Chuyên đề: Ứng dụng của laze trong đóng tàu. docx

Chuyên đề:
Chuyên đề:
Ứng dụng của laze trong
Ứng dụng của laze trong




đóng tàu.
đóng tàu.
SVTH:
SVTH:
Lê
Lê


Quốc Duy
Quốc Duy
GVHD:
GVHD:
Nguyễn
Nguyễn


Đình Long
Đình Long
MSSV:
MSSV:
48132057
48132057

I.Ứng dụng của laze trong hàn,
I.Ứng dụng của laze trong hàn,
cắt,vạch dấu kim loại:
cắt,vạch dấu kim loại:
Ưu điểm:
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.

T
Tiết kiệm sử dụng vật liệu.

Nhược điểm:
Nhược điểm:
•
Để hoàn vốn đầu tư mức độ sử dụng phải cao.

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
Chỉ hàn được các thép có C, S và Ph thấp. Phải dùng các cách
thử phá hoại mới hoặc cải tiến.
thử phá hoại mới hoặc cải tiến.
•
Cần phải có dung sai về độ phẳng và độ dầy riêng. Ứng suất
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.
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
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
bị cracking cứng hóa, một số mối hàn có tiềm năng bị rỉ cục
bộ.
bộ.
•
Phải thiết kế lại chế độ hàn khi hàn laser (đặc biệt là hàn dầm
Phải thiết kế lại chế độ hàn khi hàn laser (đặc biệt là hàn dầm
chữ T).
chữ T).
•
Các vết cắt phải mài cạnh do rất sắc.
Các vết cắt phải mài cạnh do rất sắc.
•
Các mối hàn giáp mối đi một lần chỉ hàn được tôn tới 15 mm.
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

Chưa cạnh tranh được với các kỹ thuật hàn hồ quang điện khi
hàn giáp mối.
hàn giáp mối.

Khái niệm về laser
Khái niệm về laser
•
Laser, là khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ
Laser, là khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ
kích thích, là quá trình mà nhờ đó một vật liệu
kích thích, là quá trình mà nhờ đó một vật liệu
có thể bị cắt hoặc đánh dấu bằng cách sử dụng
có thể bị cắt hoặc đánh dấu bằng cách sử dụng
chùm tia laser dưới sự điều khiển của máy tính
chùm tia laser dưới sự điều khiển của máy tính



Các kiểu máy hàn, cắt laser chính
Các kiểu máy hàn, cắt laser chính


trong đóng tàu
trong đóng tàu
Laser CO2:
Laser CO2:

Được phát triển đầu tiên tại
Được phát triển đầu tiên tại
Mỹ năm 1964

Mỹ năm 1964

Nó có công suất lớn nhưng
Nó có công suất lớn nhưng
không truyền qua được cáp
không truyền qua được cáp
quang
quang

Dẫn tia laser đến vị trí yêu cầu
Dẫn tia laser đến vị trí yêu cầu
bằng hệ thống gương chính
bằng hệ thống gương chính
xác và mỏng manh và dùng
xác và mỏng manh và dùng
chuyển động của chi tiết hoặc
chuyển động của chi tiết hoặc
của đầu laser hoặc cả hai.
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
Các kiểu máy hàn, cắt laser chính


trong đóng tàu:
trong đóng tàu:
Laser Nd YAG (neodymium-
Laser Nd YAG (neodymium-
yttrium aluminium garnet)
yttrium aluminium garnet)





Được phát triển lần đầu tại
Được phát triển lần đầu tại
Mỹ năm 1964.
Mỹ năm 1964.

Hiệu suất nhiệt của chúng
Hiệu suất nhiệt của chúng

thấp hơn laser CO2 và được
thấp hơn laser CO2 và được
ứng dụng khá chậm
ứng dụng khá chậm

Nd YAG có thể truyền qua
Nd YAG có thể truyền qua
cáp quang
cáp quang



*
*


Các loại khí bảo vệ cũng giống như laser CO2
Các loại khí bảo vệ cũng giống như laser CO2
* Hiệu suất nhiệt tới 2,5%, công suất cực đại 5 kW
* Hiệu suất nhiệt tới 2,5%, công suất cực đại 5 kW
* Laser Nd YAG dùng 70% trong hàn chính xác, 25% trong
* Laser Nd YAG dùng 70% trong hàn chính xác, 25% trong
cắt và khoan lỗ, 5% trong vạch dấu.
cắt và khoan lỗ, 5% trong vạch dấu.



Khả năng truyền được theo cáp quang làm cho loại laser này
Khả năng truyền được theo cáp quang làm cho loại laser này
có ứng dụng tốt trong các công việc 3 chiều.

có ứng dụng tốt trong các công việc 3 chiều.

Nó được dùng rất nhiều trong công nghiệp ô tô và hàng không
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.

o
Độ sâu thâm nhập được điều khiển cũng cho phép tia
laser được sử dụng trong đánh dấu chi tiết gia công.
o
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.
o
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.
o
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
Nó để lại mép chi tiết sạch và loại trừ các hoạt động thứ cấp
như là mài nhẵn.
như là mài nhẵn.
•
Điều này có thể xảy ra do các máy laser có khả năng tạo ra các
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
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
xuất các chi tiết với tốc độ cực lớn mà không phải hy sinh độ
chính xác hoặc chất lượng mép ưu việt.
chính xác hoặc chất lượng mép ưu việt.
•
Vì thế, chúng lý tưởng cho các vật liệu phôi mỏng vốn khó giữ
Vì thế, chúng lý tưởng cho các vật liệu phôi mỏng vốn khó giữ
trên các dụng cụ máy cắt kim loại thông thường.
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
II.Ứng dụng laser trong căn tim hệ trục
•
Ánh sáng Lade là ánh sáng màu và có thể tạo được chùm tia
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
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
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
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
để đưa và xác định vị trí đường tâm hệ trục tại các vị trí cần
xác định.
xác định.
•
Cách tiến hành như sau: Đầu tiên sơ bộ khoét lỗ ở các khu vực
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
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

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
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
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
trí cần xác định tâm hệ tục đi qua để lấy dấu và vạch các vòng
tròn làm dấu.
tròn làm dấu.

TÀI LiỆU THAM KHẢO
TÀI LiỆU THAM KHẢO
1.Nguyễn ĐÌnh Long_
1.Nguyễn ĐÌnh Long_


Trang bị động lực_
Trang bị động lực_


Trường Đại Học Nha Trang
Trường Đại Học Nha Trang


2007
2007
2.Phạm Văn Thể_
2.Phạm Văn Thể_

Trang bị đọng lực diezen tàu thuỷ_
Trang bị đọng lực diezen tàu thuỷ_


Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội
Trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội