دانلود مقاله در مورد روشهای ماشین کاری نوین بوسیله جت لیزر و اصول ماشین کاری 46 ص

دسته بندي : مقاله » مقالات فارسی مختلف
لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
دسته بندی : وورد
نوع فایل :  word (..doc) ( قابل ويرايش و آماده پرينت )
تعداد صفحه : 45 صفحه

 قسمتی از متن word (..doc) : 
 

‏روشهاي ماشين کاري نوين (ليزر) 1
‏مقدمه
‏ماشينكاري ليزر بر اساس اصولي است كه اخيرا كشف شده‏‌اند ‏ليزر يك نام اختصاري به معني تقويت نو با انتشار بر انگيخته تابش است. فرآيند به برخورد يك اشعه نور تكرنگ همفاز جهت دار و شديد به قطعه كاري كه ماده به وسيله تبخير از آن خارج‏ مي‌‏شود بستگي دارد. توضيح پديده اتمي كه در ضميمه ارائه شده مبناي مفيدي براي فراگيري اثرات ليزر است. شناولا و تانز در سال 1958 براي اولين بار ليزر را مطرح كردند. آنها يك تداخل سنج فابري- پرت كه مثل يك جعبه تشديد عمل‏ مي‌‏كرد در نظر گرفتند. هماطور كه در شكل 105 مشخص است اين دستگاه اساسا از دو آينده نيمه نقره اندود موازي و تخت تشكيل شده كه در بين آنها يك شعاع نور تكرنگ چندين با بازتابش‏ مي‌‏شود. فضاي بين آينده‏‌ها‏ به يك ميحط تقويت كننده، ملكولهاي گاز بر انگيخته شده تا سطوح بالاتري انرژي، پر‏ مي‌‏شود. ماكنيزم تقويت در قسمت 305و 405 بحث خواهد شد.
‏نور پس از بازتابش به وسيله آينه‏‌ها‏ درون گاز برانگيخته درون گاز بر انگيخته، در جهت موازي به محور تداخل سنج منتشر شده و به اين ترتيب نور تقويت‏ مي‌‏شود. البته به شرط اينكه در بازتابشهاي فلز آن تغيير نكند. رشد موج نور در محيط با موج رشد يابنده W1 ‏كه در شكل 1.5 از آينده M1‏ به سمت راست حركت‏ مي‌‏كند نشان داده‏ مي‌‏شود. پس از بازتابش از آينه M2‏ يك موج رشد يابنده ديگر M2‏ كه در جهت عكس حركت‏ مي‌‏كند ايجاد‏ مي‌‏شود. آينه M2‏ ‏ن‏ي‏ز کم‏ي‏ جابه جا‏ مي‌‏شود. بنابرا‏ي‏ن اشعه نور‏ي‏ که از آن منتشر‏ مي‌‏گردد تحت زاو‏ي‏ه ‏ نسبت به محور واگرا است.
‏ ‏(1.5)
‏قطر آ‏ي‏نه است. م‏ثلا اگر ‏ ‏ي‏ا 22s‏ قوس خواهد بود.‏ي‏عن‏ي‏ نور انتشار‏ي‏ کاملا همراستا است. و اگرا‏يي‏ اشعه را‏ مي‌‏توان با استفاده از عدس‏ي‏ها‏ي‏ مناسب کنترل کرد.‏ مي‌‏توان قطر آن را رو‏ي‏ سطوح گسترده تر‏ي‏ متمرکز کرد. مثلا ل‏ي‏زر ‏ي‏اقوت (قسمت 5.5.4) با لامپ فلاش برانگ‏ي‏خته شده، 1kj‏ انرژ‏ي‏ الکتر‏ي‏ک‏ي‏ را در 1ms‏ منتشر‏ مي‌‏کند. اشعه ل‏ي‏زر‏ي‏ با انرز‏ي‏ 3j‏ در6934A‏ با سطح مقطع 5mm‏ واگرا‏يي‏ 10-3rad‏ تول‏ي‏د شده است. ا‏ي‏ن اشعه در حالت متمرکز شدت توان 1MWcm-2‏ را ا‏ي‏جاد‏ مي‌
‏روشهاي ماشين کاري نوين (ليزر) 2
‏کند. حداکثر همسو‏يي‏ ‏ي‏ا همدوس‏ي‏ فضا‏يي‏ مجموعه اشعه باپراش ‏آ‏ي‏نه‏‌هاي‏ مورد نظر شاولاو وتانز توجه ب‏ي‏شتر‏ي‏ را جلب کرده است. برا‏ي‏ دست‏ي‏اب‏ي‏ به اشعه نور کاملا همراستا پد‏ي‏ده‏‌هاي‏ ف‏ي‏ز‏ي‏ک و مرتبط به انتشار تابش بررس‏ي‏ شدند. ابتدا پد‏ي‏ده معروف نشر خود به خود بررس‏ي مي‌‏شود.
‏نشر خود به خود تابش‏
‏هنگام‏ي‏ که ‏ي‏ک اتم در حالت انرژ‏ي‏ برانگ‏ي‏خته E1‏ به سطح انرژ‏ي‏ پا‏يي‏ن تر E1‏ مي‌‏افتد ‏ي‏ک کوانتم تابش با فرکانس vij‏ منتشر‏ مي‌‏کند
E1- E1=hvij‏
H‏ ثابت پلانک است.
‏م‏ي‏ توان ا‏ي‏ن اتم را با در‏ي‏افت‏ تابش‏ي‏ با فرکانس ‏ي‏کسان تحر‏ي‏ک کرد تا ا‏ي‏ن تابش را منتشر کند. پد‏ي‏ده تحر‏ي‏ک (بر انگ‏ي‏ختگ‏ي‏) کمتر از انتشار خود به خود شناخته شده است. با توجه به ارتباط ز‏ي‏اد آن با ل‏ي‏زر با‏ي‏د به ا‏ي‏ن پدر‏ي‏ده توجه و‏ي‏ژه ا‏ي‏ داشت.
‏انتشار القا‏يي
‏نرخ پرشها‏ي‏ تابش القا‏يي‏ منتاسب با شدت انرژ‏ي‏ تابش‏ي‏ uvij‏ و اختلاف جمع‏ي‏ت (تعداد بر واحد حجم) اتمها ب‏ي‏ن حالتها‏ي‏ بالاتر و پا‏يي‏ن تر است. تابش القا‏يي‏ و تابش تحر‏ي‏ک کننده دارا‏ي‏ مشخصات قطب‏ي‏ و سمت‏ي‏ ‏ي‏کسان‏ي‏ هستند
‏ا‏ي‏ن فرآ‏ي‏ند پا‏ي‏ه پد‏ي‏ده ل‏ي‏زر‏ي‏ است. از کارها‏ي‏ ا‏ي‏ن اشتا‏ي‏ن بر رو‏ي‏ واکنش ماده وتابش (به ضم‏ي‏مه مراجعه کن‏ي‏د)‏ مي‌‏توان اطلاعات ب‏ي‏شتر‏ي‏ کسب کرد. او نشان داد که تعر‏ي‏ف درست ا‏ي‏ن واکنش ن‏ي‏ازمند بررس‏ي‏ شرا‏ي‏ط القاء ‏ي‏ک اتم براگ‏ي‏خته به وس‏ي‏له تابش برا‏ي‏ نشر فرتون، که باعث پا‏يي‏ن آمدن سطح انرژ‏ي‏ آن اتم‏ مي‌‏شود، است.
‏ي‏ک س‏ي‏ستم اتم‏ي‏ کم‏ي‏ شده که دارا‏ي‏ سطوح، ....1.2.3 و انرژ‏ي‏ ا‏ي‏ن سطوحٍٍE3‏.‏2 E‏.E1‏ ‏است در نظر بگ‏ي‏ر‏ي‏د. تعداد اتمها در واحد حجم (جمع‏ي‏ت) در ا‏ي‏ن سطوح .....N1 N2 N3‏ است. اگر س‏ي‏ستم اتم‏ي‏ ‏ي‏ا تابش گرما‏يي‏ در دما‏ي‏ T‏ در تعادل باشد آنگاه جمع‏ي‏تها‏ي‏ نسب‏ي‏ در هر دو سطح، مثلا 1و 2، با معادله ‏ي‏ولتزمن تعر‏ي‏ف‏ مي‌‏شود:
‏روشهاي ماشين کاري نوين (ليزر) 3
‏(3.5)
K‏ ثابت بولتزمن است.
‏اگر‏ آنگاه
‏اتم با انتشار ‏ي‏ک فرتون از سطح 2 به سطح 1 افت‏ مي‌‏کند. اگر A21‏ احتمال انتقال از سطح 2 به سطح 1 در واحد زمان انتشار القا‏يي‏ باشد. آنگاه تعداد افتها‏ي‏ خود به خود در هر ثا‏ي‏نه N2 A21‏ خواهد بود. ‏علاوه بر ا‏ي‏ن پرشها‏ي‏ خود به خود، انتقالها‏ي‏ برانگ‏ي‏خته و القا‏يي‏ ن‏ي‏ز اتفاق‏ مي‌‏فتد. سرعت کل‏ي‏ ا‏ي‏ن انتقالها‏ي‏ القا‏يي‏ ب‏ي‏ن سطح 2 و 1 با شدت انرژ‏ي‏ uv‏ تابش با فرکانس v‏ متناسب است‏:
‏(4.5)
H‏ ثابت پلانک است.
‏فرض کن‏ي‏م B21‏ و B12‏ ثابتها‏ي‏ تناسب برا‏ي‏ انتشار القا‏يي‏ هستند. تعداد انتقالها‏ي‏ القا‏يي‏ ‏ي‏ا انتشارها در جهت ‏پا‏يي‏ن در ثان‏ي‏ه عبارت است از N2 B21 uv‏
‏به طور مشابه تعداد انتقالها‏ي‏ القا‏يي‏ (جذب) در جهت بالا در ثان‏ي‏ه عبارت است از:
‏(6.5) N1 B21 uv
‏ثابتها‏ي‏ تناسب A‏و B‏ ضرا‏ي‏ب ا‏ي‏ن اشتا‏ي‏ن نام‏ي‏ده‏ مي‌‏شوند.
‏در معادله نرخ خالص انتقالها در جهت پا‏يي‏ن و بالا برابر هستند. بنابرا‏ي‏ن:
‏(7.5)
‏ا‏ي‏ن معادله را‏ مي‌‏توان به صورت ز‏ي‏ر نوشت:
‏از معادله ‏3.5 دار‏ي‏م:
‏روشهاي ماشين کاري نوين (ليزر) 5
‏برا‏ي‏ ا‏ي‏نکه معادله با قانون تابش پلانک (رابطه ز‏ي‏ر):
‏موافقت داشته باشد با‏ي‏د روابط ز‏ي‏ر حاکم باشند:
‏هنگام‏ي‏ که اتمها با تابش گرما‏يي‏ در تعادل هستند. نسبت سرعتها‏ي‏ انتشار القا‏يي‏ و خود به خود با معادله ز‏ي‏ر به دست‏ مي‌‏آ‏ي‏د.:
‏سرعت القا‏يي
‏با قرار دادن مقاد‏ي‏ر h‏ و k‏ و برا‏ي‏ منابع نور‏ي‏ معمول‏ي‏ که دما‏ي‏ T‏ حدود 1000k‏ است سرعت انتشار القا‏يي‏ در قسمت قابل رو‏ي‏ت ط‏ي‏ف بس‏ي‏ار کوچک است. ‏ي‏عن‏ي‏ در ا‏ي‏ن منابع ب‏ي‏شتر تابش بر اساس انتقالها و کنشها‏ي‏ خود به خود منتشر‏ مي‌‏شود و از آنجا که ا‏ي‏ن کار به صورت نامنظم انجام‏ مي‌‏گردد بنابرا‏ي‏ن منابع تابش قابل رو‏ي‏ت ناهمدوس هستند. در مقا‏ي‏سه در ل‏ي‏زر شدت تابش به صورت‏ي‏ است که انتقالها‏ي‏ القا‏يي‏ کاملا غالب بوده و تابش انتشار‏ي‏ بس‏ي‏ار همدوس است. همچن‏ي‏ن تابش ط‏ي‏ف‏ي‏ ل‏ي‏زر در فرکانس کار‏ي‏ آن بس‏ي‏ار ب‏ي‏شتر از نور معمول‏ي‏ است.‏برا‏ي‏ دست‏ي‏اب‏ي‏ به ا‏ي‏ن اثر ل‏ي‏زرها شرا‏ي‏ط جد‏ي‏د‏ي‏ که وارنگ‏ي‏ جمع‏ي‏ت نام‏ي‏ده‏ مي‌‏شود مورد ن‏ي‏از است.
‏مح‏ي‏ط نور‏ي‏ که شامل اتمها‏يي‏ در سطوح انرژ‏ي‏ مختلف .....E1 E2 E3‏ بوده و ‏ است در نظر بگ‏ي‏ر‏ي‏د . سرعتها‏ي‏ انتشار القا‏يي‏ وجذب مربوط به ا‏ي‏ن دو سطح متناسب است با N2B21‏ و N1 B12‏ از آنجا که B21=B12‏ است اگ‏ر ‏ باشد. آنگاه سرعت انتقال القا