Bài giảng Kỹ thuật Laser trong chế tạo cơ khí: Chương 8 - Khoan cắt hàn bằng tia laser

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:69

Thêm vào BST

Báo xấu

19
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài giảng "Kỹ thuật Laser trong chế tạo cơ khí: Chương 8 - Khoan cắt hàn bằng tia laser" được biên soạn bao gồm các nội dung chính sau: Cắt vật liệu bằng laser; Khoan lỗ bằng laser; Hàn bằng laser; Hàn vật liệu phi kim. Mời các bạn cùng tham khảo bài giảng.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng Kỹ thuật Laser trong chế tạo cơ khí: Chương 8 - Khoan cắt hàn bằng tia laser

Chương 8 KHOAN CẮT HÀN BẰNG TIA LASER 8.1 Cắt vật liệu bằng laser Ưu điểm: - Cắt được hầu hết các loại vật liệu - Khe cắt hẹp do khả năng tiêu tụ cao của tia laser - Nguồn ảnh huởng nhiệt nhỏ của các bức xạ laser - Các tác động cơ học lên vật liệu nhỏ nhất -- Làm sạch hoá học vùng cắt - Khả năng điều khiển chính xác cắt biên dạng phức tạp cả theo 2÷3 chiều - Có thể tự động hóa và năng suất lao động cao
. 8.1.1 Cắt vật liệu kim loại Laser dịch chuyển theo hướng vuông góc với bề mặt gia công: -Nếu tia lasser với bán kính a, dịch chuyển với vận tốc không đổi U0 thì nhiệt độ phụ thuộc vào tỷ số thời gian bão hòa nhiệt với vật liệu bán giới hạn,. -Khỉ u0a /k < 1 thì nguồn nhiệt đuợc coi là dịch chuyển chậm. Khi đó nhiệt độ tại tâm vết là cực đại và bài toán đuợc coi là nguồn nhiệt tĩnh q a U0 0 T0: nhiệt độ ban đầu của vật liệu Z
.
+Khi U0 =2cm/s với nguồn công suất 500W cắt tấm thép CT3 ta có trường nhiệt như hình 8.1 y (mm) . 7000C 9000C 13000C 2,4 2 1,6 1,2 0,8 0,4 0 x (mm)
Khi cắt tấm mỏng có chiều dày là d .
. Nhiệt độ
+ Khi cắt tấm dày: người ta dùng luồng oxi thổi (phương pháp laser và khí) .
. Xảy ra các quá trình sau: - Đốt cháy kim loại có sinh nhiệt do phản ứng cháy - Làm sạch và thổi các xỉ nóng chảy khỏi vùng cắt - Làm nguội vùng cắt Điều đó cho phép: - Tăng tốc độ cắt - Tăng chiều sâu cắt - Nhận được mép cắt chất lượng tốt
.
Nhận xét: - Nhìn chung hiệu suất của quá trình gia công phụ .thuộc vào nhiều yếu tố và thường được xác định bằng thực nghiệm - So với không thổi oxy, khi cắt có thổi 1÷2 at tốc độ cắt cao hơn 40%. Ví dụ: Cắt thép Cácbon hàm lượng thấp bằng laser CO2 liên tục có thổi khí oxy phụ thuộc công suất laser và vật liệu cắt.
8.1.2 Cắt vật liệu phi kim .Dùng laser cắt rất hiệu quả vật liệu phi kim nhỏ: chất dẻo, thủy tinh quang học, composit trên cơ sở bora và cacbon, gồm, caosu, gỗ, phíp. Các vật liệu này thường có độ truyền nhiệt độ nhiệt thấp (k
Với vật liệu phi kim dễ dàng thỏa mãn điều kiện u a .,nhiệt độ tại điểm đốt cháy nóng nhất 0 >> 1 k 2 a ka T≈2 + T0 π k u0
.-Để cắt kim loại và phi kim người ta dùng laser YAG và CO2 liên tục. -Để nâng cao hiệu quả cắt, người ta thổi vào vùng cắt Với những vật liệu như nhựa phenol foocmandehyt, khi nóng chảy nó thành chất quánh rất khó tách khỏi vùng gia công nên phải tốn nhiệt hơn để đốt cháy nó thành hơi khi cắt bằng laser khí.
Nhận xét: .-Cắt laser-khí các vật liệu phi kim cho phép nhận được các mép cắt tinh sạch. Mặt khác mép cắt ở phía vào tốt hơn ở mặt sau vì có thể có xỉ nóng cắtchảy. -Khi cắt nhựa, gốm thủy tinh.. có thể dày đến 20mm. Đặc biệt có thể đến 50mm, khi đó độ rộng vết mặt sau không lớn hơn 1mm,
- Khi công suất laser đủ lớn, người ta có thể cắt laser khí cả .thủy tinh và thủy tinh thạch anh. Khi đó chất lượng mép cắt cao hơn các phương pháp khác,
Ngưỡng mật độ dòng cần thiết để bắt đầu cắt vật liệu phi kim ít phụ thuộc vào chiều dày tấm So là năng lượng cực tiểu mất mát khi phá hủy 1g vật liệu
Nhận xét: Khi cắt phi kim không thổi khí cần nhiệt nhiều hơn. Ví dụ: khi cắt thủy tinh - Không thổi khí S0≈ 350 Kj/g - Có thổi khí S0≈ 31 Kj/g Song chất lượng cắt không thổi khí có mép cắt tốt hơn, ít bị chảy
.
8.2 Khoan lỗ bằng laser Ưu điểm: - Không có tiếp xúc cơ giữa dụng cụ gia công và vật liệu, . không có mài mòn và cong gãy. - Đạt độ chính xác phân bố lỗ do dùng hệ quang để định vị tia laser, lỗ có hướng bất kỳ. - Đạt được tỉ số l/d lớn hơn nhiều so với phương pháp khoan khác
.