Chuyên đề Ứng dụng của laze trong đóng tàu

Chuyên đề: Ứng dụng của laze trong  đóng tàu. SVTH:Lê Quốc Duy GVHD:Nguyễn Đình Long MSSV: 48132057 I.Ứng dụng của laze trong hàn, cắt,vạch dấu kim loại: Ưu điểm: Cùng một thiết bị có thể dùng cho cả cắt và hàn. Năng lượng tập trung vào một vùng rất nhỏ (một luồng laser 3 kW có thể tập trung vào một lỗ đường kính 0,2 mm, tạo nên mật độ năng lượng 95 kW/mm2). Tiếng ồn và khói ít. Các góc cắt vuông có chất lượng cao. Cắt các mép vát hàn không có xỉ, vùng bị ảnh hưởng nhiệt nhỏ. Biến dạng cắt và hàn rất nhỏ. Dễ lập trình điều khiển số, có khả năng tự động hóa 3 chiều. Tiết kiệm sử dụng vật liệu.  Nhược điểm: Để hoàn vốn đầu tư mức độ sử dụng phải cao. Chỉ hàn được các thép có C, S và Ph thấp. Phải dùng các cách thử phá hoại mới hoặc cải tiến. Cần phải có dung sai về độ phẳng và độ dầy riêng. Ứng suất cán được giải phóng khi cắt có thể tạo ra biến dạng tấm. Mức độ chấp nhận của các cơ quan đăng kiểm: mối hàn có thể bị cracking cứng hóa, một số mối hàn có tiềm năng bị rỉ cục bộ. Phải thiết kế lại chế độ hàn khi hàn laser (đặc biệt là hàn dầm chữ T). Các vết cắt phải mài cạnh do rất sắc. Các mối hàn giáp mối đi một lần chỉ hàn được tôn tới 15 mm. Chưa cạnh tranh được với các kỹ thuật hàn hồ quang điện khi hàn giáp mối. Khái niệm về laser Laser, là khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ kích thích, là quá trình mà nhờ đó một vật liệu có thể bị cắt hoặc đánh dấu bằng cách sử dụng chùm tia laser dưới sự điều khiển của máy tính Các kiểu máy hàn, cắt laser chính trong đóng tàu Laser CO2: Được phát triển đầu tiên tại Mỹ năm 1964 Nó có công suất lớn nhưng không truyền qua được cáp quang Dẫn tia laser đến vị trí yêu cầu bằng hệ thống gương chính xác và mỏng manh và dùng chuyển động của chi tiết hoặc của đầu laser hoặc cả hai. Laser CO2 dùng cắt các loại thép ferit (dùng oxy áp suất thấp), thép không rỉ (dùng nitơ cao áp), thép hợp kim titan hoặc manhê (dùng khí acgon). Laser CO2 dùng khí hêli hoặc acgon làm khí bảo vệ khi hàn. Hiệu suất nhiệt đạt 10%, công suất lớn nhất tới 45 kW. Trong ứng dụng, 85% dùng để cắt, 14% hàn và 1% nhiệt luyện. Hiện nay, laser CO2 cắt được tôn dầy đến 20 mm, hàn tôn dầy đến 7 mm trong một lần hành trình. Các kiểu máy hàn, cắt laser chính trong đóng tàu: Laser Nd YAG (neodymium-yttrium aluminium garnet) Được phát triển lần đầu tại Mỹ năm 1964. Hiệu suất nhiệt của chúng thấp hơn laser CO2 và được ứng dụng khá chậm Nd YAG có thể truyền qua cáp quang  * Các loại khí bảo vệ cũng giống như laser CO2 * Hiệu suất nhiệt tới 2,5%, công suất cực đại 5 kW* Laser Nd YAG dùng 70% trong hàn chính xác, 25% trong cắt và khoan lỗ, 5% trong vạch dấu. Khả năng truyền được theo cáp quang làm cho loại laser này có ứng dụng tốt trong các công việc 3 chiều. Nó được dùng rất nhiều trong công nghiệp ô tô và hàng không. Khi hàn bằng tia laser không có vật liệu tiếp xúc với chi tiết hàn nên mối hàn không bị bẩn. Phương pháp hàn này hàn vật liệu trong môi trường không khí, trong khí đó hàn bằng tia điện tử phải thực hiện trong môi trường chân không. Vùng ảnh hưởng nhiệt khi hàn bằng tia laser rất nhỏ. Đây là đặc tính rất quan trọng khi hàn những chỗ gần các yếu tố nhạy về nhiệt. Hàn bằng tia laser được áp dụng phổ biến trong công nghệ chế tạo vi mạch. Nhờ phương pháp này có thể nối các đầu nối với tấm mạch in. Hàn bằng tia laser còn được áp dụng trong công nghệ làm kín vỏ trong các mạch tích hợp. Phương pháp này cũng có thể nối các kim loại có tính chất lý hóa khác nhau, nối kim loại với phi kim loại. Ứng dụng trong cắt kim loại: các phần rất nhỏ của phôi gia công bị ăn mòn khỏi vật liệu chủ, thông qua các vụ nổ nhỏ, khi chùm tia laser đi qua, dẫn tới lượng quét bỏ kim loại rất nhanh. Tuy nhiên, khi năng lượng laser tập trung vào chi tiết ở dạng nhiệt, nó làm mềm dẻo chi tiết gia công, cho phép thực hiện quá trình hàn. Laser rất hiệu quả trong việc nối các kim loại không giống nhau, cần hay không cần hàn vật liệu, và chùm laser có thể được biến đổi để thâm nhập vào phôi ở độ sâu quy định. Độ sâu thâm nhập được điều khiển cũng cho phép tia laser được sử dụng trong đánh dấu chi tiết gia công. Quá trình đánh dấu nhìn chung được dùng cho khả năng tạo vết của chi tiết, các biểu tượng thương mại và cho các yêu cầu thông tin. Nhưng trong ứng dụng này, cũng như trong các ứng dụng hàn, laser YAG được ưa chuộng hơn là CO2 bởi nó hoạt động ở mức năng lượng thấp hơn, do nó sử dụng môi trường phát sáng khác. Vì thế, nó có khả năng điều khiển tinh hơn, và cường độ ra thấp hơn, tạo ra ít nhiệt hơn trong phôi. Lợi ích toàn diện của laser đối với người sử dụng là khả năng xoay vòng. Nó đưa đến một trong những lợi ích quan trọng hơn của công nghệ laser, là thời gian và vì thế, tiết kiệm chi phí. Những tiết kiệm này thường đạt được mà không cần dụng cụ gia công rắn. Và bởi vì không cần phải chống lại áp lực dao cắt, các yêu cầu về dụng cụ gia công và gá kẹp được giảm rõ nét. Những đòi hỏi kẹp giữ chi tiết gia công được đơn giản hóa, cho phép một trình tự được cài đặt và chạy mà không cần thời gian sớm cần thiết cho sản xuất và lắp đặt các gá kẹp. Tiết kiệm sử dụng vật liệu cũng là một lợi ích chính khác trong sử dụng công nghệ laser. Các bộ phận cắt laser, tùy vào hình dạng, có thể được lắp rất gần để đạt được sản lượng tối đa và vì thế chi phí thấp nhất. Điều này có thể đạt được bằng cách tải các chi tiết được tạo từ CAD và lập trình các máy cắt laser. Các mô hình toán học trên bộ xử lý máy tính gần như được tái tạo một cách chính xác trong quá trình tạo nguyên mẫu, sau đó được đưa vào dây chuyền sản xuất với độ chính xác thống kê vốn không thể thực hiện với các kỹ thuật gia công khác. * Quá trình cắt bằng laser không gây ra ứng suất hoặc làm méo chi tiết do nhiệt. * Nó để lại mép chi tiết sạch và loại trừ các hoạt động thứ cấp như là mài nhẵn. Điều này có thể xảy ra do các máy laser có khả năng tạo ra các xung sóng cực đại với dạng sóng hình chữ nhật, cho phép sản xuất các chi tiết với tốc độ cực lớn mà không phải hy sinh độ chính xác hoặc chất lượng mép ưu việt. Vì thế, chúng lý tưởng cho các vật liệu phôi mỏng vốn khó giữ trên các dụng cụ máy cắt kim loại thông thường. Laser cung cấp tốc độ cực tốt cho việc cắt lỗ với các kích thước khác nhau, và cũng dùng cho các vết cắt phức tạp hoặc là các dấu trên bề mặt nhấp nhô, và lỗ đục và các mẫu lỗ với hầu hết các hình dạng và kích thước khác nhau có thể được cắt thường xuyên và có thể đoán trước được. Nó cung cấp cho khách hàng các sản phẩm được gia công ổn định vốn, trong hầu hết các trường hợp, có thể được kết hợp ngay tức khắc vào trong sản phẩm. Tính vạn năng của laser giúp nó phù hợp với các ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp đa dạng từ làm khuôn mẫu tới đóng tàu. Khả năng tạo ra các bán thành phẩm mà không đòi hỏi dụng cụ gia công phức tạp không những giảm rất thấp chi phí sản xuất các nguyên mẫu mà còn giảm thời gian cần thiết đi rất nhiều. Hơn thế nữa, độ hẹp rãnh của chùm tia laser có thể tạo điều kiện thuận tiện cho việc ghép các vật liệu khác mà trước đây có nghĩa là tốn rất nhiều công đoạn và phung phí nhiều vật liệu. Vì vậy, nó giúp cho việc cải biến được thực hiện nhanh chóng và dễ dàng. Nhiều chi tiết được sản xuất bằng cắt laser không thể thực hiện bằng các phương pháp khác hoặc nếu có thì chi phí cao đến mức không thể sản xuất được. Hiện nay, công nghệ cắt laser được sử dụng để tạo ra các quan niệm đột phá, đặc biệt với việc sử dụng uốn cong mềm. Đây là một quá trình mà các khe hở được cắt thành tiết diện để có thể uốn bằng tay. Tốc độ cắt cao hơn của laser khiến chúng vượt trội đến nỗi sự chênh lệch thời gian giữa các kỹ thuật gia công khác không còn là yếu tố ảnh hưởng đến cách lập kế hoạch công việc. II.Ứng dụng laser trong căn tim hệ trục Ánh sáng Lade là ánh sáng màu và có thể tạo được chùm tia song song nên có thể dùng nó để căng tim hệ trục. Lúc này chỉ cần có nguồn phát chùm tia Lade song song hình trụ với đường kính đủ nhỏ, để đảm bảo độ chính xác, và tấm chắn kín để đưa và xác định vị trí đường tâm hệ trục tại các vị trí cần xác định. Cách tiến hành như sau: Đầu tiên sơ bộ khoét lỗ ở các khu vực đường tâm sẽ đi qua, sau đó, đặt nguồn sáng Lade tại điểm chuẩn phía lái và điều chỉnh cho chùm tia sáng hướng đúng đích là điểm chuẩn ở phía mũi, rồi cố định nó. Tiếp đến lần lượt từ lái về phía mũi hoặc ngược lại đặt tấm chắn tại các vị trí cần xác định tâm hệ tục đi qua để lấy dấu và vạch các vòng tròn làm dấu. TÀI LiỆU THAM KHẢO 1.Nguyễn ĐÌnh Long_ Trang bị động lực_ Trường Đại Học Nha Trang 2007 2.Phạm Văn Thể_ Trang bị đọng lực diezen tàu thuỷ_ Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội