Khả năng gia công kim loại bằng máy khắc laser

202

Nếu bạn quan tâm đến công nghệ laser, chắc chắn bạn sẽ thấy được ứng dụng tuyệt vời của nó trong gia công cắt khắc. Với máy khắc laser, việc gia công trên các chất liệu khác nhau trở nên dễ dàng hơn bao giờ hết, mang đến các sản phẩm đạt chuẩn kỹ thuật, đa dạng mẫu mã và kiểu dáng.

Phần lớn các máy cắt laser trên thị trường hiện nay đều sử dụng laser CO2 hoặc laser Nd:YAG. Hai nguồn laser này có nguyên lý tương tự nhau. Tuy nhiên, với cùng một máy laser, khi gia công trên các chất liệu kim loại sẽ khác với gia công trên phi kim, đặc biệt là tốc độ cắt khắc sẽ khác nhau. Vậy khác nhau như thế nào?

Nguyên lý cắt khắc laser

Nguyên lý cơ bản của quá trình cắt bằng tia laser, sử dụng máy laser có thể được tóm lược một cách dễ hiểu như sau:

Nguyên lý cắt bằng laser
Nguyên lý cắt bằng laser

Sơ đồ nguyên lý cắt bằng tia laser.

  • Một chùm tia năng lượng cao được sinh ra bởi máy laser nhờ hệ thống thấu kính sẽ được tập trung lên bề mặt chi tiết gia công.
  • Chùm tia năng lượng này đốt nóng vật liệu và tạo nên một vùng vật liệu nóng chảy cục bộ, có đường kính nhỏ hơn 0,5mm.
  • Một dòng khí có áp lực cao, đồng trục với chùm tia laser sẽ đẩy phần vật liệu nóng chảy ra khỏi vùng gia công bởi .
  • Vùng vật liệu bị nóng chảy cục bộ sẽ được di chuyển dọc theo bề mặt chi tiết theo một quỹ đạo, sinh ra vết cắt khắc. Nhờ hệ thống gương CNC hoặc chuyển động cơ khí tấm vật liệu theo hai phương X-Y trên bàn máy CN mà chuyển động này được thực hiện bằng cách di chuyển chùm tia laser hội tụ.

Xem thêm:

Máy khắc laser kim loại

Với máy khắc laser kim loại có thể cắt một dải rộng kim loại. Cắt kim loại bằng công nghệ laser đòi hỏi chùm laser mật độ năng lượng cao truyền năng lượng vào vùng cắt nhanh hơn lượng nhiệt truyền ra ngoài. Thêm vào đó là dòng khí hỗ trợ sẽ đẩy kim loại nóng chảy ra khỏi vùng cắt.

Nhôm rất khó cắt bằng laser bởi nhôm làm phản xạ một lượng lớn tia laser và lượng nhiệt truyền vào chi tiết lớn với tốc độ nhanh. Nếu điều chỉnh tiêu cự tia laser không đúng thì có thể chùm tia bị phản xạ trở lại hệ thống phun, làm hư hỏng các bộ phận quang học. Nhưng đồng nguyên chất còn khó gia công hơn so với nhôm rất nhiều.

Thép cac-bon là loại vật liệu kim loại dễ cắt khắc bằng laser nhất. Các loại thép hợp kim thấp có điều kiện cắt tương tự như thép cac-bon. Hàm lượng hợp kim trong thép tăng thì quá trình cắt trở nên khó khăn hơn. Với thép có hàm lượng vonfram cao thì tốc độ cắt khắc khá chậm và có xỉ.

Tốc độ cắt kim loại
Các tốc độ cắt kim loại không chứa sắt của laser CO2 và Nd:YAG

Các hợp kim đồng cũng tương tự như nhôm khi cắt bằng máy laser. Các hợp kim nền co-ban có độ cứng cao, có tính chịu nhiệt cao, chống mài mòn tốt. Nhưng lại rất dễ được cắt bởi laser. Tuy nhiên bạn cũng cần phải xem xét các vết nứt tế vi sinh ra trên bề mặt chi tiết khi cắt khắc bằng laser.

Titan và hợp kim của nó có phản ứng với oxy và nitơ để tạo thành các thành phần giòn trên các cạnh cắt khắc. Điều kiện này không thể chấp nhận được đối với các chi tiết sử dụng trong hàng không và y học làm bằng titan. Nếu cần thiết có thể dùng các loại khí trơ như argon để vết cắt chất lượng tốt hơn.

Một số dòng máy laser tại An Khánh
Một số dòng máy laser tại An Khánh

Bề rộng và chất lượng của vết cắt, các phụ phẩm (như xỉ)  phụ thuộc vào sự lựa chọn tia, chất lượng tia, năng lượng phân bố và cách di chuyển khi gia công. Một điều dễ thấy là độ sâu cắt sẽ tỉ lệ thuận với năng lượng cắt và tỉ lệ nghịch với tốc độ cắt khắc. Như vậy năng lượng cắt gấp đôi thì sẽ tạo ra chiều sâu cắt gấp đôi.

Khi dùng máy cắt laser, một thông số quan trọng đó là bề rộng vết cắt thông thường bằng hoặc lớn hơn tia laser một chút, việc điều khiển tia laser là rất quan trọng. Bề rộng đường cắt là hàm số của các yếu tố như chất lượng tia, vị trí tiêu điểm, tiêu điểm, áp suất khí đến không gian và tốc độ cắt khắc.

Hy vọng với thông tin trên bạn hiểu rõ hơn về khả năng cắt khắc trên kim loại khi sử dụng máy khắc laser, máy khắc kim loại mini. Nếu bạn có nhu cầu mua máy khắc laser, cần tư vấn lựa chọn máy laser thì liên hệ với An Khánh nhé!

BÌNH LUẬN