Phương Pháp Gia Công Bằng Tia Laser Nhóm 6 BÀN THUYẾT MINH CHỦ ĐỀ : PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG BẰNG TIA LASER NỘI DUNG I.Khái Niệm và Các Tia Laser Đầu Tiên II.Nguên Lý Gia Công III.Thiết Bị và Dụng Cụ IV.Thông Số kỹ Thuật và Khả Năng Công Nghệ. V.Đặc Điểm và Dụng C Page 1 Phương Pháp Gia Công Bằng Tia Laser Nhóm 6 I.KHÁI NIỆM & CÁC TIA LASER ĐẦU TIÊN I.1.KHÁI NIỆM: Laser nghĩa là quá trình khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ cưỡng bức. Laser được sử dụng như là một dụng cụ phát ra tia năng lượng tập trung rất mạnh mà trong tương lai gần trong một số lĩnh vực nào đó, nó là một cuộc cách mạng kỹ thuật trong gia công kim loại. Hiện tại thì có thể sử dụng thành công trong việc gia công siêu tinh, trong công nghệ hàn những điểm rất nhỏ và trong luyện kim. 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 sáng ấy được gọi là tia laze, viết tắt theo tiếng Anh là LASER (light Amplification Simulated Emission of Radiation) và thường dịch nghĩa tiếng việt là máy phát lượng tử ánh sáng. I.2.MỘT SỐ TIA LASER ĐẦU TIÊN: Tia laser đầu tiên được phát minh vào tháng 5 năm 1960 bởi Maiman. Nó là loại laser hồng ngọc (rắn). Nhiều loại laser đã được phát minh ngay sau laser hồng ngọc – laser uranium đầu tiên bởi phòng thí nghiệm IBM (tháng 11 năm 1960), laser khí Helium-Neon đầu tiên bởi Phòng thí nghiệm Bell vào năm 1961, 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,…Điều này cho thấy nhiều loại có thể tạo ra laser. 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. II.NGUYÊN LÝ GIA CÔNG BẰNG CHÙM TIA LASER: Máy gia công bằng chùm tia laser được chế tạo vào năm 1960, và ngày nay phương pháp này thực sự có giá trị trong gia công cơ khí. Từ laser là viết tắt các chữ đầu của các từ “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation” – Sự khuyết đại ánh sáng bằng bức xạ của chất phóng xạ. Loại vật liệu có thể Page 2 Phương Pháp Gia Công Bằng Tia Laser Nhóm 6 gia công được làm từ 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. Máy gia công bằng tia laser được sử dụng trong khoan, xẻ rãnh, cắt, tạo hình… 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. Nguyên lý hoạt dộng của chùm tia laser được trình bày trên hình 5.1 Hì nh 5.1. Sơ đồ nguyên lý hoạt động của chùm tia laser 1. Môi trường hoạt tính. 2.Nguồn ánh sáng kích thich. 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%). Trên hình 5.1 có thể thấy một không gian quang học 3. Trong không gian này ở hai phía là hai kính phản chiếu(4 và 5) và giữa chúng là môi trường hoạt tính 1 (hay thanh laser), những nguyên tử trong môi trường này bị kích thích bởi đèn số 2 ở trạng thái ổn định, những proton được phóng ra và hướng vào trục quang họccủa thanh laser. Các proton này va chạm nhau và tiếp tục phóng ra các proton khác, các proton này nối kết nhau về pha cũng như về hướng. Quá trình này tiếp diễn cho đến khi các proton chuyển động dọc theo trục quang học và sau nhiều lần phản xạ các proton này có đủ năng lượng để rời khỏi thanh laserqua kính số 5, phần còn lại bị phản xạ trở lại và tiếp tục quá trình nhân proton. Khi tia sáng đã chiếu xuyên qua kính phản chiếu ở hai đầu ra thì hình thành một chùm tia nối tiếp nhau. Chùm tia này sẽ đi qua một thấu kính hội tụ để tập trung năng lượng tại một điểm, nếu đặt vật cần gia công tại tiêu điểm này thì nhiệt độ cục bộ tại đó có thể lên đến 8000 0 C trong 1ms.  Sau đây là nguyên lý gia công của một loại máy điển hình : - Hình 5.2 chỉ ra nguyên lý gia công tia lazer trên máy K-3M: Page 3 2 5 4 1 3 Tia laser Phương Pháp Gia Công Bằng Tia Laser Nhóm 6 Hình 5.2 Nguyên lý gia công chùm tia laser. 2)Buồng phản xạ ánh sáng 3) Đèn phát xung 4) Thanh hồng ngọc 5) Gương phản xạ toàn phần 6) Gương phản xạ 50% 7) Thấu kính hội tụ 8) Chi tiết gia công 9) Bàn gá 10) Tế bào quang điện -Nguồn điện công nghiệp 1 qua biến thế và nắn dòng được nạp vào hệ thống tụ. Điện áp tối đa của tụ là 2KV để điều khiển sự phóng điện tới đèn phát xung 3 đặt ở trong bộ phận phản xạ ánh sáng 2. Bộ phận này có dạng hình trụ với tiết diện mặt trụ ngang là Page 4 Phương Pháp Gia Công Bằng Tia Laser Nhóm 6 elíp. Khi đèn 3 phát sáng , toàn bộ năng lượng sẽ tập trung tại vị trí có đặt thanh hồng ngọc 4. Những ion Cr +3 của thanh hồng ngọc bị kích lên mức năng lượng cao, khi tụt xuống chúng sẽ phát ra những lượng tử. Nhờ hệ dao động của các gương phẳng 5 và 6, những lượng tử này sẽ đi lại nhiều lần qua thanh hồng ngọc và kích các ion Cr +3 khác để rồi cùng phóng ra chùm tia lượng tử. Gương 5 có dộ phản xạ ánh sáng gần 99%, còn gương 6 gần 50%. Nhờ đó, một mặt ta vẫn nhận được chùm tia laser ở phía dưới, mặt khác khoảng 1% chùm tia phát ra qua gương 5 sẽ được tế bào quang điện 10 thu lại và qua hệ thống chuyển đổi ta biết được năng lượng của chùm tia đã phát ra khỏi máy. Chùm tia nhận được qua gương 6sẽ được tập trung bởi hệ quang học 7 và tác dụng lên chi tiết gia công 8 (đặt trên bàn máy 9) có khả năng di chuyển tọa độ theo 3 phương X, Y, Z. -Khi tập trung tia laser vào vị trí gia công cần chọn hệ thống quang học và chế độ gia công như năng lượng chùm tia tới, thời gian xung tác dụng của chùm tia, tiêu cự của hệ thống quang học và số xung laser. - Quá trỉnh tác dụng của chùm tia laser vào vị trí gia công được chia ra các giai đoạn sau: + 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 hỏng vật liệu đó. Giai đoạn này ứng với quá trình truyền nhiệt trong vật rắn tuyệt đối bị giới hạn về một phía theo phương tác dụng của chùm tia kể từ bề mặt tác dụng … + Phá hỏng vật liệu gia công và đẩy chúng ra khỏi vùng gia công. Giai đoạn này ứng với quá trình truyền nhiệt mà bề mặt tác dụng luôn luôn thay đổi theo phương tác dụng của chùm tia laser. + Vật liệu gia công nguội dần sau khi chùm tia laser tác dụng xong III.THIẾT BỊ VÀ DỤNG CỤ: Page 5 Hình 5.3. Cắt bằng tia laser Phương Pháp Gia Cơng Bằng Tia Laser Nhóm 6 III.1.Các loại Laser: Có nhiều cách để phân loại Laser, nhưng thơng thương người ta thương phân loại laser theo vật liệu cấu tạo nên mơi trương hoạt tính của chúng. Có thể chia laser thành ba loại chính như sau: laser rắn, laser lỏng và laser khí. *Laser rắn: Có thể nói rằng phần quan trọng nhất của laser là laser với trái tim hồng ngọc. Ra đời sau laser hồng ngọc là hàng loạt các laser hợp chất. Nhờ việc chế tạo thủy tinh hợp chất một cách dễ dàng và khá rẻ tiền, nên loại laser này ngày càng chiếm một vị trí quan trọng trong nhiều lĩnh vực và ứng dụng khác nhau. Laser thủy tinh hợp chất nêodim có công suất bức xạ lớn và tần số lặp lại cao. Công suất trung bình của chùm ánh sáng có thể đạt đến hàng trăm KW trong một tương lai không xa. Nhược điểm của loại laser rắn là hiệu suất thấp, chỉ cỡ 5 ÷ 7%. Tuy nhiên, loại laser rắn có kích thước tương đối gọn nhẹ nên được ứng dụng trong rất nhiều lónh vực khác nhau như trong thông tin liên lạc, vô tuyến truyền hình, trong công nghiệp, y tế, quân sự, … Trong các loại laser rắn, người ta chú ý nhiều nhất đến laser bán dẫn. Môi trường hoạt tính của chúng là các bán dẫn loại N hay loại P (gecmani, silic, axenit gali …). Loại laser bán dẫn có hiệu suất cao hơn hẳn bất kỳ loại laser nào khác. Về lý thuyết, hiệu suất của các loại laser bán dẫn có thể đạt tới 100%. Tuy nhiên, trên thực tế hiệu suất của loại laser này chỉ đạt đến 70%. Việc chế tạo loại laser bán dẫn cũng còn gặp một số khó khăn kỹ thuật, do đó hiệu suất của chúng chưa đạt được cao lắm. Tất nhiên, so với các loại laser khác như laser khí (hiệu suất 20%), laser rắn (hiệu suất 5÷7%), laser bán dẫn ưu việt hơn nhiều. Tuy vậy, công suất bức xạ của loại laser bán dẫn còn nhỏ, chưa thể so sánh với các loại laser khí hay laser tinh thể khác được. Ngoài ra, laser bán dẫn còn có đặc điểm là dễ điều khiển, có thể biến đổi công suất bức xạ theo một quy luật cho trước một cách dễ dàng. Khi dòng điện đi qua một môi trường hoạt tính bán dẫn bò biến thiên, thì công suất ra cũng sẽ biến thiên đúng như vậy. Đặc tính này làm cho laser bán dẫn có một tầm quan trọng đặc biệt, nhất là trong lónh vực truyền thông tin và vô tuyến truyền hình. *Laser khí: Cho đến năm 1961, laser khí mới ra đời nhưng không được chú ý nhiều, vì về công suất bức xạ ánh sáng và hiệu suất làm việc nó còn kém xa loại laser ra đời trước đó (laser hồng ngọc). Tuy nhiên, laser khí đã có nhiều hứa hẹn tốt đẹp về tính đơn sắc và khả năng đònh hướng cao. Năm 1964, laser khí CO 2 xuất hiện, với một công suất rất cao. Trong những năm gần đây, laser khí CO 2 (và hỗn hợp của nó) đã đạt được công suất bức xạ tới hàng chục KW, trong chế độ làm việc liên tục, với hiệu suất 20% Page 6 Phương Pháp Gia Cơng Bằng Tia Laser Nhóm 6 Loại laser CO 2 khí động học có công suất bức xạ đến 100 KW. Ưu điểm của loại laser khí là công suất lớn, tính đơn sắc và khả năng đònh hướng cao, thích hợp cho việc sử dụng chúng ở chế độ liên tục. Dải bước sóng của loại laser khí kéo dài từ sóng mm cho đến vùng tử ngoại. Môi trường hoạt tính của loại laser khí là các chất khí hay hỗn hợp khí khác nhau. Thông dụng nhất là khí nguyên tử neon, agon, kripton, xênon, hơi kim loại cadimi, đồng, selen, xêzi, và khí phân tử như oxyt cacbon, cacbonic, hơi nước … *Laser lỏng: Một trong những phương hướng mới của laser là laser có môi trường hoạt tính chất lỏng. Có hai loại chất lỏng thường dùng là các hỗn hợp hữu cơ kim loại và chất màu. Loại hỗn hợp hữu cơ kim loại chứa một số nguyên tố hiếm như êropi. Môi trường hữu cơ đóng vai trò trung gian, nhận năng lượng cho nguồn ánh sáng kích thích, truyền lại cho các nguyên tử êropi. Các nguyên tử êropi bò kích thích và bức xạ ánh sáng với bước sóng 0,61 µm (màu đỏ). Nhược điểm của các loại laser hữu cơ lỏng là môi trường hoạt tính không bền vững, chất hữu cơ bò phân hủy dưới tác động của ánh sáng kích thích. Gần đây người ta thay chất hữu cơ bằng chất vô cơ để tránh sự phân hủy nói trên. Loại laser chất lỏng vô cơ có công suất bức xạ và hiệu suất khá cao, có thể sánh vai cùng các loại laser rắn với hợp chất nêodim. Hiện nay loại laser vô cơ lỏng có thể cho công suất trung bình gần 500 W ở chế độ xung, và ở chế độ xung đơn với năng lượng hàng trăm Jun. Tuy nhiên, chất lỏng oxít clorua selen là một loại chất độc, có hại cho cơ thể con người, do đóù khi làm việc với nó phải tuân theo nhiều biện pháp an toàn phức tạp. Nói chung, cũng như các loại laser khác, laser chất lỏng cũng có những ưu điểm riêng của nó. Điều dễ dàng nhìn thấy nhất là việc làm nguội môi trường hoạt tính rất đơn giản, bằng phương pháp lưu thông dòng chất lỏng trong laser . Các loại laser như đã nói ở trên đều cần nguồn cung cấp điện để tạo ra môi trường hoạt tính. Nguồn điện năng được sử dụng có thể dưới dạng dòng điện cao tầng để ion hóa hỗn hợp khí trong laser khí, hoặc dòng điện một chiều chạy qua lớp tiếp xúc P-N trong laser bán dẫn, hoặc dưới dạng ánh sáng đèn chiếu sáng như trong các laser rắn … Các phương pháp kích thích môi trường hoạt tính này đều có hiệu suất khá cao và cho công suất bức xạ của laser lớn. Tuy nhiên, trong thực tế không phải nơi nào cũng có nguồn điện năng. Như vậy, sự ra đời của laser khí động học và laser hóa học là một giải pháp thực tế nhất. *Laser Gama: Page 7 Phương Pháp Gia Cơng Bằng Tia Laser Nhóm 6 Trong những năm gần đây, ngành điện tử lượng tử đã phát triển rất mạnh. Sự phát triển của nó gắn liền với sự phát triển của kỹ thuật điện tử, quang học, vật lý, hóa học và nhiều lónh vực khoa học khác. Sự tương quan hữu cơ này đã thúc đẩy sự phát triển, không những của chính bản thân kỹ thuật laser, mà còn những ngành có liên quan. Có thể nói rằng, sự ra đời của laser Gamma là sự kết hợp hài hòa giữa yêu cầu cần có một nguồn ánh sáng điện từ đơn sắc, có công suất lớn với bước sóng < 10 7 cm và sự phát minh ra hiệu ứng Mesbauer. Với bước sóng này, laser Gamma cho phép nghiên cứu đặc điểm cầu trúc của thế giới vi mô, và mở ra nhiều triển vọng mới trong ngành sinh học, hóa học vật lý và kỹ thuật … Năm 1972 – 1973, nhà bác học Xô Viết lỗi lạc, viện só Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô đã đặt nền móng cho một phương hướng nghiên cứu laser mới – laser Gamma. Cơ sở vật lý của laser Gamma là hiệu ứng Mesbauer cho phép ta thực hiện quá trình bức xạ, hấp thụ và tán xạ cộng hưởng tia Gamma với độ phẩm chất rất lớn. Trong laser Gamma, các mức năng lượng làm việc là các mức chuyển tiếp trạng thái của hạt nhân phóng xạ. Hạt nhân sẽ bức xạ tia Gamma, khi nó chuyển trạng thái từ mức năng lượng cao xuống các mức năng lượng thấp hơn. Hiện tượng bức xạ tia Gamma này gọi là hiện tượng phân rã Gamma. Để kích thích các hạt nhân có thể dùng các hạt nhân khác, các notron, proton hay tia Gamma. Về nguyên lý chung, laser Gamma làm việc cũng tương tự như các laser khác (laser khí, laser rắn …). Tuy nhiên, hiện tượng vật lý xảy ra trong môi trường hoạt tính của loại laser này phức tạp hơn nhiều. Khả năng tiềm tàng của loại laser này rất lớn. tuy nhiên kỹ thuật chế tạo nó rất phức tạp, và do đó việc ứng dụng của nó chưa được phổ biến rộng rãi. Nhờ sự ra đời của laser Gamma, chúng ta đã mở rộng được dải sóng, từ hồng ngoại cho đến bước sóng một vài Amstrong (A o ). Tuy nhiên trong tương lai, khó mà nói rằng đó là phương pháp cuối cùng của kỹ thuật laser. Sự ra đời và phát triển rất mạnh của kỹ thuật laser đã góp phần rất lớn vào việc giải quyết nhiều vấn đề kỹ thuật và nghiên cứu khoa học. III.2.Cấu tạo máy laser: Những nguyên tử, cũng tương tự như phân tử, cũng có cấu trúc năng lượng, các mức đó mang tính chất lượng tử, khoảng cách các mức cũng cố đònh với từng loại phân tử. Nhờ đó mà các phân tử đều có thể bức xạ điện tử nếu chúng bò kích thích. Muốn cho các nguyên tử phát ra ánh sáng (sóng điện từ nói chung) chúng phải được kích thích, tức là electron phải được đẩy lên mức năng lượng cao hơn. Có thể dùng: đốt nóng, dùng ánh sáng mạnh chiếu vào, dòng điện đi qua. Khi nhận năng lượng này electron Page 8 Phương Pháp Gia Cơng Bằng Tia Laser Nhóm 6 nhảy lên mức năng lượng cao hơn, chúng sống tạm một thời gian ở mức năng lượng mới và sẽ trở về mức năng lượng cũ và phát ra ánh sáng. Do đặc điểm bức xạ tự phát nên trong một thời điểm electron chuyển mức năng lượng bức xạ ra proton khác tạo nên một quá trình vô cùng nhanh. Khi các electron chuyển mức năng lượng thì quá trình bức xạ sẽ dừng lại, do đó chúng ta phải có nguồn kích thích năng lượng từ bên ngoài để tiếp tục đẩy các electron lên mức cao hơn. Tóm lại tia laser truyền đi đơn sắc, song song với độ phân kỳ lớn, độ sáng cao, tiêu biểu cho sự khuyếch đại ánh sáng bởi sự bức xạ được kích hoạt. Máy laser là một bộ phận tạo ra bức xạ ánh sáng với các mức năng lượng lớn và có thể điều khiển được. Khi chiếu vào một vật liệu mức năng lượng này đủ lớn để gây ra hiệu ứng cục bộ. Sức nóng của tia laser được điều khiển để ra kết quả mong muốn ở vùng cụ thể và đảm bảo biến dạng là nhỏ. Dưới đây là nguyên lý máy laser: Hình 5.4. Sơ đồ nguyên lý máy laser. *Máy laser được cấu tạo bởi 3 phần chính sau: III.2.1.Môi trường hoạt tính: Là phần quan trọng nhất có nhiệm vụ phát ra sóng điện từ hay sóng ánh sáng. Tuỳ theo yêu cầu kỹ thuật người ta có thể dùng các loại hoạt tính là chất lỏng, chất rắn, khí. Một số chất thường được sử dụng hoạt tính là: + Chất khí: N 2 , H 2 , CO 2 + Chất rắn: Tinh thể và thủy tinh hợp chất (hồng ngọc, thạch anh …) + Chất lỏng: các dung dòch sơn, chất hữu cơ, vô cơ. Page 9 Nguồn sáng Nguồn sáng Bàn Hệ thống làm mát Nguồn điện Băng bảo vệ Tia laser Đồ gá Kim loại bay hơi Chi tiết Độ dài tiêu cự Gương phản xạ bán phần Gương phản xạ toàn phần Thấu kính Phương Pháp Gia Cơng Bằng Tia Laser Nhóm 6 Môi trường hoạt tính của chất khí thường được sử dụng trong laser có công suất lớn, phương pháp kích thích đơn giản. Đối với laser rắn dạng tròn, môi trường hoạt tính là chất rắn dạng tròn, chữ nhật, dạng tâm … Người ta thường dùng nguồn ánh sáng kích thích từ bên ngoài. * Môi trường hoạt tính khí: Loại laser khí được sử dụng tương đối phổ biến vì việc kích thích phóng điện và điều khiển tương đối dễ dàng. Ta có thể chia làm 3 loại laser khí: nguyên tử trung hòa, loại ion hóa, loại phân tử. Phần cơ bản của máy laser là ống kính làm bằng thủy tinh hay sứ chứa môi trường khí, hai đáy của ống hình trụ làm bằng muối đá hay axê magali cho ánh sáng đi qua với bước sóng 0,16 µm để làm giảm sự mất mát do sự phản xạ trở lại từ bề mặt các cửa sổ. Các cửa sổ này nếu đặt nghiêng với trục của ống 1 góc Bruster thì không bò phản xạ lại. Để kích thích sự phóng điện bằng dòng điện một chiều hay xoay chiều tần số thấp, đưa hai cực vào ống và nối chúng với nguồn điện áp. Với dòng điện xoay chiều tần số cao, chỉ cần kích thích sự phóng điện bằng cách đưa điện áp đến hai vành kim loại áp vào thành ngoài ống. Để tạo sự phản hồi dương ở hai đầu ống khí, đặt hai gương quang học tạo thành hệ cộng hưởng mở mang tên Phabripero. Hai gương này phải song song và vuông góc trục ống. Nhờ hệ thống như gương này Proton sinh ra do bức xạ sẽ di chuyển qua môi trường hoạt tính nhiều lần. Một trong hai gương sẽ là gương trong suốt. Hình 5.5. Sơ đồ nguyên lý laser khí. Page 10 Máy phát Tia laser Cửa sổ ng chứa khí Gương phản xạ [...]... thước rất nhỏ các loại vật liệu như: kim cương, thủy tinh, ceramic, polyme mềm mà các phương pháp khác khó gia công Hình 5.24 Máy gia công bằng tia laser Page 29 Phương Pháp Gia Cơng Bằng Tia Laser Nhóm 6 IV.5.Các phương pháp gia công tia laser • Máy cắt Phương pháp cắt bằng laser có thể được xem là một phương pháp cắt đốt cháy tinh, vật liệu được đưa đến điểm chảy của nó bằng tia laser sử dụng phản ứng... công việc cắt vật liệu ceramic và các vật liệu bò 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 V.1.2.Nhược điểm: Page 33 Phương Pháp Gia Cơng Bằng Tia Laser Nhóm 6... chùm tia bò mất mát qua các màn chắn, làm giảm hiệu suất năng lượng chùm tia D 2 5 4 3 DM 1 Do D1 Page 18 ’ F ’’ F L1 F F1 L4 Phương Pháp Gia Cơng Bằng Tia Laser Nhóm 6 Hình 5.18 Tập trung chùm tia bằng hệ thống màn chắn và thấu kính hội tụ Kích thước gia công phụ thuộc vào tính chất vật liệu gia công, mật độ năng lượng chùm tia, tính chất của hệ thống tập trung năng lượng, thời gian tác dụng chùm tia. .. Cồng kềnh Page 28 Phương Pháp Gia Cơng Bằng Tia Laser Nhóm 6 hơn nhưng kinh tế IV.4.Khả năng công nghệ - Có thể khoan các lỗ nhỏ trên vật liệu bằng tungsten, đồng thau, ceramic - Gia công được các vật liệu mỏng đặc biệt trong các mạch thích hợp (IC) - Sửa chữa bằng cách cắt các màng mỏng bò hư trong máy điện toán - Dùng trong công nghiệp dệt may để cắt một hay nhiều lớp vải - Cân bằng động lực cho các... 250 µm Cường độ ánh sáng đã được tập trung bằng lăng kính lớn gấp 40 lần cường độ ánh sáng mặt trời Để khoan những lỗ nhỏ hơn phải dùng hệ thống lăng kính hội tụ và hệ thống điều chỉnh cơ khí, khi đó có thể gia công được các lỗ hay rãnh có đường kính từ 2 đến 5 µm Quá trình gia công bằng tia laser có thể tách làm hai pha: Page 19 Phương Pháp Gia Cơng Bằng Tia Laser Nhóm 6 - nh sáng laser bóc đi lớp... công tùy thuộc vào mục đích công nghệ, có thể dùng nhiều biện pháp khác nhau Hiện nay thường dùng các biện pháp sau: *Dùng thấu kính hội tụ Khi dùng thấu kính cầu (hình 5.17a) thì tia laser tập trung trên bề mặt gia công là hình tròn nên có thể dùng để gia công lỗ, hàn điểm Nếu cung cấp cho chi tiết gia công một chuyển động tương đối phù hợp với hình dạng yêu cầu thì có thể gia công được các lỗ, rãnh hoặc... (Nd), … Máy phát tia laser : Sơ đồ máy phát tia laser kiểu MLC – 1 cho trong hình 5.36 1 3 7 2 4 5 Máy phát quang lượng tử Màng ngăn ng ngắm Vật kính của kính hiển vi Tấm kính bảo vệ Chi tiết gia công Bộ nguồn 6 Hình 5.16 Sơ đồ máy phát laser kiểm MLC-1 b Các phương pháp tập trung chùm laser Page 17 Phương Pháp Gia Cơng Bằng Tia Laser Nhóm 6 Để tạo nên mật độ năng lượng cao tại vò trí gia công tùy thuộc... như lăng kính có nhiệm vụ lọc ánh sáng Môi trường hoạt tính V1 Lăng kính V2 V1 V2 Gương phản xạ Page 13 Phương Pháp Gia Cơng Bằng Tia Laser Nhóm 6 Hình 5.10 Bộ cộng hưởng quang học Vậy về nguyên lý, gia công bằng tia laser rất đơn giản Bằng cách tập trung năng lượng tại một điểm trong vùng gia công, mật độ năng lượng tại điểm đó sẽ tăng lên rất cao, và do đó nhiệt độ tại đó cũng lên rất cao Tùy theo mục... thích độ dẫn sóng để gia công cấu trúc tế vi… Tia laser KrF phóng ra 50 µJ tạo khe nứt 0,5 µm sẽ tạo ra điểm 15 ÷ 20 µm đường kính và tạo ra năng lượng 10 ÷ 20 J/cm2 Page 32 Phương Pháp Gia Cơng Bằng Tia Laser Nhóm 6 Những tia laser này quét thông qua kính trên máy điều khiển tự động qua chương trình CAD/CAM Độ sâu được điều khiển bằng cách thay đổi tham số X và Y để di chuyển tia laser Xung laser... Pháp Gia Cơng Bằng Tia Laser Nhóm 6 Hình 5.23 Biểu đồ tốc độ cắt thép lá của Laser CO2 và Nd:YAG Khi chòu tác động nhiệt của tia laser, giấy, gỗ và các vật liệu xenlulô phải trải qua một quá trình bốc hơi được gây ra bởi sự cháy Tốc độ cắt phụ thuộc vào năng lượng laser, bề dày vật liệu, các thành phần khí, nước trong vật liệu các vật liệu polime nhiệt dẻo được cắt bởi sự nóng chảy và đẩy các vật liệu . Phương Pháp Gia Công Bằng Tia Laser Nhóm 6 BÀN THUYẾT MINH CHỦ ĐỀ : PHƯƠNG PHÁP GIA CÔNG BẰNG TIA LASER NỘI DUNG I.Khái Niệm và Các Tia Laser Đầu. nguyên lý gia công tia lazer trên máy K-3M: Page 3 2 5 4 1 3 Tia laser Phương Pháp Gia Công Bằng Tia Laser Nhóm 6 Hình 5.2 Nguyên lý gia công chùm tia laser.