trangbeauty_103
New Member
Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết nối
DẪN NHẬP
Trong việc hoàn chỉnh các kết cấu máy, nâng cao khả năng gia công các kết chi tiết máy, người ta đang ứng dụng các công nghệ mới và các phương pháp gia công mới, sử dụng có hiệu quả các loại vật liệu mới,... nhằm nhận được các tính chất đặc biệt mà bằng các phương pháp gia công thông thường khó thực hiện hay không thể thực hiện được. Trong lĩnh vực cắt và gọt vật liệu có nhiều phương pháp : gia công bằng điện, điện - vật lý, điện - hoá, gia công bằng nguồn năng lượng tập trung,... Các phương pháp này được sử dụng khá rộng rãi để gia công kim loại. Các phương pháp này cho phép sau khi gia công nhận được cơ tính cao và không yêu cầu lực cắt gọt lớn hay cho phép không sử dụng công cụ cắt gọt với các yêu cầu đặc biệt về độ cứng, độ chịu mài mòn. Các phương pháp này cũng đảm bảo độ chính xác, độ bóng bề mặt nhất định và cho phép nâng cao năng suất lao động . Phương pháp gia công bằng chùm tia laser là trong những phương pháp gia công tiên tiến của ngành cơ khí chế tạo máy. Phương pháp này ra đời nhằm thay thế giải quyết cho các phương pháp gia công cổ điển như : Tiện, Phay, Bào, Khoan, Khoét, Doa, Mài, Xọc, Chuốt, . . . Vì gia công cổ điển gia công không được hay gia công không đạt hiệu quả kinh tế – kỹ thuật đối với vật liệu mới, do vật liệu mới có đặc điểm : Độ cứng và độ bền cao, khả năng chịu và chống mài mòn cao, chịu đựng tốt trong môi trường hoá chất, . . .
Phương pháp gia công bằng chùm tia laser có khả năng gia công tất cả vật liệu mới với bất kỳ cơ tính nào, gia công hầu hầu hết các chi tiết phức tạp, tiết kiệm được nguyên vật liệu, đạt độ chính xác cao và hoàn toàn cơ khí hoá, tự động hoá.
II. Khái quát về tia laser
Laser là tên viết tắt của cụm từ Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation trong tiếng Anh, và có nghĩa là "khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ kích thích".
Electron tồn tại ở các mức năng lượng riêng biệt trong một nguyên tử. Các mức năng lượng có thể hiểu là tương ứng với các quỹ đạo riêng biệt của electron xung quanh hạt nhân. Electron ở bên ngoài sẽ có mức năng lượng cao hơn những electron ở phía trong. Khi có sự tác động vật lý hay hóa học từ bên ngoài, các hạt electron này cũng có thể nhảy từ mức năng lượng thấp lên mức năng lượng cao hay ngược lại. Các quá trình này có thể sinh ra hay hấp thụ các tia sáng (photon) theo giả thuyết của Albert Einstein. Bước sóng (do đó màu sắc) của tia sáng phụ thuộc vào sự chênh lệch năng lượng giữa các mức.
Có nhiều loại laser khác nhau, có thể ở dạng hỗn hợp khí, ví dụ He - Ne, hay dạng chất lỏng, song có độ bức xạ lớn nhất vẫn là tia laser tạo bởi các thành phần từ trạng thái chất rắn.
Ngµy nay gia c«ng kim lo¹i b»ng c¸c chïm tia cã nguån nhiÖt tËp trung ®• ®ưîc sö dông kh¸ phæ biÕn. Cã thÓ liÖt kª c¸c phư¬ng ph¸p ®ã lµ : gia c«ng b»ng c¸c chïm tia Plasma, gia c«ng b»ng tia lửa ®iÖn, gia c«ng b»ng chïm tia ®iÖn tö, gia c«ng b»ng chïm tia laser. Trong ®ã gia c«ng b»ng chïm tia laser ®ưîc øng dông rÊt nhiÒu trong c«ng nghÖ hiÖn ®¹i. Laser lµ nguån sãng ®iÖn tõ trưêng cña bøc x¹ trong vïng cùc tÝm (tö ngo¹i), trong vïng ¸nh s¸ng nh×n thÊy ®ưîc vµ vïng tia hång ngo¹i. §Æc trưng cña c¸c nguån n¨ng lưîng nµy lµ møc ®é ®¬n s¾c vµ ®é tËp trung cao. ChÝnh v× thÕ mµ mËt ®é nguån nhiÖt t¹i vïng gia c«ng rÊt tËp trung vµ rÊt cao. Tõ nh÷ng n¨m 1960 ngưêi ta ®• b¾t ®Çu nghiªn cøu øng dông laser trong c«ng nghÖ gia c«ng kim lo¹i vµ c¸c vËt liÖu kh¸c. Laser c«ng suÊt nhá ®ưîc øng dông cho hµn, c¾t vµ mét sè c«ng nghÖ gia c«ng kh¸c víi kim lo¹i cã chiÒu dµy bÐ. Laser - nguån n¨ng lưîng tuy míi xuất hiÖn vµo nh÷ng n¨m 60 nhưng cã nhiÒu ưu viÖt nªn ®• ®ưîc øng dông nhiÒu trong c¸c lÜnh vùc khoa häc c«ng nghÖ, trong y tÕ, trong kü thuËt qu©n sù, th«ng tin liªn l¹c, kü thuËt ¶nh,...
Phân loại laser :
Có nhiều phương pháp để phân loại laser, dựa theo vật liệu cấu tạo nên môi trường hoạt tính người ta chia laser thành 3 loại : laser rắn, laser lỏng và laser khí.
- Laser rắn : Laser dạng rắn được tạo thành từ việc bức xạ của một số chất có tính chất đặc biệt với một số nguyên tố có hoạt tính đặc biệt chịu sự tác dụng của bức xạ ánh sáng. Laser dạng rắn : hay sử dụng là Rubin - Hồng ngọc Al2O3 với 0,0%; Cr2O3; Kính; Y3Al5O12; CaWO4;…
- Laser hồng ngọc: được sử dụng rộng rãi hơn các loại khác vì nó yêu cầu năng lượng kích thích thấp hơn các loại kia. Đây là loại laser đầu tiên được chế tạo từ rubi hồng ngọc, tức là từ Oxyd nhôm với 0,05 % Cr . Loại laser này có tính dẫn nhiệt, bền nhiệt tốt, cho phép làm việc với tần số cao. Tiếp sau là laser chế tạo từ thuỷ tinh với các ion Neodim ( Nd) . Đây cũng là loại laser thể rắn, nguyên lý hoạt động của chúng tương tự nhau.
- Laser thuỷ tinh Nd: có độ đồng nhất cao đảm bảo góc phân kỳ (góc mở) nhỏ và cho phép bức xạ đều.giá thành rẻ, dẫn nhiệt tốt, có độ bền cơ học, độ bền nhiệt cao, thời gian phục vụ lâu. Quá trình làm việc của loại laser này theo sơ đồ 4 mức năng lượng nên hầu như không thay đổi nhiều theo nhiệt độ, các thông số của laser vì thế sẽ ổn định hơn. Nhược điểm của loại này là tính dẫn nhiệt và chịu nhiết kém, hạn chế khả năng nâng cao công suất hay khi làm việc ở chế độ liên tục. Vì thế, hai loại laser trên đang được cải thiện và hoàn chỉnh liên tục . Các loại laser trên cho phép gia công lỗ có đường kính từ 10... 500 mm với chiều dày của vật liệu từ 1...3 mm.
- Laser thể khí có các loại : Laser CO2 - N2, Laser CO2 - Ne – He, Laser N2, Ar,...
- Laser thể khí có bước sóng dao động trong khoảng rộng, từ tử ngoại đến hồng ngoại, cho nên cho phép ta chọn được loại laser phù hợp với từng loại vật liệu gia công : kim loại, thuỷ tinh, chất bán dẫn, gốm sứ, vải, gỗ, ...
- Laser lỏng là một trong những hướng mới của laser. Có 2 loại chất lỏng thường dùng là các hổn hợp hữu cơ kim loại và chất màu. Loại hổn hợp hữu cơ kim loại chứa một số nguyên tố hiếm như Eu (Eu-rô-pi). Môi trường hữu cơ đóng vai trò trung gian, nhận năng lượng của nguồn ánh sáng kích thích rồi truyền lại cho các nguyên tử Eu bị kích thích và bức xạ với bước sóng 0,61 atm. Các loại laser lỏng có nhược điểm là môi trường hoạt tính không bền vững, chất hữu cơ bị phân huỷ dưới tác động của ánh sáng kích thích. Vì vậy hiện nay người ta thay chúng bằng các chất vô cơ. Các dung dịch vô cơ được chế tạo từ Oxyd Clorua phot pho hay oxyd clorua selen với nêôdim (Nd) hay một ít Clorit thiếc hay các halogen kim loại hoà tan. Loại laser chất lỏng vô cơ có công suất bức xạ cao (cở 500W ở chế độ xung) và hiệu suất khá cao (tương đương laser rắn với hợp chất Nd)
- Laser không cần nguồn cung cấp điện :
+ “Laser khí động học” hay “laser phản lực” : Người ta tạo ra vùng đảo bằng phương pháp giản nở khí đột ngột .
+ Laser hoá học dùng năng lượng sinh ra do các phản ứng hoá học để tạo ra vùng đảo các mức năng lượng.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
DẪN NHẬP
Trong việc hoàn chỉnh các kết cấu máy, nâng cao khả năng gia công các kết chi tiết máy, người ta đang ứng dụng các công nghệ mới và các phương pháp gia công mới, sử dụng có hiệu quả các loại vật liệu mới,... nhằm nhận được các tính chất đặc biệt mà bằng các phương pháp gia công thông thường khó thực hiện hay không thể thực hiện được. Trong lĩnh vực cắt và gọt vật liệu có nhiều phương pháp : gia công bằng điện, điện - vật lý, điện - hoá, gia công bằng nguồn năng lượng tập trung,... Các phương pháp này được sử dụng khá rộng rãi để gia công kim loại. Các phương pháp này cho phép sau khi gia công nhận được cơ tính cao và không yêu cầu lực cắt gọt lớn hay cho phép không sử dụng công cụ cắt gọt với các yêu cầu đặc biệt về độ cứng, độ chịu mài mòn. Các phương pháp này cũng đảm bảo độ chính xác, độ bóng bề mặt nhất định và cho phép nâng cao năng suất lao động . Phương pháp gia công bằng chùm tia laser là trong những phương pháp gia công tiên tiến của ngành cơ khí chế tạo máy. Phương pháp này ra đời nhằm thay thế giải quyết cho các phương pháp gia công cổ điển như : Tiện, Phay, Bào, Khoan, Khoét, Doa, Mài, Xọc, Chuốt, . . . Vì gia công cổ điển gia công không được hay gia công không đạt hiệu quả kinh tế – kỹ thuật đối với vật liệu mới, do vật liệu mới có đặc điểm : Độ cứng và độ bền cao, khả năng chịu và chống mài mòn cao, chịu đựng tốt trong môi trường hoá chất, . . .
Phương pháp gia công bằng chùm tia laser có khả năng gia công tất cả vật liệu mới với bất kỳ cơ tính nào, gia công hầu hầu hết các chi tiết phức tạp, tiết kiệm được nguyên vật liệu, đạt độ chính xác cao và hoàn toàn cơ khí hoá, tự động hoá.
II. Khái quát về tia laser
Laser là tên viết tắt của cụm từ Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation trong tiếng Anh, và có nghĩa là "khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ kích thích".
Electron tồn tại ở các mức năng lượng riêng biệt trong một nguyên tử. Các mức năng lượng có thể hiểu là tương ứng với các quỹ đạo riêng biệt của electron xung quanh hạt nhân. Electron ở bên ngoài sẽ có mức năng lượng cao hơn những electron ở phía trong. Khi có sự tác động vật lý hay hóa học từ bên ngoài, các hạt electron này cũng có thể nhảy từ mức năng lượng thấp lên mức năng lượng cao hay ngược lại. Các quá trình này có thể sinh ra hay hấp thụ các tia sáng (photon) theo giả thuyết của Albert Einstein. Bước sóng (do đó màu sắc) của tia sáng phụ thuộc vào sự chênh lệch năng lượng giữa các mức.
Có nhiều loại laser khác nhau, có thể ở dạng hỗn hợp khí, ví dụ He - Ne, hay dạng chất lỏng, song có độ bức xạ lớn nhất vẫn là tia laser tạo bởi các thành phần từ trạng thái chất rắn.
Ngµy nay gia c«ng kim lo¹i b»ng c¸c chïm tia cã nguån nhiÖt tËp trung ®• ®ưîc sö dông kh¸ phæ biÕn. Cã thÓ liÖt kª c¸c phư¬ng ph¸p ®ã lµ : gia c«ng b»ng c¸c chïm tia Plasma, gia c«ng b»ng tia lửa ®iÖn, gia c«ng b»ng chïm tia ®iÖn tö, gia c«ng b»ng chïm tia laser. Trong ®ã gia c«ng b»ng chïm tia laser ®ưîc øng dông rÊt nhiÒu trong c«ng nghÖ hiÖn ®¹i. Laser lµ nguån sãng ®iÖn tõ trưêng cña bøc x¹ trong vïng cùc tÝm (tö ngo¹i), trong vïng ¸nh s¸ng nh×n thÊy ®ưîc vµ vïng tia hång ngo¹i. §Æc trưng cña c¸c nguån n¨ng lưîng nµy lµ møc ®é ®¬n s¾c vµ ®é tËp trung cao. ChÝnh v× thÕ mµ mËt ®é nguån nhiÖt t¹i vïng gia c«ng rÊt tËp trung vµ rÊt cao. Tõ nh÷ng n¨m 1960 ngưêi ta ®• b¾t ®Çu nghiªn cøu øng dông laser trong c«ng nghÖ gia c«ng kim lo¹i vµ c¸c vËt liÖu kh¸c. Laser c«ng suÊt nhá ®ưîc øng dông cho hµn, c¾t vµ mét sè c«ng nghÖ gia c«ng kh¸c víi kim lo¹i cã chiÒu dµy bÐ. Laser - nguån n¨ng lưîng tuy míi xuất hiÖn vµo nh÷ng n¨m 60 nhưng cã nhiÒu ưu viÖt nªn ®• ®ưîc øng dông nhiÒu trong c¸c lÜnh vùc khoa häc c«ng nghÖ, trong y tÕ, trong kü thuËt qu©n sù, th«ng tin liªn l¹c, kü thuËt ¶nh,...
Phân loại laser :
Có nhiều phương pháp để phân loại laser, dựa theo vật liệu cấu tạo nên môi trường hoạt tính người ta chia laser thành 3 loại : laser rắn, laser lỏng và laser khí.
- Laser rắn : Laser dạng rắn được tạo thành từ việc bức xạ của một số chất có tính chất đặc biệt với một số nguyên tố có hoạt tính đặc biệt chịu sự tác dụng của bức xạ ánh sáng. Laser dạng rắn : hay sử dụng là Rubin - Hồng ngọc Al2O3 với 0,0%; Cr2O3; Kính; Y3Al5O12; CaWO4;…
- Laser hồng ngọc: được sử dụng rộng rãi hơn các loại khác vì nó yêu cầu năng lượng kích thích thấp hơn các loại kia. Đây là loại laser đầu tiên được chế tạo từ rubi hồng ngọc, tức là từ Oxyd nhôm với 0,05 % Cr . Loại laser này có tính dẫn nhiệt, bền nhiệt tốt, cho phép làm việc với tần số cao. Tiếp sau là laser chế tạo từ thuỷ tinh với các ion Neodim ( Nd) . Đây cũng là loại laser thể rắn, nguyên lý hoạt động của chúng tương tự nhau.
- Laser thuỷ tinh Nd: có độ đồng nhất cao đảm bảo góc phân kỳ (góc mở) nhỏ và cho phép bức xạ đều.giá thành rẻ, dẫn nhiệt tốt, có độ bền cơ học, độ bền nhiệt cao, thời gian phục vụ lâu. Quá trình làm việc của loại laser này theo sơ đồ 4 mức năng lượng nên hầu như không thay đổi nhiều theo nhiệt độ, các thông số của laser vì thế sẽ ổn định hơn. Nhược điểm của loại này là tính dẫn nhiệt và chịu nhiết kém, hạn chế khả năng nâng cao công suất hay khi làm việc ở chế độ liên tục. Vì thế, hai loại laser trên đang được cải thiện và hoàn chỉnh liên tục . Các loại laser trên cho phép gia công lỗ có đường kính từ 10... 500 mm với chiều dày của vật liệu từ 1...3 mm.
- Laser thể khí có các loại : Laser CO2 - N2, Laser CO2 - Ne – He, Laser N2, Ar,...
- Laser thể khí có bước sóng dao động trong khoảng rộng, từ tử ngoại đến hồng ngoại, cho nên cho phép ta chọn được loại laser phù hợp với từng loại vật liệu gia công : kim loại, thuỷ tinh, chất bán dẫn, gốm sứ, vải, gỗ, ...
- Laser lỏng là một trong những hướng mới của laser. Có 2 loại chất lỏng thường dùng là các hổn hợp hữu cơ kim loại và chất màu. Loại hổn hợp hữu cơ kim loại chứa một số nguyên tố hiếm như Eu (Eu-rô-pi). Môi trường hữu cơ đóng vai trò trung gian, nhận năng lượng của nguồn ánh sáng kích thích rồi truyền lại cho các nguyên tử Eu bị kích thích và bức xạ với bước sóng 0,61 atm. Các loại laser lỏng có nhược điểm là môi trường hoạt tính không bền vững, chất hữu cơ bị phân huỷ dưới tác động của ánh sáng kích thích. Vì vậy hiện nay người ta thay chúng bằng các chất vô cơ. Các dung dịch vô cơ được chế tạo từ Oxyd Clorua phot pho hay oxyd clorua selen với nêôdim (Nd) hay một ít Clorit thiếc hay các halogen kim loại hoà tan. Loại laser chất lỏng vô cơ có công suất bức xạ cao (cở 500W ở chế độ xung) và hiệu suất khá cao (tương đương laser rắn với hợp chất Nd)
- Laser không cần nguồn cung cấp điện :
+ “Laser khí động học” hay “laser phản lực” : Người ta tạo ra vùng đảo bằng phương pháp giản nở khí đột ngột .
+ Laser hoá học dùng năng lượng sinh ra do các phản ứng hoá học để tạo ra vùng đảo các mức năng lượng.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links