[Vật Lý Quang Xạ] Kỹ Thuật Laser phần 6

Chương 6: Một số ứng dụng khác của laser6.1 Sơ đồ nguyên lý cắt có kết hợp nung nóng6.2 Gia công cắt các loại vật liệu kim loại6.3 Gia công cắt các loại vật liệu phi kim6.4 ứng dụng laser trong gia công đột lỗ6.5 ứng dụng laser để quýet xử lý nhiệt bề mặt6.6 ứng dụng laser để gia công lớp phủ bề mặt6.7 ứng dụng laser trong nhiệt luyện bề mặt6.8 Nung chảy lại bề mặt theo quỹ đạo6.9 Hàn bằng laser...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
[Vật Lý Quang Xạ] Kỹ Thuật Laser phần 6 12. ChiÒu dµy c¾t h¹n chÕ trong kho¶ng 10 - 20 mm (phô thuéc vµo c«ng suÊt cña nguån laser).4.5 §Æc tÝnh cña thiÕt bÞ c¾t b»ng laser • §Æc tÝnh thuéc thiÕt bÞ bao gåm : lo¹i m¸y ph¸t, kÝch th−íc cña m¸y, lo¹i nguån, d¹ng xung hay liªn tôc, ®é dµi b−íc sãng, ph©n cùc, d¹ng chïm tia, vÞ trÝ ®Çu c¾t,. • §Æc tÝnh vÒ dÞch chuyÓn : Tèc ®é dÞch chuyÓn. ®iÒu khiÓn vÞ trÝ tiªu ®iÓm cña chïm tia; • §Æc tÝnh cña khÝ c¾t: thµnh phÇn khÝ hæ trî, c¾t cã khÝ nung hay kh«ng,..; • §Æc tÝnh vËt liÖu : TÝnh truyÒn dÉn nhiÖt, ®Æc tÝnh quang häc (hÊp thô bøc x¹, kh¶ n¨ng ph¶n x¹...)4.6 c¸c ph−¬ng ph¸p c¾t b»ng laser. §Ó tiÕn hµnh c¾t cã thÓ tiÕn hµnh theo 6 ph−¬ng ph¸p c¾t sau ®©y [7]: 1 - Ph−¬ng ph¸p ®ét biÕn vÒ nhiÖt (N¨ng l−îng t−¬ng ®−¬ng (NLT§) - 1 lÇn) 2 - C¾t b»ng “khoan” ( NLT§ lµ 1 lÇn) 3 - Ph−¬ng ph¸p nãng ch¶y, ®èt ch¸y vµ thæi ;(NLT§ gÊp 10 lÇn) 4 - Ph−¬ng ph¸p nãng ch¶y vµ thæi; ( NLT§ gÊp 20 lÇn) 5 - Ph−¬ng ph¸p bay h¬i; ( NLT§ gÊp 40 lÇn) 6 - C¾t nguéi Dïng laser n¨ng l−îng siªu cao ®Ó c¾t. (NLT§ gÊp 100 lÇn )4.6.1 Ph−¬ng ph¸p ®ét biÕn vÒ nhiÖt §©y lµ ph−¬ng ph¸p lîi dông sù tËp trung nhiÖt ®ét ngét t¹i mét ®iÓm rÊt nhátrªn bÒ mÆt vËt c¾t vµ liªn tôc ph¸t triÎn víi tèc ®é cao (cë m/s), g©y neensuwj gÉy ®étbiÕn vµ t¹o nªn r·nh c¾t. Ph−¬ng ph¸p nµy th−êng dïng khi c¾t vËt liÖu dßn. H×nh 4-8 464.6.2 Ph−¬ng ph¸p c¾t b»ng “khoan” C¬ së cña ph−¬ng ph¸p nµy lµ dïng tia laser khoan c¸c læ s©u hoÆc kh«ng s©u,sau ®ã bÎ gÉy b»ng c¬ häc. Ph−¬ng ph¸p nµy th−êng dïng khi c¾t vËt liÖu dßn. H×nh 4-9 S¬ ®å nguyªn lý ph−¬ng ph¸p khoan c¾t b»ng laser4.6.3 Ph−¬ng ph¸p nãng ch¶y, ®èt ch¸y vµ thæi Lµm cho vËt liÖu nãng ch¶y, ch¸y sau ®ã thæi c¸c s¶n phÈm ch¸y ®i ,t¹o nªnr·nh c¾t. Trong qu¸ tr×nh nãng ch¶y ®ång thêi x¶y ra ph¶n øng ch¸y cung cÊp nhiÖt bæsung nªn n¨ng l−¬ng t−¬ng ®−¬ng t¨ng lªn rÊt nhiÒu (10 lÇn) so víi khoan c¾t4.6.4 Ph−¬ng ph¸p nãng ch¶y vµ thæi Nung nãng ch¶y vïng bÞ c¾t vµ dïng khÝ ¸p suÊt cao thæi chung ra khái vïngc¾t vµ t¹o nªn r·nh c¾t.4.6.5 Ph−¬ng ph¸p bay h¬i. Sö dông nguån nhiÖt cao, tËp trung lµm cho vËt liÖu bay h¬i t¹o nªn r·nh c¾t H×nh 4 - 10 C¾t b»ng ph−¬ng ph¸p bay h¬i4.6.6 Ph−¬ng ph¸p “ c¾t nguéi “. Dïng laser cã d·i tÇn sè vïng cùc tÝm cã n¨ng l−îng siªu cao ®Ó c¾t. Ph−¬ngph¸p nµy dïng ®Ó c¾t vËt liÖu platic, vi phÈu thuËt. ChÊt l−îng mÐp c¾t rÊt cao. hν - n¨ng l−îng cao 47 H×nh 4-11 C¾t b»ng n¨ng l−îng tËp trung cao4.7 C¸c qu¸ tr×nh x¶y ra khi c¾t vËt liÖu4.7.1 Sù ph©n bè vµ truyÒn nhiÖt khi gia c«ng c¾t NhiÖm vô nghiªn cøu chÝnh khi kim lo¹i chÞu t¸c dông cña nguån bøc x¹ : *Nghiªn cøu kh«ng gian vµ thêi gian c¸c ®Æc tÝnh truyÒn dÉn nhiÖt. * Bµi to¸n truyÒn dÉn nhiÖt. * C¸c bµi to¸n vÒ ®iÒu kiÖn biªn; §Æc tr−ng cho sù bøc x¹ cña laser lµ ®é ®¬n s¾c vµ ®−îc ®Æc tr−ng bëi tû sè: ∆λ ∆ω µ= = λo ωo ∆λ - ChiÒu réng v¹ch quang phæ; λ - B−íc sãng; ω - TÇn sè trung b×nh ; µ - Møc ®é ®¬n s¾c;B¸n kÝnh vÖt nung trªn bÒ mÆt kim lo¹i gia c«ng ®−îc tÝnh : rf = θ.F θ - gãc ph©n kú ( gãc loe) D - ®−êng kÝnh chïm tia bøc x¹; F - Tiªu cù cña thÊu kÝnh. θ = θ 0,5 . = θ.F nÕu D/F = 0,3 rf = 1,22 = θ.F 0,3 (µm). rf =Vµ c«ng suÊt bøc x¹ lµ 106 (W) th× mËt ®é nhiÖt ë t©m vÖt nung lµ 1013 W/cm2 . 10-9Ghi chó : Thêi gian mét xung kho¶ng gi©y 1 0 8 - 10 9 w/cm2 . MËt ®é nguån nhiÖt Sù ph©n bè mËt ®é c−êng ®é nhiÖt trªn mÆt ph¼ng tiªu cù cña thÊu kÝnh lµ : 2.I1.Br 2 q (r ) = q o [ ] 2 BrI1(u) - hµm B.exelia víi B = (π.D)/ λF, C−êng ®é bøc x¹ nhiÖt ë t©m (r = 0 ) sÏ lµ : 48 (π .D) 2 qo = .Po ...