Bài thuyết trình "Phương pháp gia công bằng tia laser"

Chia sẻ: Nguyễn Sang | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:38

0
972
lượt xem
283
download

Bài thuyết trình "Phương pháp gia công bằng tia laser"

Mô tả tài liệu
  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. 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.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Bài thuyết trình "Phương pháp gia công bằng tia laser"

  1. 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
  2. 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 BĂNG CHUM TIA LASER: ̀ ̀ May gia công băng chum tia laser được chế tao vao năm 1960, và ngay nay phương ́ ̀ ̀ ̣ ̀ ̀ phap nay thực sự có giá trị trong gia công cơ khi. ́ ̀ ́ Từ laser là viêt tăt cac chữ đâu cua cac từ “Light Amplification by Stimulated Emission ́ ́ ́ ̀ ̉ ́ of Radiation” – Sự khuyêt đai anh sang băng bức xạ cua chât phong xa. Loai vât liêu có ́ ̣ ́ ́ ̀ ̉ ́ ́ ̣ ̣ ̣ ̣ Page 2
  3. Phương Pháp Gia Công Bằng Tia Laser Nhóm 6 thể gia công được lam từ tia laser không phụ thuôc vao độ dai song. Năng lượng cua ̀ ̣ ̀ ̀ ́ ̉ chum tia laser tâp trung vao phân nhỏ cua chum tia laser lam cho phân vât liêu đó bay hơi ̀ ̣ ̀ ̀ ̉ ̀ ̀ ̀ ̣ ̣ đi. May gia công băng tia laser được sử dung trong khoan, xẻ ranh, căt, tao hinh… ́ ̀ ̣ ̃ ́ ̣ ̀ Gia công băng chum tia laser là quá trinh xử lý nhiêt trong đó tia laser được dung lam ̀ ̀ ̀ ̣ ̀ ̀ nong chay và bôc hơi vât liêu. Nguyên lý hoat dông cua chum tia laser được trinh bay trên ́ ̉ ́ ̣ ̣ ̣ ̣ ̉ ̀ ̀ ̀ ̀ hinh 5.1 1 3 4 5 Tia laser 2 Hìn h 5.1. Sơ đồ nguyên lý hoat đông cua chum tia laser ̣ ̣ ̉ ̀ 1. Môi trường hoat tinh. ̣ ́ ̀ ́ ́ ́ 2.Nguôn anh sang kich thich. 3. Buông công hưởng quang hoc. ̀ ̣ ̣ 4. Gương phan xạ toan phân (độ phan xạ anh sang 100%) ̉ ̀ ̀ ̉ ́ ́ 5. Gương phan xạ ban phân trong suôt (độ phan xạ anh sang 50%). ̉ ́ ̀ ́ ̉ ́ ́ Trên hình 5.1 có thể thây môt không gian quang hoc 3. Trong không gian nay ở hai ́ ̣ ̣ ̀ phia là hai kinh phan chiêu(4 và 5) và giữa chung là môi trường hoat tinh 1 (hay thanh ́ ́ ̉ ́ ́ ̣ ́ laser), những nguyên tử trong môi trường nay bị kich thich bởi đen số 2 ở trang thai ôn ̀ ́ ́ ̀ ̣ ́ ̉ đinh, những proton được phong ra và hướng vao truc quang hoccua thanh laser. Cac ̣ ́ ̀ ̣ ̣ ̉ ́ proton nay va cham nhau và tiêp tuc phong ra cac proton khac, cac proton nay nôi kêt nhau ̀ ̣ ́ ̣ ́ ́ ́ ́ ̀ ́ ́ về pha cung như về hướng. Quá trinh nay tiêp diên cho đên khi cac proton chuyên đông ̃ ̀ ̀ ́ ̃ ́ ́ ̉ ̣ doc theo truc quang hoc và sau nhiêu lân phan xạ cac proton nay có đủ năng lượng để rời ̣ ̣ ̣ ̀ ̀ ̉ ́ ̀ khoi thanh laserqua kinh số 5, phân con lai bị phan xạ trở lai và tiêp tuc quá trinh nhân ̉ ́ ̀ ̀ ̣ ̉ ̣ ́ ̣ ̀ proton. Khi tia sang đã chiêu xuyên qua kinh phan chiêu ở hai đâu ra thì hinh thanh môt ́ ́ ́ ̉ ́ ̀ ̀ ̀ ̣ chum tia nôi tiêp nhau. Chum tia nay sẽ đi qua môt thâu kinh hôi tụ để tâp trung năng ̀ ́ ́ ̀ ̀ ̣ ́ ́ ̣ ̣ lượng tai môt điêm, nêu đăt vât cân gia công tai tiêu điêm nay thì nhiêt độ cuc bộ tai đó có ̣ ̣ ̉ ́ ̣ ̣ ̀ ̣ ̉ ̀ ̣ ̣ ̣ thể lên đên 8000 C trong 1ms. ́ 0  Sau đây là nguyên lý gia công cua môt loai may điên hinh: ̉ ̣ ̣ ́ ̉ ̀ - Hình 5.2 chỉ ra nguyên lý gia công tia lazer trên may K-3M: ́ Page 3
  4. Phương Pháp Gia Công Bằng Tia Laser Nhóm 6 Hình 5.2 Nguyên lý gia công chum tia laser. ̀ 2)Buông phan xạ anh sang ̀ ̉ ́ ́ ̀ ́ 3) Đen phat xung ̀ ̣ 4) Thanh hông ngoc 5) Gương phan xạ toan phân ̉ ̀ ̀ 6) Gương phan xạ 50% ̉ 7) Thâu kinh hôi tụ ́ ́ ̣ ́ 8) Chi tiêt gia công 9) Ban gá ̀ 10)Tế bao quang điên ̀ ̣ -Nguôn điên công nghiêp 1 qua biên thế và năn dong được nap vao hệ thông tu. Điên ap ̀ ̣ ̣ ́ ́ ̀ ̣ ̀ ́ ̣ ̣ ́ tôi đa cua tụ là 2KV để điêu khiên sự phong điên tới đen phat xung 3 đăt ở trong bộ phân ́ ̉ ̀ ̉ ́ ̣ ̀ ́ ̣ ̣ phan xạ anh sang 2. Bộ phân nay có dang hinh trụ với tiêt diên măt trụ ngang là ̉ ́ ́ ̣ ̀ ̣ ̀ ́ ̣ ̣ Page 4
  5. Phương Pháp Gia Công Bằng Tia Laser Nhóm 6 elip. Khi đen 3 phat sang , toan bộ năng lượng sẽ tâp trung tai vị trí có đăt thanh hông ngoc ́ ̀ ́ ́ ̀ ̣ ̣ ̣ ̀ ̣ 4. Những ion Cr+3 cua thanh hông ngoc bị kich lên mức năng lượng cao, khi tut xuông ̉ ̀ ̣ ́ ̣ ́ chung sẽ phat ra những lượng tử. Nhờ hệ dao đông cua cac gương phăng 5 và 6, những ́ ́ ̣ ̉ ́ ̉ lượng tử nay sẽ đi lai nhiêu lân qua thanh hông ngoc và kich cac ion Cr khac để rôi cung ̀ ̣ ̀ ̀ ̀ ̣ ́ ́ +3 ́ ̀ ̀ phong ra chum tia lượng tử. Gương 5 có dộ phan xạ anh sang gân 99%, con gương 6 gân ́ ̀ ̉ ́ ́ ̀ ̀ ̀ 50%. Nhờ đo, môt măt ta vân nhân được chum tia laser ở phia dưới, măt khac khoang 1% ́ ̣ ̣ ̃ ̣ ̀ ́ ̣ ́ ̉ chum tia phat ra qua gương 5 sẽ được tế bao quang điên 10 thu lai và qua hệ thông chuyên ̀ ́ ̀ ̣ ̣ ́ ̉ đôi ta biêt được năng lượng cua chum tia đã phat ra khoi may. Chum tia nhân được qua ̉ ́ ̉ ̀ ́ ̉ ́ ̀ ̣ gương 6sẽ được tâp trung bởi hệ quang hoc 7 và tac dung lên chi tiêt gia công 8 (đăt trên ̣ ̣ ́ ̣ ́ ̣ ban may 9) có khả năng di chuyên toa độ theo 3 phương X, Y, Z. ̀ ́ ̉ ̣ -Khi tâp trung tia laser vao vị trí gia công cân chon hệ thông quang hoc và chế độ gia ̣ ̀ ̀ ̣ ́ ̣ công như năng lượng chum tia tới, thời gian xung tac dung cua chum tia, tiêu cự cua hệ ̀ ́ ̣ ̉ ̀ ̉ thông quang hoc và số xung laser. ́ ̣ - Quá trinh tac du cua chum tia laser vao vị trí gia công được chia ra cac giai đoan ̉ ́ ̣ ng ̉ ̀ ̀ ́ ̣ sau: +Vât liêu gia công hut năng lượng cua chum tia laser và chuyên năng lượng nay thanh ̣ ̣ ́ ̉ ̀ ̉ ̀ ̀ ̣ nhiêt năng. + Đôt nong vât liêu gia công tới nhiêt độ có thể phá hong vât liêu đo. Giai đoan nay ứng ́ ́ ̣ ̣ ̣ ̉ ̣ ̣ ́ ̣ ̀ với quá trinh truyên nhiêt trong vât răn tuyêt đôi bị giới han về môt phia theo phương tac ̀ ̀ ̣ ̣ ́ ̣ ́ ̣ ̣ ́ ́ dung cua chum tia kể từ bề măt tac dung … ̣ ̉ ̀ ̣ ́ ̣ + Phá hong vât liêu gia công và đây chung ra khoi vung gia công. Giai đoan nay ứng với ̉ ̣ ̣ ̉ ́ ̉ ̀ ̣ ̀ quá trinh truyên nhiêt mà bề măt tac dung luôn luôn thay đôi theo phương tac dung cua ̀ ̀ ̣ ̣ ́ ̣ ̉ ́ ̣ ̉ ̀ chum tia laser. ̣ ̣ ̣ ̀ ̀ ́ ̣ + Vât liêu gia công nguôi dân sau khi chum tia laser tac dung xong ́ ̀ Hình 5.3. Căt băng tia laser III.THIẾT BỊ VÀ DỤNG CỤ: III.1.Các loại Laser: Page 5
  6. Phương Pháp Gia Công Bằng Tia Laser Nhóm 6 Có nhiều cách để phân loại Laser, nhưng thông thương người ta thương phân loại laser theo vật liệu cấu tạo nên môi 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 thuûytinh hôïp chaátneâodim coù coâng suaát böùc xaï lôùn vaø taàn soá laëp laïi cao. Coâng suaát trung bình cuûa chuømaùnhsaùngcoùtheåñaïtñeánhaøngtraêmKW trongmoättöônglai khoângxa. Nhöôïc ñieåmcuûaloaïi laser raénlaø hieäusuaátthaáp,chæcôõ 5 ÷ 7%. Tuy nhieân, loaïi laser raén coù kích thöôùc töông ñoái goïn nheï neânñöôïc öùng duïng trong raát nhieàulónhvöïc khaùcnhaunhötrongthoângtin lieânlaïc, voâtuyeántruyeànhình,trong coângnghieäp,y teá,quaânsöï, … Trong caùcloaïi laser raén,ngöôøi ta chuùyù nhieàunhaátñeánlaser baùndaãn.Moâi tröôøng hoaït tính cuûa chuùng laø caùc baùn daãn loaïi N hay loaïi P (gecmani, silic, axenit gali …). Loaïi laser baùn daãncoù hieäu suaátcao hôn haún baát kyø loaïi laser naøokhaùc.Veà lyù thuyeát,hieäusuaátcuûacaùcloaïi laserbaùndaãncoù theåñaït tôùi 100%. Tuy nhieân, treânthöïc teá hieäu suaátcuûa loaïi laser naøy chæñaït ñeán70%. Vieäccheátaïo loaïi laserbaùndaãncuõngcoøngaëpmoätsoákhoùkhaênkyõ thuaät,do ñoùhieäusuaátcuûachuùngchöañaïtñöôïc caolaém.Taátnhieân,so vôùi caùcloaïi laser khaùcnhö laserkhí (hieäusuaát20%), laserraén(hieäusuaát5÷ 7%), laserbaùndaãnöu vieät hôn nhieàu.Tuy vaäy, coângsuaátböùc xaï cuûaloaïi laser baùndaãncoøn nhoû, chöatheåso saùnhvôùi caùcloaïi laserkhí haylasertinhtheåkhaùcñöôïc. Ngoaøi ra, laserbaùndaãncoøncoùñaëcñieåmlaø deãñieàukhieån,coùtheåbieánñoåi coângsuaátböùc xaï theo moät quy luaät cho tröôùc moät caùch deã daøng. Khi doøng ñieänñi qua moätmoâi tröôønghoaït tính baùndaãnbò bieánthieân, thì coângsuaátra cuõngseõbieánthieânñuùngnhövaäy.Ñaëctínhnaøylaømcholaserbaùndaãncoùmoät taàmquantroïng ñaëcbieät, nhaátlaø trong lónh vöïc truyeànthoângtin vaø voâ tuyeán truyeànhình. *Laser khí: Cho ñeánnaêm1961,laserkhí môùi ra ñôøi nhöngkhoângñöôïc chuùyù nhieàu,vì veà coângsuaátböùcxaï aùnhsaùngvaø hieäusuaátlaømvieäcnoù coønkeùmxa loaïi laser ra ñôøi tröôùcñoù(laserhoàngngoïc). Tuy nhieân,laserkhí ñaõcoùnhieàuhöùaheïntoát ñeïp veàtính ñôn saécvaø khaûnaêngñònhhöôùngcao. Naêm1964,laserkhí CO2 xuaát hieän,vôùi moätcoângsuaátraátcao. Trong nhöõngnaêmgaànñaây,laser khí CO2 (vaø hoãnhôïp cuûanoù) ñaõñaït ñöôïc coângsuaátböùcxaï tôùi haøngchuïc KW, trongcheá ñoälaømvieäclieântuïc, vôùi hieäusuaát20% Loaïi laserCO2 khí ñoänghoïc coùcoângsuaátböùcxaï ñeán100KW. Page 6
  7. Phương Pháp Gia Công Bằng Tia Laser Nhóm 6 Öu ñieåmcuûaloaïi laserkhí laø coângsuaátlôùn, tính ñôn saécvaø khaûnaêngñònh höôùng cao, thích hôïp cho vieäc söû duïng chuùngôû cheá ñoä lieân tuïc. Daûi böôùc soùng cuûa loaïi laser khí keùo daøi töø soùng mm cho ñeán vuøng töû ngoaïi. Moâi tröôønghoaït tính cuûa loaïi laser khí laø caùc chaátkhí hay hoãn hôïp khí khaùc nhau. Thoângduïngnhaátlaø khí nguyeântöû neon,agon,kripton,xeânon,hôi kim loaïi cadimi, ñoàng,selen,xeâzi,vaøkhí phaântöûnhöoxytcacbon,cacbonic,hôi nöôùc… *Laser loûng: Moättrongnhöõngphöônghöôùngmôùi cuûalaserlaø lasercoùmoâitröôønghoaïttính chaátloûng.Coù hai loaïi chaátloûngthöôøngduønglaø caùchoãnhôïp höõucô kim loaïi vaøchaátmaøu.Loaïi hoãnhôïp höõucô kim loaïi chöùamoätsoánguyeântoáhieámnhö eâropi. Moâi tröôønghöõu cô ñoùngvai troø trunggian, nhaännaênglöôïng cho nguoàn aùnhsaùngkích thích, truyeànlaïi cho caùcnguyeântöû eâropi. Caùc nguyeântöû eâropi bò kích thíchvaøböùcxaï aùnhsaùngvôùi böôùcsoùng0,61µm (maøuñoû). Nhöôïc ñieåmcuûacaùc loaïi laser höõu cô loûng laø moâi tröôønghoaït tính khoâng beànvöõng, chaáthöõu cô bò phaânhuûy döôùi taùc ñoängcuûaaùnhsaùngkích thích. Gaànñaâyngöôøitathaychaáthöõucô baèngchaátvoâcô ñeåtraùnhsöï phaânhuûynoùi treân.Loaïi laser chaátloûng voâ cô coù coângsuaátböùc xaï vaø hieäusuaátkhaùcao, coù theåsaùnhvai cuøng caùc loaïi laser raén vôùi hôïp chaátneâodim. Hieän nay loaïi laservoâcô loûngcoù theåcho coângsuaáttrungbìnhgaàn500W ôû cheáñoäxung,vaø ôû cheáñoäxungñônvôùi naênglöôïnghaøngtraêmJun. Tuy nhieân,chaátloûngoxít cloruaselenlaø moätloaïi chaátñoäc,coù haïi cho cô theå conngöôøi,do ñoùùkhi laømvieäcvôùi noùphaûituaântheonhieàubieänphaùpantoaøn phöùc taïp. Noùi chung, cuõng nhö caùc loaïi laser khaùc, laser chaát loûng cuõng coù nhöõngöu ñieåmrieângcuûanoù.Ñieàudeãdaøngnhìnthaáynhaátlaø vieäclaømnguoäi moâitröôønghoaïttính raátñôngiaûn,baèngphöôngphaùplöu thoângdoøngchaátloûng tronglaser. Caùcloaïi lasernhöñaõnoùi ôû treânñeàucaànnguoàncungcaápñieänñeåtaïo ra moâi tröôønghoaïttính. Nguoànñieännaêngñöôïc söûduïngcoù theådöôùi daïngdoøngñieän caotaàngñeåion hoùahoãnhôïp khí tronglaserkhí, hoaëcdoøngñieänmoätchieàuchaïy qualôùp tieápxuùcP-N tronglaserbaùndaãn,hoaëcdöôùi daïngaùnhsaùngñeønchieáu saùngnhö trongcaùclaserraén… Caùc phöôngphaùpkích thích moâi tröôønghoaït tính naøy ñeàucoù hieäu suaátkhaù cao vaø cho coângsuaátböùc xaï cuûa laser lôùn. Tuy nhieân,trongthöïc teákhoângphaûi nôi naøo cuõngcoù nguoànñieännaêng.Nhö vaäy, söï ra ñôøi cuûalaser khí ñoänghoïc vaø laser hoùahoïc laø moätgiaûi phaùpthöïc teá nhaát. *Laser Gama: Trongnhöõngnaêmgaànñaây,ngaønhñieäntöû löôïng töû ñaõphaùttrieånraátmaïnh. Söï phaùttrieåncuûanoùgaénlieànvôùi söï phaùttrieåncuûakyõ thuaätñieäntöû,quang hoïc, vaätlyù, hoùahoïc vaø nhieàulónh vöïc khoa hoïc khaùc. Söï töôngquanhöõu cô Page 7
  8. Phương Pháp Gia Công Bằng Tia Laser Nhóm 6 naøy ñaõ thuùc ñaåy söï phaùttrieån, khoângnhöõngcuûa chính baûn thaânkyõ thuaät laser,maøcoønnhöõngngaønhcoùlieânquan. Coù theånoùi raèng,söï ra ñôøi cuûalaser Gammalaø söï keáthôïp haøi hoøagiöõa yeâucaàucaàncoùmoätnguoànaùnhsaùngñieäntöøñônsaéc,coùcoângsuaátlôùnvôùi 7 böôùc soùng < 10 cm vaø söï phaùt minh ra hieäu öùng Mesbauer. Vôùi böôùc soùng naøy,laserGammachopheùpnghieâncöùuñaëcñieåmcaàutruùccuûatheágiôùi vi moâ, vaø môûra nhieàutrieånvoïng môùi trongngaønhsinh hoïc, hoùahoïc vaätlyù vaø kyõ thuaät… Naêm1972– 1973,nhaøbaùchoïc Xoâ Vieátloãi laïc, vieänsó VieänHaønlaâmKhoa hoïc LieânXoâ ñaõñaëtneànmoùngcho moätphöônghöôùngnghieâncöùulasermôùi – laser Gamma.Cô sôû vaätlyù cuûalaser Gammalaø hieäuöùng Mesbauercho pheùpta thöïc hieänquaùtrìnhböùcxaï, haápthuï vaø taùnxaï coänghöôûngtia Gammavôùi ñoä phaåmchaátraátlôùn. Trong laser Gamma,caùcmöùcnaênglöôïng laømvieäclaø caùc möùcchuyeåntieáptraïng thaùi cuûahaït nhaânphoùngxaï. Haït nhaânseõ böùc xaï tia Gamma,khi noùchuyeåntraïngthaùitöø möùcnaênglöôïngcaoxuoángcaùcmöùcnaêng löôïng thaáphôn. Hieäntöôïng böùc xaï tia Gammanaøy goïi laø hieäntöôïng phaânraõ Gamma. Ñeå kích thích caùc haït nhaâncoù theå duøng caùc haït nhaânkhaùc, caùc notron, protonhaytia Gamma. Veà nguyeânlyù chung,laserGammalaømvieäccuõngtöôngtöï nhö caùclaserkhaùc (laser khí, laser raén …). Tuy nhieân, hieän töôïng vaät lyù xaûy ra trong moâi tröôøng hoaït tính cuûaloaïi lasernaøy phöùctaïp hôn nhieàu.Khaû naêngtieàmtaøngcuûaloaïi lasernaøyraátlôùn. tuy nhieânkyõ thuaätcheátaïo noùraátphöùctaïp, vaø do ñoùvieäc öùng duïng cuûa noù chöa ñöôïc phoå bieán roäng raõi. Nhôø söï ra ñôøi cuûa laser Gamma,chuùng ta ñaõ môû roäng ñöôïc daûi soùng, töø hoàng ngoaïi cho ñeán böôùc soùngmoätvaøi Amstrong(Ao). Tuy nhieântrongtöônglai, khoùmaønoùi raèngñoù laø phöôngphaùpcuoáicuøngcuûakyõ thuaätlaser. Söï ra ñôøi vaø phaùttrieånraátmaïnhcuûakyõ thuaätlaser ñaõ goùpphaànraátlôùn vaøovieäcgiaûi quyeátnhieàuvaánñeàkyõ thuaätvaønghieâncöùukhoahoïc. III.2.Caáu taïo maùy laser: Nhöõngnguyeântöû,cuõngtöôngtöï nhöphaântöû,cuõngcoùcaáutruùcnaênglöôïng, caùcmöùcñoùmangtínhchaátlöôïngtöû,khoaûngcaùchcaùcmöùccuõngcoáñònhvôùi töøngloaïi phaântöû.Nhôøñoùmaøcaùcphaântöûñeàucoùtheåböùcxaï ñieäntöûneáu chuùngbò kích thích. Muoáncho caùcnguyeântöû phaùtra aùnhsaùng(soùngñieäntöø noùi chung)chuùngphaûi ñöôïc kích thích, töùc laø electronphaûi ñöôïc ñaåyleânmöùc naênglöôïngcaohôn. Coù theåduøng:ñoátnoùng,duøngaùnhsaùngmaïnhchieáuvaøo, doøngñieänñi qua.Khi nhaännaênglöôïng naøyelectronnhaûyleânmöùcnaênglöôïng cao hôn, chuùngsoángtaïmmoätthôøi gianôû möùcnaênglöôïng môùi vaø seõtrôû veà möùcnaênglöôïng cuõ vaø phaùtra aùnhsaùng.Do ñaëcñieåmböùc xaï töï phaùtneân trongmoätthôøi ñieåmelectronchuyeånmöùcnaênglöôïngböùcxaï ra protonkhaùctaïo Page 8
  9. Phương Pháp Gia Công Bằng Tia Laser Nhóm 6 neânmoätquaùtrình voâ cuøngnhanh.Khi caùcelectronchuyeånmöùcnaênglöôïng thì quaùtrình böùc xaï seõ döønglaïi, do ñoù chuùngta phaûi coù nguoànkích thích naêng löôïngtöøbeânngoaøiñeåtieáptuïc ñaåycaùcelectronleânmöùccaohôn. Toùmlaïi tia laser truyeànñi ñôn saéc,songsongvôùi ñoä phaânkyø lôùn, ñoä saùng cao,tieâubieåuchosöï khuyeáchñaïi aùnhsaùngbôûi söï böùcxaï ñöôïc kích hoaït.Maùy laser laø moätboä phaäntaïo ra böùc xaï aùnhsaùngvôùi caùc möùcnaênglöôïng lôùn vaøcoù theåñieàukhieånñöôïc. Khi chieáuvaøomoätvaätlieäumöùcnaênglöôïngnaøy ñuû lôùn ñeågaây ra hieäuöùng cuïc boä. Söùc noùngcuûatia laser ñöôïc ñieàukhieån ñeå ra keát quaûmongmuoánôû vuøng cuï theåvaø ñaûmbaûo bieándaïng laø nhoû. Döôùi ñaâylaø nguyeânlyù maùylaser: Ñoä daøi tieâu cöï Thaáu Chi Nguoàn saùng kính tieát Tia laser Göông Kim phaûn xaï loaïi toaøn bay hôi phaàn Göông Nguoàn saùng phaûn xaï Ñoà baùn phaàn gaù Baêng baûo Baøn Heä thoáng Nguoàn veä laøm maùt ñieän Hình 5.4. Sô ñoànguyeânlyù maùylaser. *Maùy laser ñöôïc caáu taïo bôûi 3 phaàn chính sau: III.2.1.Moâi tröôøng hoaït tính: Laø phaànquantroïng nhaátcoù nhieämvuï phaùtra soùngñieäntöø hay soùngaùnh saùng.Tuyø theoyeâucaàukyõ thuaätngöôøi ta coù theåduøngcaùcloaïi hoaït tính laø chaátloûng,chaátraén,khí. Moätsoáchaátthöôøngñöôïcsöûduïnghoaïttínhlaø: +Chaátkhí: N2, H2, CO2 +Chaátraén:Tinh theåvaøthuûytinhhôïpchaát(hoàngngoïc,thaïchanh…) +Chaátloûng:caùcdungdòchsôn,chaáthöõucô, voâcô. Moâi tröôønghoaït tính cuûachaátkhí thöôøngñöôïc söû duïngtronglasercoù coâng suaátlôùn,phöôngphaùpkích thíchñôngiaûn. Ñoái vôùi laser raén daïng troøn, moâi tröôønghoaït tính laø chaátraén daïng troøn, chöõ nhaät, daïng taâm… Ngöôøi ta thöôøng duøng nguoànaùnh saùng kích thích töø beânngoaøi. Page 9
  10. Phương Pháp Gia Công Bằng Tia Laser Nhóm 6 * Moâi tröôøng hoaït tính khí: Loaïi laserkhí ñöôïc söû duïngtöôngñoái phoåbieánvì vieäckích thích phoùngñieän vaø ñieàukhieåntöôngñoái deãdaøng.Ta coù theåchia laøm 3 loaïi laser khí: nguyeân töûtrunghoøa,loaïi ion hoùa,loaïi phaântöû. Phaàncô baûncuûamaùylaserlaø oángkínhlaømbaèngthuûytinhhaysöùchöùamoâi tröôøngkhí, hai ñaùycuûaoánghìnhtruï laømbaèngmuoáiñaùhayaxeâmagali choaùnh saùngñi quavôùi böôùcsoùng0,16 µm ñeålaømgiaûmsöï maátmaùtdo söï phaûnxaï trôû laïi töø beà maëtcaùc cöûa soå. Caùc cöûa soå naøy neáuñaët nghieângvôùi truïc cuûaoáng1 goùc Bruster thì khoângbò phaûnxaï laïi. Ñeå kích thích söï phoùngñieän baèngdoøngñieänmoätchieàuhayxoaychieàutaànsoáthaáp,ñöahai cöïc vaøooángvaø noái chuùngvôùi nguoànñieänaùp.Vôùi doøngñieänxoaychieàutaànsoácao,chæcaàn kích thíchsöï phoùngñieänbaèngcaùchñöañieänaùpñeánhai vaønhkim loaïi aùpvaøo thaønhngoaøi oáng. Ñeå taïo söï phaûnhoài döôngôû hai ñaàuoángkhí, ñaëthai göông quang hoïc taïo thaønh heä coäng höôûng môû mang teân Phabripero. Hai göông naøy phaûi song song vaø vuoânggoùc truïc oáng. Nhôø heä thoángnhö göông naøy Proton sinhra do böùcxaï seõdi chuyeånquamoâitröôønghoaïttínhnhieàulaàn.Moättronghai göôngseõlaø göôngtrongsuoát. Oáng chöùa khí Göông phaûn Tia laser xaï Cöûa soå Maùy phaùt Hình 5.5. Sô ñoànguyeânlyù laserkhí. *Moâi tröôøng hoaït tính raén: Muoánlasertraïngthaùiraénphuøhôïp toátnhaátlaø duøngloaïi oángthuûytinhNeon ñen laøm oáng daãnchuømlaser. Caùc ñaàucuoái cuûa oáng ñöôïc caáutaïo hai göông phaûnxaï. Moät maëtgöông phaûnxaï toaøn phaàn, maëtcoøn laïi laø phaûnxaï baùn phaàncho pheùpchuømtia laserxuyeânquakhi maätñoächuømtia laserñaït ñeánmöùc ñoänhaátñònh.Chuømtia laserñaàuñöôïc kích thích baèngboùngñeøncoù cöôøngñoä Page 10
  11. Phương Pháp Gia Công Bằng Tia Laser Nhóm 6 cao. Caùc göông ñaët trong oáng laser – oáng dao ñoäng, quanghoïc ñöôïc duøng ñeå phaûnxaï vaøhoäi tuï aùnhsaùngtrongmoâitröôøngdungmoâi. *Moâi tröôøng hoaït tính baùn daãn: Moâi tröôønghoaït tính tronglasergoàmcoù hai phaànloaïi baùndaãnP vaø N. Phaàn thöïc teá laøm vieäc vôùi lôùp chuyeåntieáp P-N, lôùp naøy moûngcôõ vaøi µm, loaïi baùndaãnphuøhôïp nhaátchomuïcñíchnaøylaø hôïp chaátkhí (axeâticgali). Cho doøng ñieän chaïy qua lôùp naøy kích thích naêng löôïng cao. Treân lyù thuyeát moãi caëp electronvaø hai loã troánggaëpnhauchuùngseõtrunghoøavôùi nhauvaø phaùtra aùnh saùng.Do hieäusuaátcuûalaserbaùndaãnñaït70%hônhaúncaùcloaïi laserkhaùc.Ñoái vôùi laser baùndaãnchuùngta bieánñoåi ñöôïc coângsuaátcuûachuùngbaèngphöông phaùpbieánñieänkích thích. Doøng ñieän töû Lôùp coâng taùc Electron P Tia laser Maët göông N Aùnh saùng phaûn xaï laïi Loã töø göông troáng Moâi Caëp loã troáng tröôøng ñieän töû hoaït tính Page 11
  12. Phương Pháp Gia Công Bằng Tia Laser Nhóm 6 Hình 5.6. Sô ñoànguyeânlyù hoaïtñoäng laserbaùndaãn. III.2.2. Nguoàn kích thích: Muoán cho moâi tröôønghoaït tính laømvieäc ta phaûi taïo neânvuøngñaûohaït ôû möùc naênglöôïng cao. Ñeå laøm ñöôïc vieäc ñoù chuùngta phaûi cung caápcho moâi tröôøng hoaït tính moät naêng löôïng. Coù nhieàu phöông phaùp ñeå kích thích moâi tröôønghoaïttính. Göông phaûn chieáu A B C Thanh hoaït tính D Hình 5.7. Caùcloaïi nguoànkích thích. Nguoàn saùng ñeøn: phöôngphaùpnaøy thöôøngñöôïc söû duïng vôùi caùc laser raén, nguoànaùnhsaùnggoàmmoäthaynhieàuñeønxenon.Ñeåtaäptrungaùnhsaùngtöøcaùc ñeønleân moâi tröôønghoaït tính ngöôøi ta duøngheäthoánggöôngphaûnchieáu.Ñoái vôùi thanh hoaït tính hình truï heä thoánggöông hình ellipe. Ngoaøi ra ngöôøi ta coøn duøngcaùcloaïi ñeønchieáuhìnhxoaén. Page 12
  13. Phương Pháp Gia Công Bằng Tia Laser Nhóm 6 Hình 5.8. Nguoànsaùngñeønvôùi laservaøheäthoángquanghoïc HL 54 P. Nguoàn kích thích doøng ñieän: ñoái vôùi moâi tröôøng hoaït tính khí ngöôøi ta thöôøngduøngdoøngñieäncao taàngñeåtaïo neânmoâi tröôøngphoùngñieänion hoùa. Ñoái vôùi doøngñieänmoätchieàuhaytaànsoáthaápngöôøi ta phaûiñöañieäncöïc tröïc tieápvaøomoâitröôøngkhí. Boä coäng höôûng quang hoïc: saukhi taïo ñöôïc lôùp ñaûo,moâi tröôønghoaït tính trôûthaønhmoâitröôøngkhuyeáchñaïi aùnhsaùng.Ñeåcoùtheånhaänñöôïc aùnhsaùng phaûitaïoneânmoätphaûnhoài döông.Boäcoänghöôûngquanghoïc ñoùngvai troønaøy vaølaø boäphaänhöôùngtia aùnhsaùngchoïnloïc. Tia laser Thaáu kính hoäi tuï Khí caét Khí caét aùp suaát aùp suaát cao thaáp Voøi phun Voøi phun trong ngoaøi Phoâi Hình 5.9. Voøi phunkhí ñieånhình. Boä coänghöôûngquanghoïc laø heäthoánggöôngquanghoïc. Treânbeàmaëtphaûn chieáucuûagöôngcoù phuûmoätlôùp kim loaïi hoaëcmoätlôùp ñieänmoâi. Moät trong hai göông kia phaûi laø göông baùn trong suoát. Trong tröôønghôïp göông laøm baèng kim loaïi phaûikhoanmoätloã choaùnhsaùngñi qua,tronglaserkhí göôngcoänghöôûng naèmôû hai ñaàuoáng. Ñoái vôùi laser raén göông hoaït tính ñoàngthôøi laø hai maët cuûathanhhoaït tính. Ngoaøi caùcgöôngnoùi treân,boä coänghöôûngquanghoïc coøn coùnhöõngphaànphuï keømtheonhölaêngkínhcoùnhieämvuï loïc aùnhsaùng. Moâi tröôøng hoaït Laêng tính V kính 1 V2 V1 Hình 5.10. Boäcoänghöôûngquanghoïc. phaûn V2 Göông xaï Page 13
  14. Phương Pháp Gia Công Bằng Tia Laser Nhóm 6 Vaäy veànguyeânlyù, gia coângbaèngtia laserraátñôngiaûn.Baèngcaùchtaäptrung naênglöôïngtaïi moätñieåmtrongvuønggia coâng,maätñoänaênglöôïngtaïi ñieåmñoù seõtaêngleânraátcao,vaødo ñoùnhieätñoätaïi ñoùcuõngleânraátcao.Tuøy theomuïc ñíchvaøyeâucaàukyõ thuaätmaønhieätñoäseõñöôïcñeàuchænhchophuøhôïp. Bao kín vôùi beà maët Laser raén beân trong phaûn xaï hoaëc khí Göông phaûn ñöôïc Laêng kính xaï baùn phaàn hoaëc göông phaûn xaï Tia laser ñi ra Nguoàn ñieän vaø maïch ñònh thì Ñeøn oáng Heä thoáng laøm maùt Hình 5.11. Sô ñoàmaùylaserkhí. III.2.3.Caùc boä phaän maùy Laser goàm: +Maùyphaùttia laser Coù theålaømvieäcôû cheáñoähoaïtñoängtheoxunghaylieân : tuïc. Tuyø theonhieätñoä ôû ñieåmtaäptrungmaøta choïn maùylaser coù coângsuaát lôùn haynhoû,vaø cheáñoähoaït ñoänglieântuïc haygiaùnñoaïn(xung),taànsoácuûa xung. Ñaàu phaûn xaï coù göông ôû cuoái ñöôøng zíc-zaéc Ñeøn kích thích + Boä hoäi tuï tia: Ñaây laø boä phaänraátquantroïng. Nhieämvuï cuûanoù laø taäp Oáng xaû hay boä dao trungcaùctia laser5.12. hoïc ñieåmhaycaùcvuøngnhoû,laømchoD. ñoänaênglöôïng ñoäng quang Maùy taïo laser naêng löôïng cao HL 4006 maät Hình taïi moät vaø nhieätñoätaïi ñieåmñoù taêngcao cuïc boä. Boä phaännaøythöôønglaø thaáukính hoäi tuï. Tia laseer ñi ra Chuøm tia hoäi Thaáu kính Page 14 tuï treân chi tieát Chi tieát
  15. Phương Pháp Gia Công Bằng Tia Laser Nhóm 6 Hình 5.13. Sô ñoàmaùylaserraén. +Boä loïc: Do maùyphaùttia laserkhoângcoù duy nhaátmoätböôùcsoùngmaøtheå coù nhieàuböôùc soùngkhaùcnhau. Do ñoù chuùngta söû duïng boä loïc cho ra böôùc soùng duy nhaát ñeå coù coäng höôûng cao. Thoâng thöôøng boä loïc laøm vieäc theo nguyeântaécphaûnxaï aùnhsaùng. a. Moät soá maùy phaùt laser. Döôùi ñaâylaø moätsoámaùyphaùtlaserhoàngngoïc. Treânhình5.14giôùi thieäusô ñoàmaùyphaùtlaserhoàngngoïc. Treânhình5.14ta thaáythanhhoàngngoïc ñaëttrongvoøngxoaéncuûañeønböùcxaï ñöôïc cungcaápñieäntöø boäcungcaápvaø ñieàukhieånñieän.Maëtkhaùcthanhhoàng ngoïc ñöôïc ñaëttrongoángthuûytinh, quañoù thöôøngxuyeânñöôïc laømsaïch. Thanh hoàngngoïcñöôïcñaëtcoáñònhbaèngmoätloø xo. Khi laømvieäc,do söï kích thíchcuûa thanh hoàng ngoïc, tia saùng phaùt ra vaø höôùng ra ngoaøi töø moät ñaàu cuûa thanh hoàngngoïc. 10 5 Boä cung caáp vaø ñieàu khieån ñieän. Buoàng phaûn xaï aùnh saùng. Ñeøn phaùt xung. Thanh hoàng ngoïc. 1 4 Göông phaûn xaï toaøn phaàn. Göông phaûn xaï baùn phaàn. Thaáu kính hoäi tuï. 2 Chi tieát. 3 6 Baøn gaù. Teá baøo quang ñieän. 7 8 Page 15 9
  16. Phương Pháp Gia Công Bằng Tia Laser Nhóm 6 Hình 5.14. Sô ñoànguyeânlyù laømvieäccuûamaùyK-3M. Treânhình5.15giôùi thieäu1 maùycoùkeátcaáukhaùc. Thanhhoàngngoïc8 coù ∅ =6,3mmvaødaøi 63 (mm)ñaëttrong1 phaphaûnxaï coù ñaët1 ñeønxungduøngkhí trô xeânon7 daïngbuùtchì daøi 76 (mm),ñöôïc caáp1 doøng ñieänxung töø phía ngoaøi goàmtuï ñieän4 vôùi ñieändung400 µF vaø cuoäccaûm3 ñöôïc noái vôùi bieántheá6 taïo xung vôùi ñieäntheá14 (kV). Khi ñoùngmaïch ñieän baèngboäcaàudao1 vaøoboätuï phoùng. 6 4 3 5 7 2 8 1 Hình 5.15. Caùcsô ñoàmaùyphaùtlaserhoàngngoïckhaùc. a. Vôùi ñeønböùcxaï chuyeânduøng. b. Vôùi göôngphaûnxaï hìnhelíp. Khi moätvaät bò kích thích bôûi moätnguoànnaênglöôïng töø beânngoaøi, caùc nguyeântoáhoaïttính trongnaênglöôïngñoùñöôïc ñöaleânmoätmöùcnaênglöôïngcao hôn, nhöngôû möùcnaênglöôïng naøy ñoä beànvöõng raát keùmneânkhi ngöngkích thích thì chuùngcoù xu höôùngtuït xuoángmöùcnaênglöôïng thaáphôn. Luùc ñoù theá naêngcuûachuùnggiaûmñi, ñoàngthôøi moãi nguyeântöû hoaït tính phaùtra 1 hoaëc2 löôïngtöûtuyøtheoquaùtrìnhtuït xuoánglaø töï phaùthaycöôõngböùc. Treâncô sôûñoùmaùyphaùttia laserñeågiacoângkim loaïi goàm3 boäphaänchính: - Ñaàutia phaùtlaser. Page 16
  17. Phương Pháp Gia Công Bằng Tia Laser Nhóm 6 - Boäphaäncungcaápvaøñieàukhieånñieän. - Boäphaängaùñaëtchi tieátgiacoâng. Ñeå taïo tia laser treânvaät theåraénta coù theåsöû duïng caùc tinh theåcuûacaùc khoaùngchaátkhaùc nhauhoaëcthuûy tinh vôùi caùc taïp chaátcuûa caùc nguyeântoá hieám,ví duï: tinhtheåhoàngngoïc(rubi), thuûytinhneâodim(Nd), … Maùy phaùttia laser : Sô ñoà maùyphaùttia laser kieåuMLC – 1 cho tronghình 5.36. Maùy phaùt quang löôïng töû. 1 7 Maøng ngaên. Oáng ngaém . Vaät kính cuûa kính hieån vi. 2 Taám kính baûo veä. 3 4 Chi tieát gia coâng. Boä nguoàn 5 6 Hình 5.16. Sô ñoàmaùyphaùtlaserkieåmMLC-1. b. Caùc phöông phaùp taäp trung chuøm laser. Ñeåtaïoneânmaätñoänaênglöôïngcaotaïi vò trí giacoângtuøythuoäcvaøomuïc ñích coâng ngheä, coù theå duøng nhieàu bieän phaùp khaùc nhau. Hieän nay thöôøng duøngcaùcbieänphaùpsau: *Duøng thaáu kính hoäi tuï. Khi duøngthaáukính caàu(hình5.17a)thì tia lasertaäptrungtreânbeàmaëtgia coâng laø hìnhtroønneâncoùtheåduøngñeågia coângloã, haønñieåm.Neáucungcaápchochi tieát gia coângmoätchuyeånñoängtöông ñoái phuø hôïp vôùi hình daïng yeâucaàuthì coù theågia coângñöôïc caùc loã, raõnhhoaëchaøn nhöõngmoái haøn coù hình daùng phöùctaïp. Khi duøngthaáukính hìnhtruï (hình5.17b)veáttaäptrungseõcoùdaïngdaøi, heïpñeå gia coângcaùcraõnhheïp,… Phöôngphaùpnaøycoùöu ñieåmlaø taäptrungtoaønboänaênglöôïng chuømtia vaøo vò trí gia coâng,nhöngmaätñoänaênglöôïngphaânboákhoângñeàu,caøngxa taâmtruïc Page 17
  18. Phương Pháp Gia Công Bằng Tia Laser Nhóm 6 quangmaätñoäcaøngthaápdaãnñeánloã, raõnhseõbò coânhoaëcheïpdaàntheochieàu saâu. 3 2 3 1 2 1 a b Hình 5.17. Caùcbieänphaùptaïo maätñoänaênglöôïngcaoduøngthaáukính caàuvaøthaáukínhhìnhtruï. 1. Nguoànsaùng. 2. Thaáukínhhoäi tuï. 3. Vaätgia coâng. *Duøng heä thoáng chieáu aûnh. Ñeåkhaécphuïc nhöôïc ñieåmtreân,ñoàngthôøi deãdaøngtaïo ra nhöõngmaëtñònh hình phöùctaïp coù kích thöôùcnhoûcoù theåsöû duïngphöôngphaùptaäptrungchuøm tia baèngheäthoángnhöõngthaáukính vaø maønchaéntöôngtöï nhö heäthoángchieáu aûnh(hình 5.38). Vôùi phöôngphaùpnaøycoù theåtaïo ra veáttaäptrungcoù hình daïng baátkyø, maätñoä naênglöôïng phaânboá ñeàuhôn neânhaïn cheáñöôïc nhöôïc ñieåm treân,nhöngmoätphaànnaênglöôïngchuømtia bò maátmaùtquacaùcmaønchaén,laøm giaûmhieäusuaátnaênglöôïngchuømtia. D 2 3 4 5 DM 1 Do D1 F F’ ’’ L1 F F1 L Hình 5.18. Taäptrungchuømtia baèngheäthoángmaønchaénvaø4thaáukínhhoäi tuï. Kích thöôùcgia coângphuï thuoäcvaøotínhchaátvaätlieäugia coâng,maätñoänaêng löôïngchuømtia, tínhchaátcuûaheäthoángtaäptrungnaênglöôïng,thôøi giantaùcduïng chuømtia vaøovaätgiacoânghoaëcsoálöôïngxung,… Saukhi taäptrung,maätñoänaênglöôïngcuûachuømtia phaânboákhoângñeàutreân veáttaäptrungcuûanoù. Theokeátquaûnghieâncöùucuûanhieàutaùcgiaûthì maätñoä r naênglöôïng cuûachuømtia sau khi taäptrungphaânboá theoquy luaätchuaån(Gauss) r nhöhình5.39. 2ro q Do Page 18 F qo
  19. Phương Pháp Gia Công Bằng Tia Laser Nhóm 6 Hình 5.19. Söï phaânboámaätñoänaênglöôïngcuûachuømtia taïi vò trí taùc duïng. Hieännay, gia coângloã nhoûbaèngchuømtia laserraátcoù hieäuquaû.Ñöôøngkính loã nhoûnhaátcoùtheåñaït ñeánd =4 µm. Nhôølaserkhoângnhöõngcoù theågia coâng ÷ ñöôïc kim loaïi, maø coøn gia coâng ñöôïc loã nhoû d = 0.025 0,25 mm treân nhöõng thaïchanh,söù,thuûytinh… IV.Caùc thoâng soá vaø khaû naêng coâng ngheä. Do lasercoù tính ñònhhöôùngvaøkhaûnaênghoäi tuï caoneâncoù theåduøngñeågia coângcaùcvaätlieäuraénnhö theùpkhoângræ,titanvaø hôïp kim titan, vonfram,thuûy tinh,söù… Khi taäptrung laser thaønhmoätñieåm,ta coù theåkhoanñöôïc caùc vaät lieäu coù nhieätñoänoùngchaûycaovôùi ñöôøngkính töø 100µm ñeán250µm. Cöôøngñoäaùnh saùngñaõ ñöôïc taäp trung baènglaêng kính lôùn gaáp40 laàn cöôøng ñoä aùnh saùng maëttrôøi. Ñeå khoannhöõngloã nhoû hôn phaûi duøngheä thoánglaêngkính hoäi tuï vaø heäthoángñieàuchænhcô khí, khi ñoù coù theågia coângñöôïc caùcloã hay raõnh coùñöôøngkínhtöø2 ñeán5 µm. Quaùtrìnhgia coângbaèngtia lasercoùtheåtaùchlaømhai pha: - Aùnhsaùnglaserboùcñi lôùpbeàmaëtcoùkhaûnaêngphaûnchieáulôùn. - Sau ñoù vaät lieäu coù maøutoái hôn haápthuï naênglöôïng cuûa chuømtia laser. Tronggiai ñoaïnsauquaùtrìnhphaùtsaùngtaêngleânraátnhanhvaønhieätñoätoûara moïi höôùngtöø loã khoan.Töø ñoù coù theåthaáyraèngñöôøngkính cuûacaùcloã seõ lôùn hôn ñöôøngkính cuûa tia laser. Söï khaùc bieät caøng lôùn neáuthôøi gian chieáu moätxungcaøngdaøi. Tuyø thuoäcvaøotoácñoäcungcaápnaênglöôïngmaøquaùtrình ñun noùng,noùngchaûyhoaëcboác hôi coù theådieãnra hay khoâng.Quaù trình ñieàu chænhnaøythoângthöôøngñöôïc dieãnra baèngcaùchthayñoåi thôøi gianxungcuûatia laser(hình5.46) Bieánthieâncuûanaênglöôïngvaøthôøi gianxungcoù theåbieåuthò baèngmoättaäp hôïp ñöôøngcongphuøhôïp vôùi caùcñaëctínhcuûavaätlieäu. Page 19
  20. Phương Pháp Gia Công Bằng Tia Laser Nhóm 6 Naênglöôïngtích luõy trongnguoànphaùtcoù theåtoái ña laø 6000W.s vaøñænhcao cuûacoângsuaátlaø 5000W. Ñoái vôùi laserhoàngngoïcthì naênglöôïngböùcxaï laø 30 J, thôøi gia keùo daøi xung ñöôïc ñieàuchænhtrongcaùc möùc1,3,5,7 … ms. Taàn soá xunglaø 12 xung/phuùt. 1 2 3 Hình 5.20. Quanheägiöõanaênglöôïngvaøthôøi gianxung. 1. Boáchôi. 2. Noùngchaûy. 3. Nungnoùng Vôùi laserCO2 ngöôøi ta coù theågia coângñoàngthôøi 4 taámvaätlieäu5x5cm vôùi toác ñoä caétgaàn10 m/phuùt.Naênglöôïng böùc xaï cuûacaùc maùyphaùtlaser kieåu coângnghieäpkhoânglôùnlaém,thöôøngtöø 10 ÷ 100J vaøhieäusuaátkhoaûngtöø 0,1 ÷ 1%. Treânhình5.21.Trìnhbaøymoáiquanheägiöõacaùcyeáutoácoângngheä. S E 0,6 (mm) 10 (J) 3 0 0,5 1 0 0 1 0,3 7 0,2 s 0, d 5 -2 1 25.10 toácoângngheä. (mm) 25.10 0,2 2,5 10 2.10 5.10 10 heägiöõacaùcyeáu -3 Hình 5.21. Quan - - - 4 3 3 -4 5 a. Quan heä chieàudaøi taámñoàngcoù theåhaøn ñöôïc vôùi thôøi gian toàn taïi cuûa xung laser khi ñöôøngkính veát haøn n = 0,7 mm. b. Quanheäcuûanaênglöôïngchuømtia vôùi daâyhaøn. IV.1.Caùc ñaëc tính veà nhieät cuûa phoâi. Khi moättia laser chieáuvaøo phoâi, söï chuyeånñoåi naênglöôïng banñaàuthaønh daïng nhieätcoù giôùi haïn ôû moätlôùp vaät lieäu raát moûng(100 ÷ 200 Ac). Naêng Page 20
Đồng bộ tài khoản