Nghiên cứu thiết kế hệ quang tạo nguồn laser CO2 trong gia công cắt khắc

• Tác giả: TS. Tạ Thị Thúy Hương
• Trường học: Trường Đại Học Hải Phòng
• Chuyên ngành: Cơ Khí
• Đề tài: Nghiên Cứu Thiết Kế Hệ Quang Tạo Laser CO2 Cho Gia Công Cắt Khắc
• Loại tài liệu: Đề Tài NCKH
• Năm xuất bản: 2023-2024
• Địa điểm: Hải Phòng

• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LASER VÀ QUANG KỸ THUẬT
• 1.1. Tổng quan chung về Laser
• 1.2. Đặc điểm của Laser
• 1.3. Phân loại laser
• 1.4. Ứng dụng laser trong đời sống
• 1.5. Laser trong công nghiệp
• 1.6. Các thành phần cấu tạo cơ bản của nguồn phát tia Laser
• 1.7. Các thành phần cơ bản tạo nên nguồn laser
• 1.8. Khả năng công nghệ của máy laser
• 1.9. Một số hệ quang kỹ thuật sử dụng laser
• 1.10. Giao thoa kế Michelson
• 1.11. Hệ thống cảm biến quang trong máy đo độ tròn bằng phương pháp trộn trực giao
• 2. CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ QUANG TẠO NGUỒN LASER CO2 CHO MÁY KHẮC GỖ
• 2.1. Nguyên lý hoạt động của nguồn phát Laser CO2
• 2.2. Các thành phần hệ quang laser CO2
• 2.2.1. Cụm ống phóng
• 2.2.2. Gương phản xạ
• 2.2.3. Thấu kính hội tụ
• 2.2.4. Đầu cắt laser (mỏ cắt)
• 2.2.5. Bộ điều chỉnh tự động chiều cao đầu cắt
• 2.3. Thiết kế, lựa chọn chi tiết quang cho máy khắc Laser CO2
• 2.3.1. Sơ đồ bố trí hệ quang
• 2.3.2. Lựa chọn chi tiết quang máy khắc laser CO2
• 3. CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÁY KHẮC LASER CO2
• 3.1. Thiết kế và chế tạo máy khắc gỗ Laser CO2
• 3.2. Thực nghiệm đánh giá ảnh hưởng của việc điều chỉnh khoảng cách tiêu cự đến độ sâu khắc sản phẩm khi gia công trên máy khắc Laser CO2
• DANH MỤC HÌNH VẼ

I. Tổng quan về laser CO2 và hệ quang tạo

Nghiên cứu thiết kế hệ quang tạo nguồn laser CO2 cho gia công cắt khắc là một lĩnh vực quan trọng trong công nghệ hiện đại. Công nghệ laser đã trở thành một phần không thể thiếu trong các quy trình sản xuất, đặc biệt là trong gia công cắt và khắc vật liệu. Laser CO2 được biết đến với khả năng cắt và khắc chính xác trên nhiều loại vật liệu, từ gỗ đến kim loại. Nguyên lý hoạt động của hệ quang tạо laser CO2 dựa trên sự kích thích của khí CO2, tạo ra một chùm tia laser mạnh mẽ, có khả năng tập trung năng lượng cao vào một điểm nhỏ, từ đó thực hiện các thao tác cắt và khắc với độ chính xác cao.

1.1 Đặc điểm và ứng dụng của laser CO2

Laser CO2 có những đặc điểm nổi bật như cường độ cao, tính định hướng tốt và khả năng cắt nhanh chóng. Ứng dụng laser trong công nghiệp rất đa dạng, từ cắt kim loại, khắc gỗ cho đến in 3D. Đặc biệt, trong ngành cơ khí, quá trình cắt bằng laser mang lại hiệu suất cao và giảm thiểu thời gian sản xuất. Công nghệ này không chỉ giúp nâng cao chất lượng sản phẩm mà còn tiết kiệm chi phí nhân công và nguyên liệu. Do đó, việc nghiên cứu và phát triển các hệ thống laser CO2 là cần thiết để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao trong sản xuất công nghiệp.

II. Thiết kế hệ quang tạo nguồn laser CO2

Thiết kế hệ quang tạo nguồn laser CO2 cho máy khắc gỗ là một quy trình phức tạp, đòi hỏi sự kết hợp giữa lý thuyết và thực tiễn. Các thành phần chính của hệ quang bao gồm cụm ống phóng, gương phản xạ, thấu kính hội tụ và đầu cắt laser. Mỗi thành phần đều có vai trò quan trọng trong việc tạo ra chùm tia laser với chất lượng cao. Việc lựa chọn chi tiết quang phù hợp không chỉ ảnh hưởng đến hiệu suất của máy mà còn quyết định đến chất lượng sản phẩm cuối cùng. Sơ đồ bố trí hệ quang cần được thiết kế hợp lý để tối ưu hóa quá trình cắt khắc.

2.1 Nguyên lý hoạt động của nguồn phát laser CO2

Nguồn phát laser CO2 hoạt động dựa trên nguyên lý kích thích điện, trong đó khí CO2 được kích thích để tạo ra tia laser. Quá trình này diễn ra trong một buồng kín, nơi có các gương phản xạ giúp tăng cường sự khuếch đại ánh sáng. Chất liệu cắt bằng laser như gỗ, nhựa hay kim loại đều có thể được xử lý thông qua công nghệ này, mang lại độ chính xác và hiệu quả cao. Việc tối ưu hóa các thông số kỹ thuật của hệ quang là rất quan trọng để đạt được hiệu suất tối đa trong quá trình gia công.

III. Thực nghiệm và đánh giá hiệu suất

Thực nghiệm đánh giá hiệu suất của máy khắc laser CO2 là bước quan trọng để xác định khả năng hoạt động của hệ thống. Các yếu tố như khoảng cách tiêu cự, tốc độ cắt và loại vật liệu đều ảnh hưởng đến độ sâu và chất lượng khắc. Kết quả thực nghiệm cho thấy rằng việc điều chỉnh khoảng cách tiêu cự có thể cải thiện đáng kể độ sâu khắc sản phẩm. Điều này cho thấy tầm quan trọng của việc nghiên cứu và phát triển các quy trình điều chỉnh trong công nghệ gia công cắt bằng laser.

3.1 Đánh giá ảnh hưởng của các thông số kỹ thuật

Nghiên cứu cho thấy rằng các thông số như công suất laser, tốc độ di chuyển của đầu cắt và chất liệu gia công đều có ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm. Việc tối ưu hóa các thông số này không chỉ giúp nâng cao hiệu suất mà còn tiết kiệm năng lượng và nguyên liệu. Kết quả thực nghiệm đã chỉ ra rằng hiệu suất laser có thể được cải thiện bằng cách điều chỉnh các thông số kỹ thuật một cách hợp lý, từ đó tạo ra các sản phẩm chất lượng cao hơn.