Bài giảng Gia công tia Laser

GIA CÔNG TIA LASER  1. Gi ới thiệu 
1.1. Khái niệm : Gia công bằng tia laser là phương pháp sử dụng tia laser để cắt các mẫu chính xác bằng vật liệu kim loại, gốm, giấy, v.v.. 
1.2. Tia laser 
Lịch sử: 
	+ Laser hồng ngọc (rắn) được phát minh vào tháng 5/1960 bởi Maiman 
	+ Laser uranium được phát minh vào tháng 11/1960. 
	+ Laser khí helium-neon được phát minh vào 1961. 
	+ Laser bán dẫn và laser CO2 được phát minh vào 1962. 
 	+ Laser Nd:YAG được phát minh vào 1964 
 	+ Laser khí kim loại được phát minh vào 1966 
	 Khái niệm : Laser là loại ánh sáng có tính chất đặc biệt; là loại sóng điện từ nằm trong dãi ánh sáng có thể nhìn thấy được; 
Đặc điểm của laser 
Công suất (cường độ) của nguồn bức xạ bằng ánh sáng rất mạnh. 
Độ đơn sắc cao 
Kích thước chùm tia nhỏ, có hướng tập trung và có tính hội tụ cao 
Tần số ổn định 
Bước sóng ngắn 
	Thường sử dụng laser rắn để gia công kim loại do có công suất lớn, có kết cấu thuận tiện hơn các loại laser khí. 
2. Nguyên Lý 
2.1. Sơ đồ nguyên lý của máy gia công laser 
Ví dụ về quá trình hình thành laser hồng ngọc 
1. Trạng thái ban đầu 
2. Nguồn sáng kích hoạt các nguyên tử trong thanh hồng ngọc 
3. Một số nguyên tử phát ra photon 
4. Các photons chạy dọc thanh hồng ngọc và kích hoạt nhiều nguyên tử khác phát ra photon 
5. Luồng photon có công suất cao thoát qua gương phản xạ kém hơn tạo thành chùm tia laser 
Bộ Phận Quang Học 
Tập trung tia laser vào biên dạng chi tiết để đốt chảy vật liệu. 
Sau đó luồng khí hỗ trợ thổi đi vật liệu nóng chảy. 
Trong gia công 
Cắt bằng laser 
Khoan 
Hàn bằng laser 
Khắc 
Trong xử lý vật liệu 
Nhiệt luyện bề mặt 
Phủ bề mặt 
Tạo mẫu nhanh 
3. Phạm vi ứng dụng 
3.1. C ắt bằng laser 
Rãnh cắt hẹp; sắc cạnh; độ chính xác cao 
Có thể cắt theo đường thẳng hay đường cong bất kỳ 
Mép cắt sạch đẹp, không cần gia công phụ thêm 
Đây là quá trình cắt không tiếp xúc 
Có năng suất cao 
Có thể cơ khí hoá và tự động hoá 
Chiều dày cắt 10 - 20 mm 
ĐẶC ĐIỂM CẮT BẰNG LASER 
Sơ đồ phân bố năng lượng khi gia công kim loại 
1 . Chùm tia laser; 
2 . Vật liệu kim loại; 
3 . Vùng bị chùm tia tác động và tạo nên lỗ; 
4 . Kim loại nóng chảy; 
5 . Chùm tia phản xạ khi gia công; 
Sơ đồ hình thành mép cắt 
Chế độ cắt vật liệu phi kim loại bằng laser 
Nhân tố ảnh h ưởn g đến quá trình cắt 
Thông số thiết bị cắt 
Công nghệ cắt 
Ảnh h ưởng của công suất máy đến chiều sâu lỗ cắt 
Thông số thiết bị cắt 
Phụ thuộc đường kính đầu mỏ cắt đến vận tốc cắt 
Công nghệ cắt 
vận tốc cắt phụ thuộc chiều dày 
tiết diện rãnh cắt phụ thuộc v à o tốc độ cắt 
phụ thuộc vào khí thổi 
Công nghệ cắt 
Khoan 
nguyên lý máy khoan laser 
Khoan 
Đặc điểm 
Laser được sử dụng để khoan lỗ nhỏ(2 - 5 µm) 
Chiều sâu lỗ tương đối sâu (200/1) trên nhiều vật liệu. 
Độ bóng bề mặt gia công thường đạt cấp 6 - 9. 
Tuy nhiên lỗ bị côn, độ tròn thấp, đường kính lỗ hạn chế. 
Hình dạng lỗ khoan 
Khoan 
S ơ đồ nguyên lý hàn bằng laser 
HÀN 
HÀN 
Đặc điểm 
Có thể hàn trong bất kỳ môi tr ường nào mà ánh sáng truyền qua được . 
Hàn được ở vị trí phức tạp 
Có thể hàn từ xa. 
Có thể hàn chi tiết có chiều dày nhỏ, cực nhỏ. 
Chất l ượn g cao. 
HÀN 
Khắc Laser 
Là ứng dụng rộng nhất của gia công laser 
Phù h ợp nhiều lĩnh vực 
Có th ể khắc lên bất kỳ vật liệu nào với hình ảnh, chữ và số phức tạp. 
 Ví d ụ khắc laser bán phím bằng nhựa 
Các ứng dụng khác 
Gia công lớp phủ bề mặt kim loại 
Nhiệt luyện bề mặt 
Các ứng dụng khác 
Một số sản phẩm