Chương 1: Công nghệ 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 làmnóng chảy và bốc hơi vật liệu.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Chương 1: Công nghệ Laser CHƯƠNG I CÔNG NGHỆ LASERI.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 lớnI.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 xạI.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 kínhI.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 điễmI.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 đầuI.5.6 Các thông số đặt trưng của 1 số loại LaserẢnh hưởng của tia laser tới cơ thể CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT CẮT BẰNG TIA LASERII.1 Phân loại các phương pháp cắt bằng laser Sơ đồ phân loại các phương pháp cắt bằng tia laserII.2 Sơ đồ nguyên lý cắt bằng chùm tia LaserII.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 mmII.4 Đặc tính của thiết bị cắt bằng tia Laser Đặt tính về thiết bị: loại máy phát, loại nguồn,dạng xung,độ dài bướcsóng……… 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 vàliên 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 sauđó 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 suấtcao 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 thuậtII.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 T ...