Tìm hiểu quy trình cắt laser

Cắt laser chủ yếu là một quá trình nhiệt, trong đó chùm tia laser hội tụ được sử dụng để làm nóng chảy vật liệu trong một khu vực cục bộ. Một tia laser được sử dụng để đẩy vật liệu nóng chảy ra và tạo ra vết cắt. Vết cắt liên tục được tạo ra bằng cách di chuyển chùm tia laze hoặc phôi dưới sự điều khiển của máy CNC. Có nhiều loại cắt laser được sử dụng hiện nay.

Trong quá trình cắt nhiệt, một khí trơ (thường là nitơ) được sử dụng để đẩy vật liệu nóng chảy ra khỏi vết cắt.

Khí nitơ không phản ứng tỏa nhiệt với vật liệu nóng chảy và do đó không đóng góp vào năng lượng đầu vào.

– Trong quá trình cắt bằng tia laser, oxy được sử dụng làm khí hỗ trợ. Ngoài việc tác dụng lực cơ học lên vật liệu nóng chảy, điều này tạo ra phản ứng tỏa nhiệt làm tăng năng lượng đầu vào cho quá trình.

– Trong quá trình cắt từ xa, vật liệu được làm bay hơi một phần (đốt cháy) bằng chùm tia laze cường độ cao, cho phép cắt các tấm mỏng mà không cần khí hỗ trợ.

– Quá trình cắt laser tự động hóa với các hệ thống CAD / CAM ngoại tuyến điều khiển hệ thống phẳng ba trục hoặc sáu trục để cắt laser ba chiều.

Những cải tiến về độ chính xác, độ vuông cạnh và kiểm soát đầu vào nhiệt có nghĩa là quá trình laser đang ngày càng thay thế các kỹ thuật cắt định hình khác, chẳng hạn như plasma và oxy-fuel. Có rất nhiều máy laser hiện đại trên thị trường cho mục đích cắt, có thể được sử dụng để cắt kim loại.

Đặc điểm của cắt laser:

– Cắt thép mangan cacbon lên đến 20mm

– Cắt thép không gỉ lên đến 12mm

– Cắt nhôm lên đến 10mm

– Cắt đồng thau và titan

– Cắt nhựa nhiệt dẻo, gỗ và nhiều phi kim loại

Lợi ích của việc cắt laser:

– Chất lượng cắt cao

– Siêu linh hoạt, cắt các bộ phận đơn giản hoặc phức tạp

– Không tiếp xúc, không làm mờ bề mặt

– Thiết lập nhanh chóng

– Đầu vào nhiệt thấp, biến dạng thấp

– Có thể cắt gần như tất cả các vật liệu

Quá trình cắt laser diễn ra như thế nào?

Quá trình cắt laser bao gồm việc tập trung một chùm tia laser, thường bằng thấu kính (đôi khi có gương lõm), đến một điểm nhỏ có mật độ năng lượng đủ để tạo ra một vết cắt bằng laser.

Thấu kính được xác định bằng tiêu cự của nó, là khoảng cách từ thấu kính đến điểm hội tụ. Các yếu tố quan trọng chi phối hiệu quả của quá trình là đường kính điểm lấy nét (d) và độ sâu tiêu điểm (L).

Độ sâu của tiêu điểm là khoảng cách hiệu quả có thể đạt được đường cắt vừa ý. Nó có thể được định nghĩa là khoảng cách mà diện tích của điểm lấy nét không tăng quá 50%.

Đường kính tiêu điểm laser và độ sâu tiêu điểm phụ thuộc vào đường kính chùm tia laser thô trên thấu kính và tiêu cự của thấu kính. Đối với đường kính chùm tia laze thô không đổi, việc giảm tiêu cự của thấu kính hội tụ dẫn đến đường kính tiêu điểm và độ sâu tiêu điểm nhỏ hơn. Đối với ống kính có chiều dài tiêu điểm không đổi, việc tăng đường kính chùm tia thô cũng làm giảm cả đường kính điểm và độ sâu tiêu điểm.

Do đó, để cho phép so sánh giữa các laser có đường kính chùm tia khác nhau, chúng tôi sử dụng hệ số gọi là số tiêu điểm f, là tiêu cự F, chia cho đường kính chùm tia thô tới, D.

Các yêu cầu đối với việc cắt như sau:

– ật độ công suất cao và do đó kích thước điểm tập trung nhỏ- Chiều sâu tiêu điểm dài để gia công vật liệu dày hơn với dung sai hợp lý để thay đổi vị trí tiêu điểm.

Một điều duy nhất cần cân nhắc khác là tiêu cự càng ngắn, ống kính càng gần phôi và do đó có nhiều khả năng bị hư hỏng do bắn tung tóe trong quá trình cắt.

Trên thực tế, có thể tối ưu hóa độ dài tiêu cự cho từng độ dày vật liệu, nhưng điều này sẽ đòi hỏi thời gian thiết lập bổ sung khi thay đổi từ công việc này sang công việc khác, điều này sẽ phải được cân bằng với tốc độ tăng lên. Trên thực tế, tránh được việc thay đổi ống kính và sử dụng tốc độ cắt bị ảnh hưởng, trừ khi một công việc cụ thể có yêu cầu đặc biệt.

Xem thêm: