عنوان :

مقاله روشهای ماشین کاری نوین بوسیله جت لیزر و اصول ماشین

کاری

تعداد صفحات : ۴۶

نوع فایل : ورد و قابل ویرایش

چکیده

در این مقاله به بررسی روشهای ماشین کاری نوین بوسیله جت لیزر و اصول ماشین کاری می پردازد.

برای ماشینکاری انواع مختلف لیزر مورد توجه هستند. به طور مشخص لیزرهای حالت جامد و گاز با ارزش می‌باشند.

لیزر گاز: در سرهای لامپ لیزر پنجره‌های بروستر بسیار شفاف قرار دارند که به وسیله آنها لیزر خروجی به صورت خطی قطبی می‌شود. نوسان لیزر در قطبش دلخواه ایجاد شده و بر قطبشهای دیگر (متعامد) غالب می‌گردد.منابع متعددی برای تحریک الکتریکی وجود دارند. از جمله تخلیه جریانهای مستقیم و متناوب تخلیه جریان متناوب بسیار ساده است. منبع انرژی یک مبدل بالای معمولی است که به آن الکترودهای سرد درون لامپ متصل هستند. در آزمایشگاه تلفن بل، بنت و‌هاریوت برای ساخت لیزر هلیم- نئون، اولین گاز، از تخلیه فرکانس بالای بدون الکترود استفاده کردند. در بسیاری از لیزرهای توان بالا به ویژه زمانی که وارونگی جمعیت پایدار نمی ماند از پالسهای ولتاژ بالا استفاده می‌شود.

اصول ماشین کاری: سایش مته  : با افزایش ساییدگی در سطح آزاد مته و اضافه شدن پهنای سایش (h_f) ، نیروی محوری و گشتاوری پیچشی در مقایسه با یک مته تیز و سالم ۱۰ تا ۱۶% افزایش می یابند .

سرعت برشی : نیروی محوری و گشتاور پیچشی با افزایش سرعت برشی ابتدا افزایش پیدا کرده و سپس کاهش می یابند .

واژه های کلیدی: ماشین کاری، لیزر گاز، لیزر هلیم- نئون، لیزر دی اکسید کربن، لیزرهای حالت جامد با پمپاژ نوری، سایش مته  ،سرعت برشی

فهرست مطالب

مقدمه    ۱
نشر خود به خود تابش    ۲
انتشار القایی    ۳
(۶٫۵) N1 B21 uv    ۴
(الف) پمپاژ نوری (مثل لیزر یاقوت)    ۷
(ب) تحریک مستقیم الکترون (مثل لیزر آرگون)    ۷
(ج) برخوردهای غیر الاسیتک اتم- اتم (مثل لیزر هلیم – نئون)    ۷
نوسان لیزر    ۸
انواع  لیزر    ۸
لیزر گاز    ۹
لیزر هلیم- نئون    ۹
لیزر دی اکسید کربن    ۱۰
لیزرهای حالت جامد با پمپاژ نوری    ۱۲
مشخصات اشعه لیزری    ۱۴
پروفیل فضایی    ۱۵
واگریی اشعه    ۱۵
تمرکز وتوان    ۱۶
اثرات لیزر بر مواد    ۱۸
بازتابش پذیری    ۱۹
جذب    ۲۰
رسانش گرمایی    ۲۱
ذوب سطح    ۲۳
تبخیر    ۲۴
انرژی لازم برای تبخیر    ۲۵
اصول ماشین کاری    ۲۷
فرزکاری    ۲۷
اجزاء تیغ فرز    ۲۷
فرزکاری محیطی ( غلطکی )    ۲۹
محاسبه پارامترهای مختلف برش در فرز کاری محیطی    ۳۱
عمل برش یکنواخت در فرزکاری    ۳۵
عکس العمل نیروها روی تیغ فرز    ۳۷
سنگ زنی    ۴۱
نیروهای سنگ زنی    ۴۱
منابع:    ۴۳

منابع:

۱-   اصول ماشین کاری و ابزارشناسی- تالیف دکتر محمد رضا رازفر- دانشگاه صنعتی امیر کبیر

۲-   روشهای ماشین کاری مدرن – جی ای مک جورج- ترجمه مهندس فرزاد بیغال

مقدمه

ماشینکاری لیزر بر اساس اصولی است که اخیرا کشف شده‌اند لیزر یک نام اختصاری به معنی تقویت نو با انتشار بر انگیخته تابش است. فرآیند به برخورد یک اشعه نور تکرنگ همفاز جهت دار و شدید به قطعه کاری که ماده به وسیله تبخیر از آن خارج می‌شود بستگی دارد. توضیح پدیده اتمی که در ضمیمه ارائه شده مبنای مفیدی برای فراگیری اثرات لیزر است. شناولا و تانز در سال ۱۹۵۸ برای اولین بار لیزر را مطرح کردند. آنها یک تداخل سنج فابری- پرت که مثل یک جعبه تشدید عمل می‌کرد در نظر گرفتند. هماطور که در شکل ۱۰۵ مشخص است این دستگاه اساسا از دو آینده نیمه نقره اندود موازی و تخت تشکیل شده که در بین آنها یک شعاع نور تکرنگ چندین با بازتابش می‌شود. فضای بین آینده‌ها به یک میحط تقویت کننده، ملکولهای گاز بر انگیخته شده تا سطوح بالاتری انرژی، پر می‌شود. ماکنیزم تقویت در قسمت ۳۰۵و ۴۰۵ بحث خواهد شد.

نور پس از بازتابش به وسیله آینه‌ها درون گاز برانگیخته درون گاز بر انگیخته، در جهت موازی به محور تداخل سنج منتشر شده و به این ترتیب نور تقویت می‌شود. البته به شرط اینکه در بازتابشهای فلز آن تغییر نکند. رشد موج نور در محیط با موج رشد یابنده W₁ که در شکل ۱٫۵ از آینده M₁ به سمت راست حرکت می‌کند نشان داده می‌شود. پس از بازتابش از آینه M₂ یک موج رشد یابنده دیگر M₂ که در جهت عکس حرکت می‌کند ایجاد می‌شود. آینه M₂نیز کمی جابه جا می‌شود. بنابراین اشعه نوری که از آن منتشر می‌گردد تحت زاویه  نسبت به محور واگرا است.

قطر آینه است. مثلا اگر  یا ۲۲s قوس خواهد بود.یعنی نور انتشاری کاملا همراستا است. و اگرایی اشعه را می‌توان با استفاده از عدسیهای مناسب کنترل کرد. می‌توان قطر آن را روی سطوح گسترده تری متمرکز کرد. مثلا لیزر یاقوت (قسمت ۵٫۵٫۴) با لامپ فلاش برانگیخته شده، ۱kj انرژی الکتریکی را در ۱ms منتشر می‌کند. اشعه لیزری با انرزی ۳j در۶۹۳۴A با سطح مقطع ۵mm واگرایی ۱۰^-۳rad تولید شده است. این اشعه در حالت متمرکز شدت توان ۱MWcm^-2 را ایجاد می‌کند. حداکثر همسویی یا همدوسی فضایی مجموعه اشعه باپراش آینه‌های مورد نظر شاولاو وتانز توجه بیشتری را جلب کرده است. برای دستیابی به اشعه نور کاملا همراستا پدیده‌های فیزیک و مرتبط به انتشار تابش بررسی شدند. ابتدا پدیده معروف نشر خود به خود بررسی می‌شود.

نشر خود به خود تابش

هنگامی که یک اتم در حالت انرژی برانگیخته E₁ به سطح انرژی پایین تر E₁ می‌افتد یک کوانتم تابش با فرکانس v_ij منتشر می‌کند

E₁– E₁₌hv_ij

H ثابت پلانک است.

می توان این اتم را با دریافت تابشی با فرکانس یکسان تحریک کرد تا این تابش را منتشر کند. پدیده تحریک (بر انگیختگی) کمتر از انتشار خود به خود شناخته شده است. با توجه به ارتباط زیاد آن با لیزر باید به این پدریده توجه ویژه ای داشت.

 انتشار القایی

نرخ پرشهای تابش القایی منتاسب با شدت انرژی تابشی u_vij و اختلاف جمعیت (تعداد بر واحد حجم) اتمها بین حالتهای بالاتر و پایین تر است. تابش القایی و تابش تحریک کننده دارای مشخصات قطبی و سمتی یکسانی هستند

این فرآیند پایه پدیده لیزری است. از کارهای این اشتاین بر روی واکنش ماده وتابش (به ضمیمه مراجعه کنید) می‌توان اطلاعات بیشتری کسب کرد. او نشان داد که تعریف درست این واکنش نیازمند بررسی شرایط القاء یک اتم براگیخته به وسیله تابش برای نشر فرتون، که باعث پایین آمدن سطح انرژی آن اتم می‌شود، است.

یک سیستم اتمی کمی شده که دارای سطوح، ….۱٫۲٫۳ و انرژی این سطوحٍٍE₃.₂ E.E₁است در نظر بگیرید. تعداد اتمها در واحد حجم (جمعیت) در این سطوح …..N1 N2 N3 است. اگر سیستم اتمی یا تابش گرمایی در دمای T در تعادل باشد آنگاه جمعیتهای نسبی در هر دو سطح، مثلا ۱و ۲، با معادله یولتزمن تعریف می‌شود:

K ثابت بولتزمن است.

اگر آنگاه

اتم با انتشار یک فرتون از سطح ۲ به سطح  ۱ افت می‌کند. اگر A₂₁ احتمال انتقال از سطح ۲ به سطح ۱ در واحد زمان انتشار القایی باشد. آنگاه تعداد افتهای خود به خود در هر ثاینه N₂ A₂₁ خواهد بود. علاوه بر این پرشهای خود به خود، انتقالهای برانگیخته و القایی نیز اتفاق می‌فتد. سرعت کلی این انتقالهای القایی بین سطح ۲ و ۱ با شدت انرژی u_v تابش با فرکانس v متناسب است:

(۴٫۵)

 H ثابت پلانک است.

فرض کنیم B₂₁ و B₁₂ ثابتهای تناسب برای انتشار القایی هستند. تعداد انتقالهای القایی یا انتشارها در جهت پایین در ثانیه عبارت است از N₂ B₂₁ u_v

به طور مشابه تعداد انتقالهای القایی (جذب) در جهت بالا در ثانیه عبارت است از:

(۶٫۵) N₁ B₂₁ u_v

ثابتهای تناسب Aو B ضرایب این اشتاین نامیده می‌شوند.

جهت دریافت و خرید متن کامل مقاله و تحقیق و پایان نامه مربوطه بر روی گزینه خرید انتهای هر تحقیق و پروژه کلیک نمائید و پس از وارد نمودن مشخصات خود به درگاه بانک متصل شده که از طریق کلیه کارت های عضو شتاب قادر به پرداخت می باشید و بلافاصله بعد از پرداخت آنلاین به صورت خودکار  لینک دنلود مقاله و پایان نامه مربوطه فعال گردیده که قادر به دنلود فایل کامل آن می باشد .