sóng bức xạ lớn I.3 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo của máy phát Laser. 1- Môi trường hoạt tính 5- Hệ thống gương 2- Nguồn áng sáng kích thích 6- Gương bán trong suốt 3- Tia áng sáng kích thích 7- Chùm tia Laser 4- Hộp cộng hưởng quang học 8- Gương phản xạ I.4 Các bộ phận chính của máy phát Laser I.4.1 Môi trường kích thích: Là “trái tim Laser”: tạo ra sóng điện từ hoặc sóng ánh sáng Các chất dùng làm môi trường hoạt tính: Khí và hỗn hợp khí (Ne, He, CO2…)
Tinh thể (Rubi-hồng ngọc…), thủy tinh hợp chất Chất lỏng: chất hữu cơ, vô cơ…. Chất bán dẫn: Ge, Si… I.4.2 Nguồn kích thích: Nguồn ánh sáng đèn Dòng điện tần số cao Dòng điện 1 chiều Dòng điện tầng số thấp I.4.3 Phần quang học: Hệ thống gương: gương phản chiếu, lăng kính hoặc thấu kính Thấu kính Lăng kính I.5 Phân loại Laser I.5.1 Laser rắn a) Môi trường kích thích: Rubi-hồng ngọc, thủy tinh hợp chất b) Ưu điễm: Làm việc với tầng số cao Dẫn nhiệt tốt Độ bền cơ học, độ bền nhiệt cao Giá thành rẻ, kích thước máy nhỏ gọn c) Khuyết điễm: Hiệu suất thấp: 5-7%
I.5.2 Laser bán dẫn a) Môi trường kích thích: Các loại bán dẫn loại N hay loại P b) Ưu điễm: Hiệu suất cao: 60-70 % Dễ điều khiển, thể tích nhỏ c) Khuyết điễm: Công suất bức xạ nhỏ Ứng dụng trong thông tin, truyền hình…. I.5.3 Laser thể khí a) Môi trường kích thích Laser CO2-N2 Laser CO2-Ne-He
Laser N2, Ar… b) Ưu điễm Tạo được các loại tia laser phù hợp với các loại vật liệu. Hiệu suất: 20% Tính đơn sắc cao, dễ chế tạo c) Khuyết điễm Chưa tìm ra được nhược điễm I.5.4 Laser lỏng a) Môi trường kích thích Hỗn hợp hữu cơ kim loại và chất màu Hỗn hợp vô cơ b) Ưu điễm Không đòi hỏi gia công chính xác Dễ dàng làm lạnh hoạt chất Công suất bức xạ và hiệu suất khá cao c) Khuyết điễm Môi trường hoạt tính dễ bị phân huỷ Đôi khi gây hại cho cơ thể con người. I.5.5 Một số dạng laser khác Laser khí động học: phương pháp giản nở khí đột ngột Laser hóa học: các phản ứng hóa học để tạo ra vùng đảo mức năng lượng Laser Gamma: là 1 loại laser có cấu tạo phức tạp, công suất lớn, bước sóng ngắn Laser nghịch dảo thời gian: tia laser ra 2 đầu
I.5.6 Các thông số đặt trưng của 1 số loại Laser
Ảnh hưởng của tia laser tới cơ thể
CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT CẮT BẰNG TIA LASER II.1 Phân loại các phương pháp cắt bằng laser
Sơ đồ phân loại các phương pháp cắt bằng tia laser II.2 Sơ đồ nguyên lý cắt bằng chùm tia Laser
II.3 Đặc điểm của quá trình cắt bằng tia Laser Cắt được tất cả vật liệu, hợp kim, có từ tính hay không có từ tính Rãnh cắt hẹp, sắc cạnh, độ chính xác cao Gia công bất kỳ hình dạng, mép cắt sạch Quá trình cắt diễn ra nhanh chóng Rất ít gây biến dạng đến chi tiết Năng suất cao, không gây ồn Chiều dày cắt từ 10-20 mm II.4 Đặc tính của thiết bị cắt bằng tia Laser Đặt tính về thiết bị: loại máy phát, loại nguồn,dạng xung,độ dài bước sóng……… Đặt tính về dịch chuyển: tốt độ dịch chuyển, vị trí tiêu điễm Đặt tính của khí cắt : thành phần khí hổ trợ, cắt có khí nung hay không nung Đặt tính vật liệu: tính truyền dẫn nhiệt, đặt tính quang học ( hấp thụ bức xạ, khả năng phản xạ) II.5 Các phương pháp cắt bằng tia Laser II.5.1 Phương pháp đột biến về nhiệt
Lợi dụng sự tập trung nhiệt đột ngột tại 1 điểm rất nhỏ trên bề mặt vật cắt và liên tục phát triển với tốc độ cao ( cở m/s) gây nên sự gãy đột biến tạo nên rảnh cắt Dùng để cắt vật liệu giòn II.5.2 Phương pháp cắt bằng khoan Dùng tia laser khoan các lổ sâu hoặc không sâu, sau đó bẻ gãy bằng cơ học Dùng để cắt vật liệu giòn II.5.3 Phương pháp nóng chảy,đốt cháy và thổi; phương pháp nóng chảy và thổi Phương pháp nóng chảy, đốt cháy và thổi: làm cho vật liệu nóng chảy, cháy sau đó thổi các sản phẩm cháy bay đi tạo thành rảnh cắt Phương pháp nóng chảy và thổi: nung nóng chảy vùng bị cắt rùi dùng khí áp suất cao thổi chúng ra khỏi vùng cắt tạo thành rảnh cắt II.5.4 Phương pháp bay hơi Sử dụng nguồn nhiệt cao, tập trung làm cho vật liệu bay hơi tạo nên rảnh cắt II.5.5 Phương pháp cắt nguội Dùng laser có dãy tầng số vùng cực tím có năng lượng siêu cao để cắt Chất lượng mép cắt rất cao Dùng để cắt vật liệu platic, vi phẩu thuật II.6 Các quá trình xảy ra khi cắt vật liệu a) Sự truyền nhiệt cho vật liệu gia công Một phần được phản xạ trở lại Một phần được vật liệu gia công hấp thụ
b) Sự truyền nhiệt bức xạ lên vật liệu gia công Khả năng hấp thụ năng lượng được thể hiện qua công thức: Hệ số hấp thụ A của 1 số vật liệu CHƯƠNG III ỨNG DỤNG TIA LASER TRONG NGÀNH CƠ KHÍ
III.1 Gia công cắt các loại kim loại Cắt bằng tia laser kết hợp nung Cắt bằng tia laser kết hợp nung nóng sơ bộ bằng chùm tia laser nóng sơ bộ bằng ngọn lửa 6-gương hội tụ 1-chùm tia laser 1-chùm tia laser 2-thấu kính hội tụ 2-bộ tách chùm tia laser 7-chùm tia laser cắt 3-đầu cắt 3-thấu kính hội tụ 8-đầu cắt 4-mỏ nung 4-chùm tia laser nung nóng sơ bộ 9- vật cắt 5-vật cắt 5-gương Ngoài ra người ta còn sử dụng khí hổ trợ trong quá trình cắt: Nung nóng vật liệu,oxy hóa kim loại vùng cắt,hạn chế khả năng phản xạ… Thổi các vật liệu bị cháy ra khỏi vùng cắt, làm sạch mép cắt… Chế độ cắt của vật liệu kim loại ( tham khảo)
III.2 Gia công cắt các vật liệu phi kim loại Thường dùng khí hổ trợ khi cắt Phạm vi ứng dụng của các loại laser khi cắt vật liệu phi kim loại Chế độ cắt của 1 số vật liệu phi kim loại
III.3 Gia công lỗ bằng tia Laser Đột lỗ thường ( độ chính xác thấp) Đột lỗ chính xác: Đột lỗ cạn: h/d
III.4 Hàn bằng tia Laser 1-tủ điều khiển 9-thấu kính hội tụ 5-chùm tia laser 2-nguồn điện 6-gương phản xa 10-chi tiết 3-đầu laser 7-gương lọc 11-bàn đặt chi tiết 4-hệ thống làm mát 8-hệ thống quang sát III.5 Quét xử lý bề mặt
III.6 Gia công lớp phủ bề mặt kim loại III.7 Trong nhiệt luyện
1-chùm tia laser 2-gương phản xạ 3-bề mặt gia công CHƯƠNG IV KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CỦA LASER a) Laser trong gia công vật liệu, trong công nghệ vật liệu Khắc, cắt Khoan
Hàn Biến cứng bề mặt Hợp kim hóa bề Máy hàn Welding laser ALDT 30 The AL 75 http://www.otd.vn
Máy cắt, khắc http://www.maykhaclaser.com Máy cưa