Hiện nay công nghệ cắt kim loại bằng tia laser là loại hình công nghệ gia công tấm phổ biến, được ứng dụng rộng rãi trong chế tạo, gia công cơ khí.
>> Xem bài trước: Gia công laser là gì?
Cắt kim loại bằng laser là gì?
Năng lượng của tia laser được hấp thụ bởi mặt phẳng của kim loại được gia công và năng lượng này sẽ được chuyển vào vùng cắt dưới dạng nhiệt, năng lượng này sẽ gia tăng nhiệt độ tới điểm nóng chảy và bay hơi.
Một dòng khí có áp suất cao được thổi vào vùng cắt để thổi kim loại nóng chảy và hơi kim loại ra khỏi vùng nóng chảy.
Di chuyển tia laser dạng liên tục hay dạng xung dọc theo một quỹ đạo ta sẽ nhận được một vết cắt.
Đó chính là nguyên lý cơ bản của cắt kim loại bằng laser.
Các thông số ảnh hưởng khi cắt bằng laser
Bề rộng của vết cắt, chất lượng của cạnh cắt, các phụ phẩm (như xỉ) tập trung phụ thuộc vào sự lựa chọn tia laser cắt kim loại, chất lượng tia, năng lượng phân bố và kiểu di chuyển gia công (tia di chuyển, phôi di chuyển, hay kết hợp sự di chuyển của cả hai).
Độ sâu cắt
Một điều dễ thấy là: độ sâu cắt tỉ lệ thuận với năng lượng cắt và tỉ lệ nghịch với tốc độ cắt. Như vậy năng lượng cắt gấp đôi sẽ tạo ra chiều sâu cắt gấp đôi.
Do vậy bề dày cắt kim loại bằng laser là hàm số của năng lượng cắt, tốc độ cắt và yêu cầu của chất lượng cắt.
Khí cắt
Dòng khí nén thổi vào thường là oxy. Nhờ dòng khí này mà hệ số phản xạ của bề mặt kim loại giảm xuống. Hơn nữa, khi bề mặt đạt đến trạng thái nhiệt độ cao, oxy sinh ra phản ứng tỏa nhiệt, thúc đẩy quá trình cắt. Khí nén thổi phần kim loại đã bốc hơi và ngay cả plasma ra khỏi khu vực cắt gọt, tạo điều kiện cho quá trình cắt xảy ra dễ dàng, bề mặt vết cắt sạch. Để cho quá trình cắt kim loại bằng tia laser đạt hiệu quả cao thì dòng khí thổi vào phải tạo thành dòng lên khu vực gia công với kích thước lớn hơn vết chùm tia laser một ít.
Dòng oxy áp suất thấp tạo ra phản ứng tự cháy gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng vết cắt.
Trong một số trường hợp, tùy thuộc vào vật liệu chi tiết gia công mà người ta sử dụng khí trơ thay cho oxy. Khí này không tạo phản ứng cháy để gia nhiệt cho quá trình nhưng vẫn có các chức năng như đã đề cập ở trên.
Thông thường người ta sử dụng oxy, ni tơ, argon để cắt tấm mỏng. Dùng khí heli để cắt titan, khí trơ áp suất cao để cắt thép không gỉ và nhôm.
>> Xem thêm: Cấu tạo bộ van khí ni tơ
Bề rộng vết cắt
Khi cắt kim loại bằng laser, một thông số quan trọng là bề rộng vết cắt thông thường bằng hoặc lớn hơn tia laser một chút, nên việc điều khiển tia laser rất quan trọng. Bề rộng đường cắt là hàm số của các yếu tố như chất lượng tia, tiêu điểm, vị trí tiêu điểm, áp suất khí đến không gian và tốc độ cắt. Bề rộng vết cắt điển hình là 0.2mm, trong khi cắt bằng oxy-axetylen là 3mm.
Các bề rộng cắt điển hình khi cắt bằng laser CO2
| Vật liệu | Chiều dày (mm) |
Bề rộng vết cắt (mm) |
| Thép Cacbon | 1,5 | 0,05 |
| Thép Cacbon | 2,25 | 0,12 |
| Thép Cacbon | 3,12 | 0,20 |
| Thép Cacbon | 6,25 | 0,30 |
| Nhôm | 2,25 | 0,25 |
| Chất dẻo | < 4,0 | 2 lần đường kính tia |
Trên đây là nguyên lý cắt kim loại bằng tia laser và các thông số ảnh hưởng cơ bản. Hy vọng bài viết cung cấp cho bạn những thông tin hữu ích.
>> Xem thêm Thương hiệu Máy cắt kim loại bằng tia laser uy tín
Mọi vấn đề liên quan đến gia công cắt laser, các bạn vui lòng bình luận phía dưới bài viết hoặc liên hệ chúng tôi, blog Kỹ thuật vật liệu sẽ đồng hành giải đáp cùng các bạn.