ÿþ  

Ch°¡ng 1. GC tia lía iÇn  

Câu 1. Trình bày b£n ch¥t v­t lý cça quá trình phóng tia lía iÇn?  

- Là sñ tách v­t liÇu nhÝ tia lía iÇn  

- MÙt iÇn áp °ãc ·t giïa iÇn cñc và phôi  

+ Không gian giïa 2 iÇn cñc °ãc iÁn §y bßi mÙt ch¥t lÏng cách iÇn gÍi là ch¥t iÇn môi (Dieletric).  

+ Khi 2 iÇn cñc ti¿n l¡i g§n nhau ¿n mÙt kh/cách nào ó thì x£y ra sñ phóng tia lía iÇn. MÙt dòng iÇn xu¥t hiÇn mÙt cách téc thÝi.  

+ Khi phóng tia lía iÇn, các iÇn cñc không ti¿p xúc nhau.  

- 3 pha trong mÙt chu kó  

+ Pha I: ánh lía  

+ Pha II: Sñ hình thành kênh phóng iÇn  

+ Pha III: Nóng ch£y và bÑc h¡i v­t liÇu  

Câu 2. Trình bày vÁ c¡ c¥u tách v­t liÇu và ·c tính vÁ iÇn cça quá trình phóng tia lía iÇn?  

vð c¡ c¥u tách v­t liÇu  

- Nng l°ãng tách v­t liÇu We We = Ue.Ie.te  

- Trong ó: Ue, Ie là các giá trË trung bình cça iÇn áp và dòng tia lía iÇn °ãc l¥y trong kho£ng thÝi gian xung.  

- Do Ue là mÙt h±ng sÑ v­t lý phå thuÙc vào c·p v­t liÇu (iÇn cñc/phôi) nên vÁ thñc ch¥t, nng l°ãng tách v­t liÇu chÉ phå thuÙc vào dòng iÇn và thÝi gian xung.  

- Vì l°ãng v­t liÇu °ãc hÛt i phå thuÙc vào iÇn áp, c°Ýng Ù dòng iÇn và thÝi gian. iÇn áp và dòng iÇn të thÝi iÃm óng iÇn (t = 0) ¿n thÝi iÃm ng¯t iÇn (vào kho£ng t = 30¼s).  

vð ·c tính vÁ iÇn cça quá trình phóng tia lía iÇn  

- ·c tính t.gian cça sñ phóng tia lía iÇn là các thông sÑ iÁu chÉnh qu.trÍng  

- Các thông sÑ /chÉnh gÓm:  

+ iÇn áp ánh lía Uz:  

+ ThÝi gian trÅ ánh lía t  

+ iÇn áp phóng tia lía iÇn Ue:  

+ Dòng phóng tia lía iÇn Ie:  

+ ThÝi gian phóng tia lía iÇn te:  

+ Ù kéo dài xung ti  

+ Kho£ng cách xung to  

Câu 3. Các hiÇn t°ãng x¥u khi GC tia lía iÇn và cách tránh các l×i trong quá trình xung Ënh hình?  

vð Các hiÇn t°ãng x¥u khi GC tia lía iÇn  

- HÓ quang (sñ phóng iÇn không có thÝi gian trÅ Ñt cháy)  

a) Phóng iÇn lý t°ßng a) Phóng iÇn có hÓ quang  

HiÇn t°ãng hÓ quang iÇn  

- Ng¯n m¡ch, såt áp  

- Xung m¡ch mß không có dòng iÇn  

- Sñ quá nhiÇt cça ch¥t iÇn môi  

vð cách tránh các l×i trong quá trình xung Ënh hình  

à tránh ho·c ngn ngëa l×i: Phóng tia lía iÇn vÛi ph°¡ng théc nh¯p và phóng tia lía iÇn vÛi sñ ngn ngëa l×i tñ Ùng.  

a. Ph°¡ng théc nh¯p  

- HÇ iÁu khiÃn làm gián o¡n quá trình phóng iÇn sau tëng thÝi gian nh¥t Ënh và cho rút iÇn cñc lên. Sau ó l¡i h¡ iÇn cñc xuÑng và hÓi phåc l¡i sñ gia công.  

- ThÝi gian gián o¡n à rút iÇn cñc lên, h¡ xuÑng cho phép ch¥t iÇn môi °ãc thôi ion hoá và à cho dòng ch£y mang các ph§n tí ã bË n mòn iÇn ra khÏi khe hß. Các l×i nh° hÓ quang và ng¯n m¡ch x£y ra ít h¡n.  

- C§n có các thông sÑ iÁu chÉnh: thÝi gian phóng te và kho£ng cách rút iÇn cñc lên AW. Dña trên các dï liÇu xác Ënh Ñi vÛi te và AW, hÇ iÁu khiÃn nh­n bi¿t r±ng quá trình gia công ang °ãc thñc hiÇn ß ph°¡ng théc nh¯p.  

b. Sñ tñ Ùng ngn ngëa l×i khi phóng iÇn  

Tñ Ùng ngn ngëa l×i:  

- Ngn ngëa hÓ quang LS  

- Ngn ngëa ng¯n m¡ch KS  

- TÑi °u hoá sñ ngn ngëa l×i:  

üð Tránh hÓ quang  

üð Tránh ng¯n m¡ch  

üð Tránh sñ quá nhiÇt cça ch¥t iÇn môi  

Câu 4. Trình bày: Các nhiÇm vå cça ch¥t iÇn môi, các lo¡i ch¥t iÇn môi và các tiêu chu©n ánh giá chúng. Các lo¡i dòng ch£y ch¥t iÇn môi (dòng ch£y bên ngoài, dòng ch£y áp lñc, dòng ch£y hút)?  

vð Các nhiÇm vå cça ch¥t iÇn môi: 4 nhiÇm vå  

- Cách iÇn, Ion hoá ,Làm nguÙi , V­n chuyÃn phoi  

vð các lo¡i ch¥t iÇn môi: Có hai lo¡i  

- Hydrocacbon: dùng cho xung Ënh hình  

- N°Ûc khí kho£ng: dùng cho c¯t dây.  

vð các tiêu chu©n ánh giá chúng  

- BÁn lâu, ít hao phí , VÇ sinh, không h¡i da, không Ùc, không khó ngíi  

- Có iÃm cháy t°¡ng Ñi cao (khó cháy)  

- Có m­t Ù, Ù ­m ·c nh¥t Ënh , Có Ù trong suÑt à dÅ quan sát vùng gia công.  

- Có Ù nhÛt nh¥t Ënh.  

-Có kh£ nng d«n iÇn vÛi iÁu kiÇn nh¥t Ënh. Cách iÇn ß iÁu kiÇn bình th°Ýng.  

- Có kh£ nng truyÁn iÇn áp.  

- Có kh£ nng bË ion hoá, Có kh£ nng °ãc lÍc s¡ch, Giá c£ ph£i chng.  

vð Các lo¡i dòng ch£y ch¥t iÇn môi (dòng ch£y bên ngoài, dòng ch£y áp lñc, dòng ch£y hút)  

- iÁu kiÇn dòng ch£y ph£i áp éng °ãc quá trình gia công.  

+ Dòng ch£y bên ngoài.  

+ Dòng ch£y áp lñc të iÇn cñc ho·c të phôi  

+ Dòng ch£y hút: qua iÇn cñc ho·c qua phôi  

Câu 5. Trình bày các yêu c§u cça v­t liÇu iÇn cñc, v­t liÇu iÇn các lo¡i cñc và quy trình ch¿ t¡o v­t liÇu graphit?  

vð Yêu c§u cça v­t liÇu iÇn cñc  

- C§n tho£ mãn:  

+ Tính d«n iÇn tÑt  

+ Tính ch¥t nhiÇt v­t lý tÑt  

+ Ù bÁn n mòn cao:  

+ Có Ù bÁn c¡ hÍc tÑt  

+ Có tính gia công tÑt  

vð v­t liÇu iÇn cñc các lo¡i cñc  

- Kim lo¡i: Óng iÇn phân, Óng - volfram, b¡c - volfram, Óng thau và thép.  

- Phi kim: graphit  

- Pha trÙn: Óng - graphit  

a. Óng iÇn phân  

- Óng iÇn phân chéa ít nh¥t 99,92% Cu và tÑi a 0,005% O2  

- KhÑi l°ãng riêng: 8,9 g/cm3  

- iÃm nóng ch£y: 10830C  

- iÇn trß riêng: 0,0178 ©mm2/m  

b. Óng - volfram:  

- Óng - volfram gÓm (65-80)%W, còn l¡i là Cu  

- KhÑi l°ãng riêng: 15 - 18 g/cm3  

- iÃm nóng ch£y: kho£ng 25000C  

- iÇn trß riêng: 0,045 - 0,055 ©mm2/m  

c. Graphit  

- ây là cacbon tinh khi¿t vÛi 0,1% tro  

- KhÑi l°ãng riêng: 1,6 - 1,85 g/cm3  

- iÇn trß riêng: 8 - 15 ©mm2/m  

- Ù bÁn g«y: 200 - 700 kg/cm2  

1.5.3 Quy trình ch¿ t¡o v­t liÇu graphit  

- GÓm 5 b°Ûc (hình 1.29):  

+ S¡ ch¿ nguyên liÇu thô  

+ TrÙn Áu h×n hãp  

+ T¡o hình s¡ bÙ  

+ Nung s¡ bÙ ß 1000C  

+ Graphit hoá ß 28000C  

Câu 6. Trình bày vÁ GC tia lía iÇn c¯t dây (công dång, c¥u hình tråc, các lo¡i dây iÇn cñc, sñ thoát phoi, nhám bÁ m·t và sñ thñc hiÇn quá trình c¯t dây)?  

vð Công dång cça gia công tia lía iÇn c¯t dây  

Chç y¿u °ãc dùng à ch¿ t¡o:  

- Các l× Ënh hình trong khuôn Ùt d­p, khuôn ùn, khuôn kéo.  

- iÇn cñc dùng cho gia công xung Ënh hình.  

- S£n xu¥t thí  

- Các profin d°áng dùng trong o kiÃm.  

- C¯t các hình dáng 3D ·c biÇt  

- C¯t các contour phéc t¡p  

vð C¥u hình tråc cho máy c¯t dây  

Có 2 lo¡i c¥u hình tråc phÕ bi¿n (hình 1.49):  

- C¥u hình tråc X, Y, U, V, theo ó dây °ãc iÁu khiÃn trong m·t ph³ng gÑc thé 2 ß phía trên, theo các tÍa Ù U/V song song vÛi các tråc tÍa Ù X/Y ß m·t ph³ng gÑc thé nh¥t (hình 1.49a).  

- C¥u hình tråc X, Y, Q, R, theo ó Ù nghiêng cça dây °ãc cho bßi các giá trË góc Q và R, trong ó R là Ù nghiêng cça dây trong h°Ûng ch¡y dao và Q là Ù nghiêng cça dây trong h°Ûng vuông góc vÛi h°Ûng ch¡y dao (hình 1.49b). MÙt Ù nghiêng cça dây là mÙt h±ng sÑ có thà °ãc l­p trình vÛi các giá trË cça X, Y, Q, R.  

vð Các lo¡i dây iÇn cñc  

Các ·c tính cça dây iÇn cñc gÓm có:  

+ °Ýng kính dây: Th°Ýng dùng d = 0,1 0,3mm  

+ V­t liÇu dây và các ·c tính cça v­t liÇu: Tùy thuÙc vào v­t liÇu gia công khác nhau có thà sí dång v­t liÇu dây là Óng, Óng thau CuZ, molipden, volfram và các dây có lÛp phç. Các dây °ãc phç có Ù bÁn kéo cng c¡ hÍc cao và Ù thoát nhiÇt cao trong quá trình gia công.  

vð sñ thoát pho  

Khi c¯t dây, sñ thoát phoi là c§n thi¿t à l¥y i sÑ phoi të khe hß và à làm nguÙi dây. MuÑn ¡t Ù chính xác cao thì ph£i giï cho nhiÇt Ù cça phôi và thùng phôi là h±ng sÑ. Nhúng chìm phôi trong ch¥t iÇn môi ho·c phun ch¥t iÇn môi vào thùng phôi là c§n thi¿t. Các kù thu­t thoát phoi gÓm có:  

- ThÕi chiÁu tråc d°Ûi áp lñc (dòng ch£y Óng tråc)  

- Dòng ch£y toàn hoàn tñ nhiên (sí dång trong tr°Ýng hãp phôi °ãc nh¥n chìm trong ch¥t iÇn môi)  

vð Nhám bÁ m·t khi c¯t dây  

- iÁu kiÇn cça khe hß m·t bên giïa dây và chi ti¿t s½ xác Ënh ch¥t l°ãng bÁ m·t cça chi ti¿t hoàn thành. Khi c¯t dây cing có hai lo¡i khe hß phóng iÇn: Khe hß phóng iÇn m·t tr°Ûc gf và khe hß phóng iÇn m·t bên gls.  

+ Khe hß phóng iÇn m·t tr°Ûc gf là kho£ng cách giïa dây và phôi °ãc o trong h°Ûng ch¡y dao  

+ Khe hß phóng iÇn m·t bên gls là kho£ng cách giïa dây và phôi °ãc o trong h°Ûng vuông góc vÛi h°Ûng ch¡y dao.  

- M·t bên t¡o nên khi GC có ·c iÃm là có k¿t c¥u không Óng Áu. Khi v­t liÇu bË ch£y lÏng ß khe hß phía tr°Ûc (vào thÝi iÃm cuÑi cça xung) các bÍt khí nÕi lên và nÕ, các ph§n tí v­t liÇu nhÏ xíu bay ra và bË hàn ính vào v­t liÇu ß khe hß m·t bên. Giá trË cça Ù nhám bÁ m·t này phå thuÙc vào dòng iÇn. Dòng iÇn càng lÛn thì sñ ch£y v­t liÇu càng lÛn và các miÇng núi lía càng to ß cuÑi cùng cça xung iÇn.  

- Sau khi c¯t thô, c§n thñc hiÇn tÑt nhiÁu l§n c¯t tinh. èng su¥t và bi¿n d¡ng cùng vÛi Ù nhám do c¯t thô s½ °ãc gi£m i sau khi c¯t tinh.  

Ch°¡ng 2. GC iÇn hoá  

Câu 7. Trình bày nguyên lý GC cça PP GC b±ng iÇn hoá  

Dña trên c¡ sß Ënh lu­t iÇn phân cça Faraday  

vð - Quá trình ECM là mÙt quá trình hòa tan anod iÇn hóa, trong ó mÙt dòng iÇn mÙt chiÁu có c°Ýng Ù cao và iÇn áp th¥p ch¡y qua giïa chi ti¿t (°ãc nÑi vÛi cñc d°¡ng) và dång cå iÇn cñc (nÑi vÛi cñc âm cça nguÓn). Hai iÇn cñc Áu °ãc ·t trong bà dung dËch iÇn phân. T¡i bÁ m·t anod, kim lo¡i °ãc hòa tan vào các ion KL và chi ti¿t s½ °ãc sao chép hình d¡ng cça dång cå iÇn cñc.  

vð - Ch¥t iÇn phân luôn luôn ch£y qua khe hß iÇn cñc vÛi v­n tÑc cao (th°Ýng lÛn h¡n 5m/s)  

vð Khi óng m¡ch iÇn và các iÁu kiÇn iÇn phân °ãc chÍn hãp lý, dòng iÇn i qua bà có tác dång làm hòa tan kim lo¡i ß anod vÛi mÙt l°ãng °ãc xác Ënh theo Ënh lu­t Faraday. Trong khi GC, thông th°Ýng iÇn cñc °ãc cho ti¿n vÁ phía chi ti¿t (anod) nh°ng luôn £m b£o tÓn t¡i mÙt khe hß nhÏ.  

vð Quá trình iÇn phân kéo theo sñ hòa tan anod và thoát khí hydro ß catod. L°ãng ch¥t k¿t tça ho·c hòa tan do iÇn phân t÷ lÇ vÛi l°ãng iÇn ch¡y qua.  

vð L°ãng các v­t ch¥t k¿t tça ho·c hòa tan b±ng l°ãng iÇn t°¡ng °¡ng, t÷ lÇ vÛi thành ph§n hóa trË cça chúng (vÛi hãp kim có nhiÁu nguyên tÑ khác nhau).  

vð Þ ph°¡ng pháp ECM, tính ch¥t v­t lý cça nguyên liÇu làm anod (v­t gia công) không £nh h°ßng ¿n nng su¥t GC, vì v­y PP này th°Ýng dùng à GC nhïng v­t liÇu khó c¯t gÍt  

Câu 8. Trình bày c¡ sß lý thuy¿t cça quá trình GC iÇn hoá?  

Ënh lu­t Faraday 1  

vð M = KIt/F  

vð Trong ó:  

vð m: l°ãng kim lo¡i hòa tan (g).  

vð I: c°Ýng Ù dòng iÇn (ampe).  

vð t: thÝi gian (giÝ).  

vð F: h±ng sÑ Faraday - iÇn l°ãng c§n thi¿t à hòa tan 1 °¡ng l°ãng gam cça kim lo¡i, F = 96496 colomb.  

vð K: °¡ng l°ãng iÇn hoá téc khÑi l°ãng cça ch¥t (tính b±ng mg) °ãc gi£i phóng khi có mÙt iÇn l°ãng 1 colomb i qua dung dËch iÇn phân.  

vð Ënh lu­t Faraday 2  

üð Các °¡ng l°ãng iÇn hoá t÷ lÇ vÛi °¡ng l°ãng gam cça các ch¥t °ãc gi£i phóng trong quá trình iÇn phân. °¡ng l°ãng gam b±ng t÷ sÑ giïa trÍng l°ãng nguyên tí A và hóa trË n.  

V­y: K = (1 / F). (A/n)  

¡n vË: [K] = g/A. s; g/a. ph = mm3/A.s; mm/A.s  

üð Công théc cça Ënh lu­t hãp nh¥t :  

m = (1 / F). (A/n) . It = K.I.t  

üð Trong thñc t¿, khi GC KL không tinh khi¿t ho·c hãp kim cça chúng gÓm nhiÁu nguyên tÑ khác nhau (ví då thép HK) thì °¡ng l°ãng iÇn hoá cça chúng °ãc xác Ënh mÙt cách t°¡ng Ñi theo các thành ph§n HK nh° sau:  

Trong ó:  

P1, P2, Pn là thành ph§n hãp kim trong KL, tính theo ph§n trm trÍng l°ãng.  

K1, K2, Kn là °¡ng l°ãng iÇn hoá cça m×i thành ph§n HK trong KL.  

b. Quá trình ECM lý t°ßng.  

Có các ·c iÃm sau:  

vð Ënh lu­t Ohm °ãc áp dång trong toàn bÙ khe hß trên bÁ m·t cça iÇn cñc.  

vð Tính d«n iÇn cça môi tr°Ýng trong khe hß iÇn cñc là h±ng sÑ c£ vÁ thÝi gian l«n không gian.  

vð T¡i m×i iÇn cñc, iÇn th¿ luôn cÑ Ënh trên toàn bÙ chu vi bÁ m·t và trong suÑt thÝi gian GC.  

vð M­t Ù dòng iÇn cho viÇc hòa tan anod luôn b±ng nhau t¡i mÍi iÃm trên bÁ m·t chi ti¿t GC.  

c. Quá trình ECM không lý t°ßng.  

vð Tuy nhiên, trong thñc t¿ quá trình ECM không bao giÝ lý t°ßng. Do tÑc Ù hÛt KL phân tán trên bÁ m·t chi ti¿t có hình d¡ng khác nhau thì khác nhau (dòng iÇn cça PP ECM trong thñc t¿ tÉ lÇ nghËch vÛi kích th°Ûc l× trÑng) và nhïng bÁ m·t có hình d¡ng khác nhau này là do viÇc thi¿t k¿ m«u.  

vð Hydro thoát ra të iÇn cñc dång cå t¡o thành mÙt lÛp có hai pha (gÓm bÍt khí hydro và ch¥t iÇn phân), khi ¡t tÛi mÙt iÁu kiÇn nh¥t Ënh lÛp này có thà l¥p §y toàn bÙ l× trÑng GC.  

vð Khi GC ECM nhïng chi ti¿t lÛn, kéo theo sñ mß rÙng cça khe hß iÇn cñc, do v­y, bÍt khí phát sinh t¡i dång cå iÇn có thà lan ra khÏi bÁ m·t GC và chúng hòa trÙn vÛi dung dËch iÇn phân. N¿u quá trình này kéo dài, có thà làm gi£m bÁn dung dËch iÇn phân trong khe hß GC, phát sinh va ­p và cuÑi cùng quá trình GC s½ bË ngëng l¡i.  

vð Dòng iÇn i qua dung dËch iÇn phân làm phát sinh nhiÇt l°ãng. Môi tr°Ýng g§n catod s½ m¥t d§n tính d«n iÇn do nhiÇt tng lên.  

Câu 9. Trình bày vÁ dung dËch iÇn phân (tác dång, tính ch¥t, thÝi gian sí dång và các PP xí lý khôi phåc dung dËch iÇn phân)?  

vð tác dång  

-Là t¡o sñ di chuyÃn các ion giïa anod và catod. Ngoài ra các ion cça dung dËch iÇn phân còn tham gia tích cñc vào các ph£n éng iÇn cñc. Dung dËch iÇn phân sí dång à hòa tan kim lo¡i cça chi ti¿t (anod) do ó thành ph§n cça nó ph£i chÍn úng à tránh kh£ nng t¡o các ch¥t không hòa tan, gây ra sñ tr¡ hóa bÁ m·t cça chi ti¿t. Vì v­y sñ tÓn t¡i cça các ion ho·c nhóm ion trong dung dËch iÇn phân phå thuÙc vào các tính ch¥t cça nó.  

-Ph£n éng iÇn cñc x£y ra ß catod vì v­y c§n ph£i NC sñ phóng các ion ã n¡p iÇn, chúng không °ãc kiÁm ch¿ quá trình hòa tan anod. Trên catod không có sñ k¿t tça các ion kim lo¡i có trong dung dËch iÇn phân vì nó làm thay Õi hình dáng cça catod và gây ra sai sÑ hình dáng chi ti¿t.  

-Do ó các cation cça dung dËch iÇn phân không °ãc là kim lo¡i vì chúng t¡o iÁu kiÇn cho sñ k¿t tça trên dång cå (có v­t liÇu là thép ho·c Óng& ). Thông th°Ýng các cation là hydro, kiÁm nh° natri, kali, &  

vð tính ch¥t  

-M­t Ù dòng iÇn ph£i Õn Ënh à tránh sñ th¥t thoát vÁ nng l°ãng.  

- Ph£i có tính d«n iÇn, d«n nhiÇt cao Óng thÝi nhiÇt Ù sôi cça chúng ph£i cao à tránh bË sôi khi GC.  

- Do iÇn trß cça dung dËch iÇn phân cao, vì v­y m­t Ù dòng ph£i cao.  

- Dung dËch iÇn phân s½ bË Ñt nóng d«n ¿n sñ phân cñc các iÇn cñc nên càng Ñt nóng thêm dung dËch iÇn phân.  

- Ù nhÛt cça dung dËch iÇn phân th¥p s½ làm cho sñ di chuyÃn cça các ion cao h¡n do ó nâng cao tính d«n iÇn cça dung dËch iÇn phân.  

-Do thành ph§n cça thép và hãp kim céng có nhiÁu y¿u tÑ khác nhau do ó không thà có dung dËch iÇn phân chung cho t¥t c£ các lo¡i v­t liÇu, vì v­y Ñi vÛi m×i lo¡i v­t liÇu ta c§n ph£i tính toán và chÍn lña lo¡i dung dËch iÇn phân thích hãp.  

-Trong thñc t¿ Ñi vÛi m×i nhóm v­t liÇu (ví då: thép trên c¡ sß Fe, Ni& ) ta có thà dùng mÙt lo¡i dung dËch iÇn phân.  

vð thÝi gian sí dång  

Trong quá trình GC ECM dung dËch iÇn phân d§n d§n s½ bË thay Õi thành ph§n, khí H2 bÑc h¡i làm cho tính d«n iÇn kém i, Ù pH tng téc tính kiÁm tng.  

M·t khác do sñ hình thành k¿t tça làm tng Ù nhÛt và gi£m sñ hòa tan anod, t¥t c£ các thay Õi này s½ rút ng¯n thÝi gian sí dång dung dËch iÇn phân. Vì v­y nên sí dång theo Ënh kó và có các biÇn pháp xí lý dung dËch à ti¿p tåc sí dång.  

vð Các ph°¡ng pháp xí lý khôi phåc dung dËch iÇn phân  

Làm s¡ch b±ng cách lÍc các ch¥t k¿t tça, các ch¥t không hòa tan vì chúng c£n trß quá trình GC  

Dùng ph°¡ng pháp ly tâm à lo¡i các ch¥t không hòa tan.  

Câu 10. Trình bày ·c iÃm và kù thu­t an toàn trong GC iÇn hoá?  

a. ¯u iÃm  

vð Có thà GC trên b¥t cé lo¡i máy nào.  

vð TÑc Ù hÛt KL không phå thuÙc vào Ù céng, Ù bÁn và các thuÙc tính khác cça v­t liÇu c§n GC  

vð V­t liÇu làm dång cå iÇn cñc không c§n có Ù céng cao h¡n v­t liÇu cça chi ti¿t GC.  

vð Do không có sñ ti¿p xúc giïa dång cå và chi ti¿t nên GC ECM có thà GC v­t liÇu mÏng, dÅ bi¿n d¡ng, giòn mà không gây r¡n nét lÛp bÁ m·t.  

vð Do hình d¡ng chi ti¿t °ãc quy¿t Ënh bßi hình d¡ng cça iÇn cñc dång cå nên có thà GC chi ti¿t có hình d¡ng phéc t¡p mÙt cách dÅ dàng.  

b. Nh°ãc iÃm.  

vð ¯t tiÁn và chi¿m nhiÁu diÇn tích nhà x°ßng cho viÇc gia công.  

vð Dung dËch iÇn phân s½ n mòn các thi¿t bË khác.  

vð Ô nhiÅm môi tr°Ýng  

vð DÅ phát nÕ do sñ tích tå khí hydro.  

vð Công nhân ph£i °ãc b£o hÙ Ã tránh bË nhiÅm Ùc.  

vð C§n có khu nhà x°ßng riêng biÇt dành cho gia công iÇn hóa.  

Øð An toàn trong gia công iÇn hóa  

GC ECM là sñ k¿t hãp cça các nhân tÑ nguy hiÃm sau:  

- HiÇu éng cça khí Ùc và khí arosol, s£n ph©m cça quá trình ECM.  

- Tác Ùng hóa hÍc bßi dung dËch iÇn phân.  

- Nguy hiÃm vÁ iÇn (iÇn gi­t).  

- DÅ phát cháy trong tr°Ýng hãp ng¯n m¡ch giïa hai dây âm, d°¡ng.  

- Nhïng nhân tÑ c¡ khí.  

- MÑi nguy hiÃm vÁ nÕ khí.  

- HiÇu éng tr°Ýng iÇn të.  

- Khí Ùc và khí arosol phát sinh trong quá trình iÇn hóa, khi hít vào, có thà là nguyên nhân gây tÕn h¡i mãnh liÇt ¿n các c¡ quan nÙi t¡ng. Ngoài ra chúng còn làm nhiÅm Ùc và gây ra sñ cáu g¯t cho công nhân.  

BiÇn pháp phòng tránh:  

- Ph£i trang bË cho công nhân các thi¿t bË b£o hÙ. Máy gia công ECM ph£i °ãc ·t trong phòng riêng và cô l­p, có thi¿t bË phân tích khí hydro °ãc ·t ß n¡i thu­n lãi nh¥t à kËp thÝi báo hiÇu khi sñ t­p trung hydro lên quá cao, d«n ¿n viÇc nÕ khí.  

- Th°Ýng xuyên kiÃm tra thi¿t bË phân tích khí, hÇ thÑng thông h¡i, hÇ thÑng d«n khí và các khóa liên hãp.  

- Khí Ùc ph£i °ãc rút ra ngay të n¡i phát sinh. Kho£ng 98% không khí s½ luân chuyÃn nhÝ hÇ thÑng thông h¡i, °ãc h× trã thêm të các qu¡t gió.  

- L¯p ·t thi¿t bË b£o vÇ quá t£i. Thi¿t bË này s½ tñ Ùng ng¯t dòng iÇn gia công trong tr°Ýng hãp x£y ra sñ quá t£i.  

- Trang bË cho công nhân thi¿t bË b£o hÙ Ã chÑng l¡i hiÇu éng tr°Ýng iÇn të. Chu©n bË dung dËch iÇn phân trong mÙt phòng riêng có l¯p ·t hÇ thÑng thông h¡i.  

- Ngoài ra, gia công ECM còn phát sinh ra mÙt l°ãng lÛn ch¥t th£i. Qua quá trình nghiên céu ng°Ýi ta nh­n bi¿t °ãc ch¥t th£i là sñ pha trÙn cça oxit và hydroxit cça v­t liÇu GC °ãc tích tå trong khi hòa tan kim lo¡i .  

Ch°¡ng 3. GC b±ng tia n°Ûc  

Câu 11. Trình bày nguyên lý GC b±ng tia n°Ûc?  

- Thñc hiÇn b±ng cách °a mÙt thà tích lÛn n°Ûc qua mÙt °Ýng Ñng nhÏ. Thà tích không Õi i qua ti¿t diÇn nhÏ d§n s½ làm các ph§n tí tng tÑc nhanh chóng. Dòng tng tÑc này ra khÏi Ñng tác Ùng mÙt lñc c¯t lÛn vào VL GC. Trong vùng c¯t s½ PT nhïng v¿t nét nhÏ do tác Ùng cça tia n°Ûc. Tia n°Ûc cuÑn trôi VL bË bóc ra khÏi chi ti¿t GC. V¿t nét do tác Ùng cça tia n°Ûc giÝ ây bË ·t d°Ûi dòng n°Ûc, vÛi áp su¥t cñc ¡i và tác Ùng cça các ph§n tí trong dòng tia làm cho v¿t nét phát triÃn ¿n khi VL bË c¯t hoàn toàn  

- §u tiên n°Ûc të thùng c¥p i qua bÙ lÍc và hòa trÙn. Sau ó nhÝ Ñng d«n i qua bÙ khuy¿ch ¡i à tng áp ¿n §u phun. T¡i §u phun tia n°Ûc °ãc phun ra m¡nh hay y¿u là nhÝ van ti¿t l°u. Van °ãc iÁu khiÃn bßi mÙt bÙ iÁu khiÃn. Tia n°Ûc khi ra khÏi §u phun có áp su¥t r¥t lÛn, tÑc Ù të 400 1000 m/s. VÛi áp su¥t này, khi tia n°Ûc ch¡m vào bÁ m·t VL GC áp lñc lÛn h¡n Ù bÁn nén cça VL, bÁ m·t VL bË nát ra và tia n°Ûc xuyên qua t¡o thành v¿t c¯t, c¯t chi ti¿t GC. V­y tia n°Ûc óng vai trò nh° mÙt cái c°a c¯t mÙt v¿t h¹p trên VL.  

- BÙ iÁu khiÃn gÍi là bÙ tng áp, nó bi¿n Õi NL të dòng có áp su¥t th¥p thành dòng có áp su¥t cao. HÇ thÑng thçy lñc cung c¥p NL ch¥t lÏng ¿n mÙt piston chuyÃn Ùng qua l¡i trong mÙt o¡n trung tâm cça máy tng c°Ýng. Có mÙt công t¯c giÛi h¡n ·t ß cuÑi hành trình cça piston à báo hiÇu d iÁu khiÃn van £o chiÁu và thay Õi chiÁu chuyÃn Ùng cça piston. ViÇc l¯p ráp bÙ tng áp vÛi mÙt b¡m piston ß hai bên piston s½ t¡o ra áp su¥t c£ hai phía. Khi mÙt phía cça bÙ tng áp ang ß thì hút thì phía Ñi diÇn s½ t¡o ra mÙt dòng áp su¥t cao ß ngõ ra. Trong khi ngõ vào cça b¡m hút n°Ûc ã °ãc lÍc i vào xylanh cao áp thông qua van mÙt chiÁu. Sau khi b¡m piston £o chiÁu thì n°Ûc s½ °ãc nén và thoát ra d°Ûi d¡ng n°Ûc chËu áp su¥t cao.  

Câu 12. Trình bày nguyên lý GC b±ng tia n°Ûc có h¡t mài?  

Nguyên lý GC b±ng tia n°Ûc có h¡t mài  

- - Áp su¥t n°Ûc trong GC b±ng tia n°Ûc có h¡t mài giÑng trong GC b±ng tia n°Ûc, nh°ng kho£ng cách cho phép ph£i ít h¡n à gi£m ¿n méc tÑi thiÃu hiÇu qu£ phân tán cça ch¥t lÏng c¯t mà hiÇn giÝ có chéa nhïng h¡t mài. Kho£ng cách cho phép iÃn hình là kho£ng ¼ hay ½ kho£ng cách trong GC tia n°Ûc.  

- S¡ Ó nguyên lý  

- Khi GC tia n°Ûc có h¡t mài thì h¡t mài °ãc trÙn vÛi n°Ûc trong Ñng trÙn tr°Ûc khi °ãc phun ra ngoài. V­n tÑc cça dòng n°Ûc r¥t cao s½ t¡o ra vùng chân không hút h¡t mài të ngoài vào mà không c§n b¥t cé mÙt máy nào khác à °a dòng h¡t mài vào. Tuy nhiên v«n c§n °ãc ©y vào nhÝ khí nén nh±m måc ích tng tÑc Ù dòng ch£y. M×i thành ph§n cça dòng tia là n°Ûc và h¡t mài Áu có måc ích riêng biÇt và h× trã: vÛi h¡t mài thì cung c¥p lñc mài mòn, còn cça dòng tia n°Ûc là °a VL h¡t mài ¿n chi ti¿t GC à mài mòn. Tia n°Ûc cùng gia tÑc vÛi h¡t mài mang c£ dòng h¡t mài và phoi ra khÏi vùng làm viÇc.  

- - Ñi vÛi GC tia n°Ûc có h¡t mài, khi thêm nhïng h¡t mài vào tia n°Ûc s½ làm phéc t¡p quá trình GC vì ph£i bÕ sung mÙt sÑ thông sÑ và nhïng thông sÑ này ph£i °ãc iÁu khiÃn. Nhïng thông sÑ thêm vào cho quá trình là lo¡i h¡t mài, cá h¡t và tÑc Ù dòng ch£y. Các lo¡i VL h¡t mài th°Ýng °ãc sí dång là Al2O3, SiO2 và garnet, các cá h¡t kho£ng të 60 ¿n 100. L°ãng mài °ãc thêm vào trong tia n°Ûc x¥p xÉ kho£ng 0,3 kg/phút sau khi thoát ra vòi phun. °Ýng kính l× cça vòi kho£ng të 0,25 - 0,63 mm. Sß d) kích cá h¡n mÙt chút so vÛi sñ GC b±ng tia n°Ûc là Ã có °ãc tÑc Ù dòng ch£y cao h¡n và nng l°ãng nhiÁu h¡n vì bên trong nó có chéa h¡t mài.  

- - PP GC tia n°Ûc hay tia n°Ûc có h¡t mài có thà sí dång thay th¿ cho các PP GC tia laser hay tia plasma n¿u yêu c§u không có £nh h°ßng nhiÇt t¡i °Ýng c¯t VL.  

- - BÁ m·t GC tia n°Ûc có h¡t mài tr°Ûc khi GC ph£i °ãc t©y s¡ch båi, phoi, d§u nhÝn, axit hay các t¡p ch¥t khác.  

Câu 13. Trình bày các thông sÑ công nghÇ GC b±ng tia n°Ûc h¡t mài áp lñc cao?  

Ñi vÛi gia công tia n°Ûc có h¡t mài, khi thêm nhïng h¡t mài vào tia n°Ûc s½ làm phéc t¡p quá trình gia công vì ph£i bÕ sung mÙt sÑ thông sÑ và nhïng thông sÑ này ph£i °ãc iÁu khiÃn. Nhïng thông sÑ thêm vào cho quá trình là lo¡i h¡t mài, cá h¡t và tÑc Ù dòng ch£y.  

Các lo¡i v­t liÇu h¡t mài th°Ýng °ãc sí dång là Al2O3, SiO2 và garnet, các cá h¡t kho£ng të 60 ¿n 100. L°ãng mài °ãc thêm vào trong tia n°Ûc x¥p xÉ kho£ng 0,3 kg/phút sau khi thoát ra vòi phun.  

- °Ýng kính l× cça vòi kho£ng të 0,25 - 0,63 mm. Sß d) kích cá h¡n mÙt chút so vÛi sñ gia công b±ng tia n°Ûc là Ã có °ãc tÑc Ù dòng ch£y cao h¡n và nng l°ãng nhiÁu h¡n vì bên trong nó có chéa h¡t mài.  

- Áp su¥t n°Ûc trong gia công b±ng tia n°Ûc có h¡t mài giÑng trong gia công b±ng tia n°Ûc.  

- Kho£ng cách cho phép ph£i ít h¡n à gi£m ¿n méc tÑi thiÃu hiÇu qu£ phân tán cça ch¥t lÏng c¯t mà hiÇn giÝ có chéa nhïng h¡t mài. Kho£ng cách cho phép iÃn hình là kho£ng ¼ hay ½ kho£ng cách trong gia công tia n°Ûc.  

Câu 14. Trình bày ·c iÃm cça PP GC b±ng tia n°Ûc và tia n°Ûc có h¡t mài?  

Øð ¯u iÃm  

üð C¯t vÛi mÙt ph¡m vi bÁ d§y lÛn vÛi dung sai hãp lý, không sinh nhiÇt, vùng GC không chËu tác Ùng nhiÇt, ây là PP GC c¯t l¡nh.  

üð Là mÙt phát minh quan trÍng cça các PP GC ·c biÇt c£ trong nhïng éng dång công nghiÇp và trong ki¿n trúc, PP này phå thuÙc vào v­t liÇu, chiÁu dày và Ù phéc t¡p cça các °Ýng c¯t  

- T¡o ra lãi nhu­n lÛn n¿u so sánh vÛi các PP GC không truyÁn thÑng khác nh°: c¯t b±ng tiÇn hay c¯t b±ng tia Plasma, tia Laser, tia lía iÇn (EDM). C¯t b±ng tia n°Ûc có thà c¯t nhïng VL khó GC b±ng nhïng PP gia công thông th°Ýng.  

- Lo¡i bÏ hoàn toàn các vùng £nh h°ßng nhiÇt, khói Ùc, phân lÛp khi úc, éng su¥t nhiÇt, lÛp bi¿n céng bÁ m·t, sñ bi¿n d¡ng cça KL.  

- Ch¥t l°ãng v¿t c¯t cao.  

- V¿t c¯t có thà b¯t §u ß b¥t kì ch× nào mà không c§n khoan mÓi tr°Ûc và có thà c¯t °ãc các VL cán mÏng.  

- °ãc dùng à c¯t ho·c t¡o hình các bÙ ph­n b±ng thép, nhôm, thçy tinh, cao su, VL tÕng hãp và các lo¡i VL khác.  

- Có kh£ nng tñ Ùng hóa và ng°Ýi máy hóa cao.  

- Nhïng thu­n lãi cça PP GC này v°ãt xa sñ c¡nh tranh vÁ giá so vÛi kù thu­t GC khác. Cho phép GC nhïng bÁ m·t khó khn và phéc t¡p nh°: nhïng góc n±m bên trong, khÛp V, nhïng hình d¡ng ki¿n trúc nghÇ thu­t,& có thà GC vÛi Ù chính xác ngang ho·c cao h¡n các PP ci. Bßi vì quá trình GC này sí dång ph§n mÁm CAD do ó có kh£ nng GC l­p l¡i mà các PP khác không có.  

- GC b±ng tia n°Ûc có thà GC các v­t liÇu tÕng hãp, nhña mà không g·p ph£i dung sai do nhiÇt, ho·c do sñ xuÑng c¥p cça các chi ti¿t c¡ khí.  

- Không ph£i tr£ chi phí cho các dång cå hay khuôn m«u kèm theo.  

MÙt sÑ tính nng ·c biÇt:  

- Tính hiÇu qu£: Cho phép sí dång các VL ¯t tiÁn mÙt cách hiÇu qu£ nh°: Titan, VL tÕng hãp và các lo¡i thçy tinh quang hÍc. V¿t c¯t h¹p cho phép thu °ãc lãi nh­n tÑi °u do sñ l¯p ráp có dung sai r¥t chính xác ± 2.54mm (0.1 inch) tùy theo lo¡i VL.  

- Tính linh ho¡t và nhanh chóng xác Ënh °Ýng biên cça chi ti¿t c§n GC: Các §u dång cå c¯t b±ng n°Ûc tñ Ùng hóa có thà c¯t theo b¥t kó h°Ûng nào, b£o £m các hình d¡ng phéc t¡p luôn luôn °ãc c¯t vÛi Ù chính xác cao.  

- Tính kinh t¿: GC tia n°Ûc r¥t tÑt vÛi nhïng VL dÅ gãy nh° thçy tinh. VÛi VL này khi GC b±ng nhïng PP thông th°Ýng tÉ lÇ th¥t b¡i r¥t cao  

+ Không có bÁ m·t chËu £nh h°ßng nhiÇt ho·c bË bi¿n d¡ng th°Ýng g·p ß các PP c¯t gÍt khác. Các nguyên công k¿ ti¿p nh° xí lý nhiÇt, mài ho·c GC l¡i là không c§n thi¿t. Hình d¡ng, kích th°Ûc sau cùng ¡t °ãc chÉ sau 1 l§n GC  

+ Quá trình GC b±ng tia n°Ûc có thà SX hàng lo¡t do kh£ nng l­p l¡i cça các ph§n mÁm CAD/CAM.  

- Gi£m thiÃu h° hÏng  

+ Ñi vÛi các PP truyÁn thÑng do có tÓn t¡i ëng su¥t d° cça quá trình c¯t nên các góc không thà c¯t °ãc. Nh°ng Ñi vÛi PP này các góc có thà c¯t °ãc trên các v­t liÇu dÅ vá mà không làm vá, nét chi ti¿t.  

+ C¯t b±ng tia n°Ûc các VL nh° á, gÑm và sé thì hiÇu qu£ và s¡ch s½ h¡n.  

+ B¥t kó v­t nào v½ trên vi tính Áu có thà GC b±ng tia n°Ûc. GC các v­t thà phéc t¡p trên VL nh° á, sé và thép không gÉ.  

- T­n dång tÑi a: Gi£m thiÃu bÁ rÙng cça °Ýng c¯t, làm tng ph§n sí dång cça VL. iÁu này có £nh h°ßng ·c biÇt ¿n giá thành khi c¯t các VL ¯t tiÁn nh° titan, Óng thi¿c, kavlar, teflon& .  

- B£o vÇ môi tr°Ýng  

+ Dång cå c¯t, n°Ûc, các ch¥t mài mòn vô c¡ có trong tñ nhiên không làm ô nhiÅm môi tr°Ýng, trái ng°ãc vÛi viÇc sí dång laser, plasma& .  

+ Quá trình GC s¡ch s½, không th£i ra các h¡t mài, båi b·m ho·c ô nhiÅm không khí b±ng hóa ch¥t. PP này mang theo các VL n mòn, lo¡i båi b·m, không gây ô nhiÅm và x£ khói. D§u và nhi t°¡ng bôi tr¡n dùng cho quá trình c¯t khác không c§n thi¿t cho PP này.  

+ Làm s¡ch bÁ m·t KL, các bÁ m·t khác.  

Øð Nh°ãc iÃm  

- Khó kiÃm soát Ù chính xác vÁ kích th°Ûc GC.  

- Giá thành thi¿t bË cao.  

- NhiÁu v¥n Á lý thuy¿t và thñc tiÅn ch°a gi£i quy¿t °ãc ho·c gi£i quy¿t ch°a triÇt Ã.  

Øð Ph¡m vi éng dång  

- C¯t °ãc mÙt sÑ VL: các tông, th£m, lie (làm nút chai), gi¥y, plastic, s£n ph©m g×, cao su, da, gi¥y, lá kim lo¡i mÏng, g¡ch, VL composite&  

- - Tùy lo¡i VL mà chiÁu dày c¯t lên ¿n 25 mm và cao h¡n. So vÛi các PP khác, c¯t b±ng tia n°Ûc có NS cao và s¡ch, nên °ãc dùng trong công nghÇ thñc ph©m à c¯t và thái mÏng s£n ph©m. Khi ó sí dång dung dËch ch¥t lÏng là cÓn, glyxêrin ho·c d§u n.  

- ¯D trong các ngành hàng không, thñc ph©m, nghÇ thu­t Ó hÍa, CN ôtô, giày dép, cao su, nhña, Ó ch¡i, g×, luyÇn kim, gi¥y, ch¿ t¡o máy&  

- Làm s¡ch bÁ m·t trong ngành xây dñng và ch¿ t¡o máy&  

Tia n°Ûc °ãc sí dång nhiÁu trong các l)nh vñc:  

- C¯t ét ho·c c¯t Ënh hình các bÁ m·t KL hay phi kim  

- Khoan l× b±ng tia n°Ûc có áp lñc cao  

- èng dång trong công nghiÇp làm s¡ch bÁ m·t  

- èng dång tia n°Ûc trong kù thu­t ào °Ýng h§m  

- Khi có h¡t mài C¯t °ãc các VL: thép tôi céng, thép mÁm, thép không rÉ (ph§n lÛn thép c¯t ß cùng tÑc Ù dù có khác nhau vÁ Ù céng), Óng thau, nhôm, v­t liÇu giòn nh° thu÷ tinh, gÑm, th¡ch anh, và á, t¥m mÏng, VL dÅ cháy, c¯t qu·ng mÏng ho·c qu·ng dày, t¡o °ãc mÍi hình d¡ng vÛi chÉ mÙt dång cå c¯t.  

- PP GC tia n°Ûc th°Ýng °ãc tñ Ùng hoá b±ng hÇ thÑng CNC hay ng°Ýi máy công nghiÇp.  

Câu 15. Trình bày khái niÇm và nguyên lý GC b±ng chùm tia laser  

Øð khái niÇm  

B£n ch¥t: Trong tia laser có nhïng ion ho¡t tính. Khi nhïng ion này °ãc kích thích lên méc nng l°ãng cao và tåt xuÑng méc nng l°ãng c¡ sß  

'! phát ra nhïng l°ãng tí, nhïng l°ãng tí này b¯n vào các ion khác và các ion khác này cing phát ra các l°ãng tí cé nh° mÙt dây chuyÁn ph£n éng làm tng r¥t nhanh sÑ h¡t l°ãng tí. N¿u dùng thêm nhïng bÙ cÙng h°ßng quang hÍc thì tÑc Ù tng cça nhïng h¡t l°ãng tí càng nhanh, lÛn h¡n và phát ra tia laser.  

Øð nguyên lý GC b±ng chùm tia laser  

+ NguÓn iÇn c¥p qua bi¿n th¿ và n¯n dòng n¡p vào hÇ thÑng tå. iÇn áp tÑi a cça tå là 2kV Ã iÁu khiÃn sñ phóng iÇn tÛi èn phát xung 3 ·t ß mÙt trong hai tâm cça bÙ ph­n ph£n x¡ ánh sáng 2 (ti¿t diÇn ngang hình ellipse)  

+ Khi èn phát sáng, toàn bÙ nng l°ãng s½ t­p trung vào vË trí ·t thanh hÓng ngÍc 4.  

+ Các ion Cr+3 cça thanh hÓng ngÍc bË kích lên méc nng l°ãng cao, khi tåt xuÑng s½ phát ra nhïng l°ãng tí.  

+ NhÝ hÇ dao Ùng g°¡ng ph³ng 5 và 6, nhïng l°ãng tí này s½ i l¡i nhiÁu l§n qua thanh hÓng ngÍc và kích thích các ion Cr+3  

rÓi cùng phóng ra chùm tia l°ãng tí.  

+ HÇ quang hÍc 7 t­p trung chùm tia và tác dång lên v­t gia công 8 ·t trên bàn máy 9.  

- Quá trình tác dång:  

§ð Hút nng l°ãng cça chùm tia laser và chuyÃn nng l°ãng này thành nhiÇt nng  

§ð Nung nóng VL GC ¿n nhiÇt Ù có thà phá hÏng  

§ð Phá hÏng VL GC và ©y chúng ra khÏi vùng GC  

§ð VL GC nguÙi d§n sau khi tác dång xong  

Câu 16. Trình bày c¡ sß công nghÇ cça PP GC b±ng chùm tia laser?  

à sí dång GC v­t liÇu, laser ph£i có ç nng l°ãng. Ng°Ýi ta th°Ýng dùng các laser sau à GC v­t liÇu: laser CO2, laser Nd-YAG ho·c laser Nd-thçy tinh và laser excimer. Trong l)nh vñc GC KL th°Ýng dùng laser r¯n vì công su¥t chùm tia t°¡ng Ñi lÛn và có k¿t c¥u thu­n tiÇn. Laser r¥t thích hãp cho viÇc GC các VL mà các PP GC truyÁn thÑng khó ho·c không thà GC °ãc nh° các hãp kim chËu nhiÇt có Ù bÁn cao, các lo¡i v­t liÇu các-bít, mÙt sÑ v­t liÇu composite cÑt sãi, stelit (hãp kim cô-ban, crôm, vonfram và molípen) và gÑm.  

vð Phân lo¡i  

-4 lo¡i chính: laser r¯n, khí, bán d«n và laser lÏng.  

Øð Laser r¯n  

Môi tr°Ýng ho¡t tính là ch¥t r¯n. VL cça ch¥t r¯n kích thích có thà là florua ¥t kiÁm, wonfram ¥t kiÁm, molibden ¥t kiÁm, hÓng ngÍc tÕng hãp, ytri- nhôm-granat (YAG), Neodim-ytrinhôm-granat (Nd:YAG), & VL th°Ýng dùng là hÓng ngÍc nhân t¡o.  

Nh°ãc iÃm: hiÇu su¥t th¥p, chÉ cá 5÷7%. Tuy nhiên có kích th°Ûc t°¡ng Ñi gÍn nh¹ nên °ãc éng dång nhiÁu trong các l)nh vñc khác nhau nh°: thông tin liên l¡c, vô tuy¿n truyÁn hình, công nghiÇp, y t¿, quân sñ, &  

Øð Laser bán d«n:  

Môi tr°Ýng ho¡t tính là các bán d«n lo¡i N hay lo¡i P (gecmani, silic, axenit gali,& ).  

Lo¡i laser bán d«n có hiÇu su¥t cao h¡n h³n b¥t kó lo¡i laser nào khác. VÁ lý thuy¿t, hiÇu su¥t có thà ¡t tÛi 100%. Tuy nhiên, trên thñc t¿ chÉ ¡t ¿n 70%. ViÇc ch¿ t¡o lo¡i laser bán d«n cing còn g·p mÙt sÑ khó khn kù thu­t, do ó hiÇu su¥t cça chúng ch°a cao l¯m. T¥t nhiên, so vÛi các lo¡i laser khác nh° laser khí (hiÇu su¥t 20%), laser r¯n (hiÇu su¥t 5÷7%), laser bán d«n °u viÇt h¡n nhiÁu. Tuy v­y, công su¥t béc x¡ cça lo¡i laser bán d«n còn nhÏ, ch°a thà so sánh vÛi các lo¡i laser khí hay laser tinh thà khác °ãc.  

Øð Laser khí  

°ãc phÕ bi¿n khá rÙng rãi, sñ kích thích phóng iÇn và iÁu khiÃn t°¡ng Ñi ¡n gi£n.  

Có 3 lo¡i: lo¡i nguyên tí trung hòa, ion hóa và lo¡i phân tí. HiÇn nay °ãc dùng phÕ bi¿n nh¥t là laser CO2. Laser CO2 có thà dùng ß tr¡ng thái tinh khi¿t và n¿u thêm vào các khí N2 ho·c H2 theo tÉ lÇ nào ó thì s½ h¡n ch¿ °ãc tÕn th¥t do nng l°ãng béc x¡ nhiÇt và do ó hiÇu su¥t cça laser CO2 cing có thà °ãc tng.  

Øð Laser lÏng  

MÙt trong nhïng h°Ûng phát triÃn mÛi là laser có môi tr°Ýng ho¡t tính ch¥t lÏng. Có hai lo¡i ch¥t lÏng th°Ýng dùng là các h×n hãp hïu c¡ kim lo¡i và ch¥t màu..  

Øð Laser Gamma  

C¡ sß v­t lý cça laser gamma là hiÇu éng Mesbauer cho phép ta thñc hiÇn quá trình béc x¡, h¥p thå và tán x¡ cÙng h°ßng tia gamma vÛi ch¥t l°ãng cao. Trong laser gamma, các méc nng l°ãng làm viÇc là các méc chuyÃn ti¿p tr¡ng thái cça h¡t nhân phóng x¡. H¡t nhân s½ béc x¡ tia gamma, khi nó chuyÃn tr¡ng thái të méc nng l°ãng cao xuÑng các méc nng l°ãng th¥p h¡n. HiÇn t°ãng béc x¡ tia gamma này gÍi là hiÇn t°ãng phân rã gamma. à kích thích các h¡t nhân có thà dùng các h¡t nhân khác, các notron, proton hay tia Gamma.  

Câu 17. Trình bày các thông sÑ công nghÇ khi cça PP GC b±ng chùm tia laser?  

Công su¥t trung bình trong c¯t b±ng laze CO2 liên tåc th°Ýng të 250 ¿n 5000 W. Trong ch¿ Ù xung, công su¥t trung bình cao h¡n có thà c¯t kim lo¡i vì công su¥t téc thÝi cao h¡n. Ph¡m vi công su¥t trong c¯t kim lo¡i ß ch¿ Ù xung nhÏ h¡n kho£ng 100 ¿n 2000 W Ñi vÛi laze CO2. C¯t b±ng laze Nd:YAG °ãc thñc hiÇn b±ng công su¥t kho£ng 100 ¿n 400 W.  

Ù dài xung °ãc lña chÍn à tÑi °u hoá ch¥t l°ãng bÁ m·t c¯t. Ù dài xung ng¯n h¡n (<0,75 miligiây) °ãc dùng trong quá trình c¯t phéc t¡p các kim lo¡i mÏng. Ù dài xung ng¯n có thà h¡n ch¿ méc nng l°ãng tÑi a trong mÙt xung. Ù dài xung lÛn h¡n (lên tÛi 2ms)cho nng l°ãng xung lÛn h¡n, cho phép c¯t kim lo¡i dày h¡n. Ù dài xung t°¡ng tñ có thà dùng cho c£ laze Nd:YAG và laze CO2.  

T§n sÑ xung °ãc iÁu chÉnh à cho tÑc Ù c¯t lÛn nh¥t vÛi ch¥t l°ãng ·t ra. Nói chung, t§n sÑ cao h¡n °ãc dùng à c¯t kim lo¡i mÏng h¡n. VÛi laze CO2 t§n sÑ cao të 200 ¿n 500 Hz. VÛi laze Nd:YAG t§n sÑ cao të 30 ¿n 100 Hz. T§n sÑ th¥p °ãc dùng à c¯t kim lo¡i có Ù dày lÛn.  

Nng l°ãng xung c§n có trong c¯t liên quan ¿n Ù dày kim lo¡i. Khi Ù dày kim lo¡i tng, nng l°ãng xung cing ph£i tng theo. Trong thñc t¿, laze CO2 cho nng l°ãng xung tÛi 2j ß ch¿ Ù Ù dài xung lÛn và t§n sÑ xung th¥p. Laze Nd: YAG có thà cho nng l°ãng xung tÛi 80j tÛi t§n sÑ xung bË giÛi h¡n bßi hÇ sÑ công su¥t cñc ¡i cça nó.  

ViÇc lña chÍn th¥u kính cn cé trên Ù dày kim lo¡i, thành ph§n, yêu c§u ch¥t l°ãng và °Ýng kính yêu c§u cça tia. Ù rÙng khe gia công lÛn ¡t °ãc b±ng cách dùng th¥u kính tiêu cñ lÛn và vài v­t liÇu nh° nhôm, c§n khe hß gia công lÛn à cho ch¥t l°ãng tÑt. Các h°Ûng d«n sau ây cho °Ýng kính tia të 13 ¿n 25 mm.  

VÛi laze CO2 quy lu­t chung là dùng tiêu cñ 65 mm à c¯t kim lo¡i dày tÛi 6 mm. Th¥u kính tiêu cñ 125 mm có thà dùng à c¯t kim lo¡i dày të 5 ¿n 15,8 mm. Th¥u kính tiêu cñ 190 hay 250 mm có thà °ãc dùng cho v­t liÇu d§y h¡n 13 mm.  

Tiêu cñ thông th°Ýng cça th¥u kính cho laze Nd:YAG là 100 mm trong c¯t kim lo¡i mÏng h¡n 3 mm. Trong c¯t kim lo¡i dày tÛi 25 mm, tiêu cñ të 50 ¿n 250 mm. Kim lo¡i dày h¡n th­m chí c§n tiêu cñ lÛn h¡n.  

ViÇc c¥p khí cho mÙt dòng khí Óng tråc, hình trå thÕi qua khe c¯t à ©y kim lo¡i nóng ch©y i. Lo¡i khí có thà là oxy, khí tr¡ hay không khí tuó thuÙc vào lo¡i v­t liÇu và ch¥t l°ãng ·t ra. Oxy °ãc dùng nhiÁu nh¥t trong c¯t thép. Khi c§n c¯t bÁ m·t không có oxit thì ng°Ýi ta dùng khí tr¡, ví då nh° heli.  

Áp su¥t khí oxy të 100 ¿n 350 kPa, trong khi áp su¥t cho khí tr¡ là 200 ¿n 620 kPa. L× phun thông th°Ýng të 0,75 ¿n 2,5 mm. Kho£ng cách §u phun phôi, tuó theo lo¡i laze, thi¿t k¿ cça §u phun và l°u tÑc khí, thay Õi të 0 ¿n 1,5 mm vÛi laze CO2 và tÛi 5mm vÛi laze Nd:YAG. Kho£ng cách này và áp su¥t khí quy¿t Ënh ph§n lÛn ch¥t l°ãng c¯t.  

Câu 18. Trình bày ·c iÃm và ph¡m vi éng dång cça PP GC b±ng tia laser?  

1. ·c iÃm  

vð ¯u iÃm:  

- Không c§n dùng buÓng chân không, Không có v¥n Á tích iÇn trong môi tr°Ýng, Không có phóng x¡ R¡n ghen.  

- Có kh£ nng làm viÇc trong môi tr°Ýng không khí, khí trß, chân không, ho·c ngay c£ trong ch¥t lÏng hay ch¥t r¯n truyÁn quang.  

- Có thà gia công t¥t c£ v­t liÇu.  

- Không có sñ tác dång lñc trñc ti¿p giïa dång cå và phôi.  

- Phù hãp vÛi các công viÇc c¯t v­t liÇu ceramic và các v­t liÇu bË phá hçy nhanh do nhiÇt Ù.  

- Sñ chính xác và kh£ nng gia công các l× nhÏ và °Ýng c¯t chu©n xác vÛi bi¿n d¡ng xung quanh vùng gia công ít.  

-ThÝi gian tÓn t¡i cça xung gia công ng¯n do ó nng su¥t cao, Có kh£ nng t¡o ra các rãnh r¥t h¹p.  

vð Nh°ãc iÃm:  

- HiÇu su¥t th¥p.  

- Khó iÁu chÉnh công su¥t ra, Kh£ nng iÁu chÉnh Ù lÇch tia kém h¡n tia iÇn tí.  

- °Ýng kính nhÏ nh¥t cça iÃm ch¥t sáng phå thuÙc vào b°Ûc sóng ánh sáng.  

- Có kù thu­t cao, §u t° lÛn, Giá thành cao.  

- C§n ph£i xác Ënh chính xác iÃm GC.  

- Sñ phá hçy vÁ nhiÇt có £nh h°ßng tÛi phôi  

2. Ph¡m vi éng dång  

- °ãc sí dång vào viÇc hàn, khoan, c¯t, tiÇn, phay... các lo¡i VL có Ù nóng ch£y cao kà c£ phi kim.  

- C¯t các rãnh nông, ch¡m kh¯c các dång cå o và các chi ti¿t thép, kh¯c logo trên v­t liÇu kim lo¡i và phi kim.  

- GC các chi ti¿t cñc nhÏ.  

- C¯t ß kích th°Ûc r¥t nhÏ các lo¡i VL nh°: kim c°¡ng, thçy tinh, ceramic, polyme mÁm mà các PP khác khó GC.  

- NhiÇt luyÇn, ch³ng h¡n tôi céng các bÁ m·t bánh rng ho·c m·t trå.  

- Cân b±ng Ùng lñc cho các Ùng c¡ chuyÃn Ùng vÛi các chi ti¿t yêu c§u Ù chính xác cao không có lÇch tâm cça chi ti¿t chuyÃn Ùng quay viÇc cân b±ng, b±ng cách cho bay h¡i v­t liÇu thëa làm m¥t cân b±ng chi ti¿t.  

- Laser còn °ãc dùng à kiÃm tra ch¥t l°ãng các s£n ph©m úc, kiÃm tra Ù tinh khi¿t cça ch¥t lÏng ho·c khí, các s£n ph©m iÇn tí.  

- T¡o các lÛp cách nhiÇt b±ng cách c¯t lÛp trong kù nghÇ hàng không, vi tính.  

- Gia công các v­t liÇu mÏng ·c biÇt trong các m¡ch thích hãp (IC). Làm vi m¡ch iÇn tí.- T¡o m«u nhanh.  

- Dùng trong công nghiÇp dÇt may à c¯t mÙt hay nhiÁu lÛp v£i.  

- Ngoài ra laser còn °ãc éng dång trong y khoa nh° gi£i ph«u, iÁu trË bÇnh bong võng m¡c m¯t, khoan rng, châm céu. Trong cuÙc sÑng hàng ngày thì laser có trong máy in laser, máy photo laser, o ¡c và nhiÁu éng dång khác nïa.