Hiện nay, cắt laser là một trong các hình thức gia công phổ biến trong ngành cơ khí. Cắt laser là gì? Công nghệ này có những ưu điểm gì? Nếu bạn đang tìm hiểu về lĩnh vực gia công cơ khí mà cụ thể là gia công kim loại tấm. Hãy đọc ngay bài viết này của Alpha Tech để hiểu hơn về công nghệ này nhé.
Mục lục bài viết
- 1 Cắt laser là gì?
- 2 Cắt Laser diễn ra như thế nào?
- 3 Các vật liệu có thể cắt bằng laser
- 4 Đánh giá ưu nhược điểm của việc cắt laser
- 5 Ứng dụng của công nghệ cắt laser
- 6 Quy trình cắt bằng tia laser
- 7 Lời khuyên dành cho bạn
Cắt laser là gì?
Thực chất cắt laser là một quy trình gia công bằng nhiệt ứng dụng tia laser để cắt, khắc vật liệu. Từ đó, tạo thành những chi tiết thiết kế có hoa văn, mẫu mã đa dạng. Công nghệ gia công bằng tia laser được áp dụng để cắt nhiều loại vật liệu khác nhau như giấy, vải, thủy tinh, gốm, kim loại, đá quý, silicon, nhựa…
Đối với lĩnh vực cơ khí, công nghệ laser ra đời đã trở thành một bước tiến lớn. Đây được xem là công nghệ tiên tiến bậc nhất hiện nay. Việc ứng dụng cắt laser trong gia công góp phần tạo nên những chi tiết đa dạng, tinh xảo, đẹp mắt. Từ đó sử dụng vào các ngành công nghiệp như thiết kế chế tạo máy, gia dụng, điện tử, y học, hàng không vũ trụ, quốc phòng, ô tô và nhiều lĩnh vực khác trong cuộc sống.
Xem thêm: Tia laser và lịch sử phát triển công nghệ cắt laser kim loại
Cắt Laser diễn ra như thế nào?
Nguyên lý cơ bản của công nghệ gia công cắt laser là gì?
Như đã nói ở trên, công nghệ gia công cắt laser kim loại thực chất là một quy trình gia công bằng nhiệt.
Các tia laser được tạo từ nguồn laser còn gọi là buồng cộng hưởng. Thông qua gương phản xạ hoặc các thấu kính hội tụ có năng lượng rất cao trên một đường kính rất nhỏ sẽ làm nóng chảy và cắt các vật liệu mà nó tiếp xúc. Một chùm tia laser có đường chỉ từ 0,1 đến 0,3mm. Công suất nằm trong khoảng từ 1 đến 3 KW. Công suất này có thể điều chỉnh bằng máy sao cho phù hợp với vật liệu cần cắt cũng như độ dày của vật liệu đó. Sau đó, nhờ vào dòng khí có áp lực cao được đưa vào sau đó. Dòng khí này có thể là khí nén, Nito, CO2 hoặc O2, phần kim loại bị nóng chảy sẽ bị đẩy ra khỏi vùng cần gia công. Từ đó tạo thành vết cắt laser.
Trước đây phương pháp gia công bằng tia laser được xem là không lý tưởng cho nhôm, đồng. Bởi những kim loại này có tính dẫn nhiệt mạnh và khả năng phản xạ sáng lớn. Tuy nhiên từ khi công nghệ Laser Fiber ra đời việc cắt các kim loại sáng màu đã trở nên đơn giản và dễ thực hiện hơn bao giờ hết.
Xem thêm: 8 diễn đàn cơ khí tại Việt Nam dành cho người đam mê.
Cơ chế chính trong quy trình tạo ra sản phẩm cắt laser
Để thực hiện được việc cắt laser cần có các loại máy cắt laser phù hợp với vật liệu cần cắt. Các máy này đều dựa trên các cơ chế cắt chính giống nhau. Điều này giúp chúng có thể dễ dàng cắt được bất cứ vật liệu gì. Các cơ chế cắt chính bao gồm:
Ngọn lửa – phản ứng bốc cháy
Khí hỗ trợ cho phản ứng bốc cháy là oxy. Nó được thổi vào rãnh ở mức áp suất cao. Lúc này, các vật liệu nóng sẽ phản ứng với oxy và bắt đầu đốt cháy, oxy hóa. Phản ứng này sản xuất ra nhiều năng lượng và để hỗ trợ cho quá trình làm việc của tia laser.
Hợp nhất cắt/ nóng chảy và thổi
Lúc này, máy cắt sẽ sử dụng một loại khí trơ (thường thấy nhất là ni tơ, Argon hoặc khí nén). Các khí này được đẩy vào để thổi vật liệu nóng chảy ra khỏi rãnh. Từ đó, làm giảm thiểu năng lượng sử dụng trong quá trình cắt laser. Đồng thời tạo mạch cắt đẹp, sáng bóng, sắc nét và không bị cháy cạnh đáp ứng được trong các ngành công nghiệp đòi hỏi chất lượng cao
Cắt từ xa
Một chùm tia laser cường độ cao được sử dụng để cắt vật liệu. Nó khiến một phần vật liệu bị loại bỏ ra khỏi khu vực hoạt động cắt của máy mà không cần tiếp xúc trực tiếp đầu cắt của máy lên vật liệu. Giúp giảm tác động nhiệt lên các vùng khác trên bề mặt vật liệu. Đễ dàng gia công các tấm kim loại mỏng mà không làm hỏng cấu trúc vật liệu. Từ đó làm tăng hiệu suất do giảm được thời gian và chi phí sửa chữa sau gia công.
Xem thêm: TOP 10 khu chợ bán đồ cơ khí nổi tiếng nhất ở Hà Nội.
Các thành phần quan trọng nhất của máy cắt laser là gì?
Để cắt các vật liệu bằng laser thì cần phải có máy cắt laser hoặc các máy cắt laser CNC. Một máy gia công cắt laser thường bao gồm 3 thành phần chính: Bộ cộng hưởng laser, đầu cắt laser và khoảng cách vòi phun.
Bộ cộng hưởng laser
Chùm tia laser phát ra từ bộ cộng hưởng cùng một ống thủy tinh kín khí và 2 chiếc gương (thấu kính) được lắp đặt đối diện nhau một cách khéo léo. Trong ống thủy tinh chứa đầy khí. Các khí này được kích hoạt bằng đi ốt hoặc phóng điện để phát ra năng lượng dưới dạng ánh sáng.
>>Xem thêm: Khí hỗ trợ trong cắt laser là gì? Nên chọn loại khí cắt nào
Đầu cắt laser
Ánh sáng laser được hỗ trợ điều chỉnh hướng bởi những chiếc gương được lắp đặt khéo léo. Gương cần đặt ở những vị trí đảm bảo nó có thể chạm tới đầu cắt.
Chùm tia laser đi tới đầu cắt. Nó sẽ đi qua một thấu kính cong sau đó phóng to, hội tụ tập trung tại một điểm. Chính trong đó, tia laser sẽ trở thành một chùm năng lượng có thể dễ dàng cắt khắc bất cứ vật liệu nào.
Các chùm tia laser hội tụ sẽ đi qua một vòi dẫn trước khi chạm đến vật liệu. Cùng lúc đó, các khí nén cũng dẫn ra ngoài thông qua các vòi dẫn. Các vòi dẫn này sẽ được gắn vào hệ thống cơ học để thực hiện những chuyển động phù hợp trong một khu vực nhất định. Sao cho tiêu điểm của ống kính cắt bắt buộc nằm trên bề mặt của vật liệu cần cắt.
Khoảng cách vòi phun
Tại bất kỳ thời điểm nào, khoảng cách giữa vật liệu và vòi phun cần duy trì độ chính xác. Nó giúp xác định được tiêu điểm một cách an toàn và cho chất lượng cắt tốt nhất.
Thông thường, việc thay đổi tiêu điểm có thể ít nhiều tác động tới chất lượng của vòi phun cũng như thành phẩm. Một số biến đổi khác còn ít nhiều tác động đến cường độ hoạt động cũng như chất lượng của tia laser phát ra từ máy cắt.
Các vật liệu có thể cắt bằng laser
Tia laser có thể cắt mọi loại vật liệu từ kim loại đến phi kim. Đối với gia công kim loại, máy cắt laser có thể cắt laser inox, cắt laser sắt, thép cacbon, đồng, nhôm dày từ 2mm đến 50mm. Tuy nhiên đối với mỗi loại vật liệu thì khả năng gia công bằng tia laser là khác nhau.
Sắt, thép cacbon và thép không gỉ (inox) là loại vật liệu kim loại dễ cắt nhất bằng laser. Các loại thép hợp kim như AISI 4140, 8620, SUS304, SS304, SUS201… có thể cắt với độ dày lên đến 20mm. Hàm lượng hợp kim trong thép tăng thì quá trình cắt trở nên khó khăn hơn (tốc độ cắt chậm và có xỉ).
Nhôm, đồng nguyên chất rất khó cắt bằng laser vì nhôm, đồng làm phản xạ một lượng lớn tia laser. Lượng nhiệt truyền vào chi tiết đồng, nhôm khi cắt lớn và nhanh. Mà đồng và nhất là nhôm không chịu được nhiệt độ cao, rất dễ bị bẻ cong. Nếu điều chỉnh tiêu cự tia laser không đúng thì chùm tia laser sẽ bị phản xạ trở lại hệ thống phun gây hư hỏng các bộ phận quang học. Tuy nhiên, không phải vì thế mà không thể cắt laser nhôm hay cắt laser đồng. Với công nghệ cắt bằng Laser fiber hoặc laser YAG, có thể cắt đồng, nhôm bề dày từ 1.5mm đến 20mm với tốc độ 2.5m/p.
Đánh giá ưu nhược điểm của việc cắt laser
Ưu điểm cắt laser là gì?
- Vật liệu đa dạng. Tất cả các loại vật liệu thường được sử dụng trong công nghiệp như thép, tôn, inox và cả kim loại màu cho tới các vật liệu phi kim như thủy tinh, gỗ hoặc gốm sứ – đều có thể được cắt bằng tia laser một cách an toàn và chất lượng. Công cụ này có thể cắt các tấm kim loại khác nhau từ 0,5-30 mm. Phạm vi xử lý phôi rộng lớn giúp Laser trở thành công nghệ số 1 trong những công cụ cắt phục vụ nhiều ứng dụng đa dạng trong ngành gia công kim loại và phi kim.
- Dung sai cắt laser nhỏ. Độ chính xác cao.
- Biên dạng tùy ý,
- Tốc độ vận hành cao cho năng suất sản xuất, chế tạo lớn.
- Giá cả phải chăng, rẻ hơn so với các phương pháp cắt khác khi cắt với khối lượng lớn.
- Có khả năng tương thích với những vật liệu đa dạng.
- Không gây ô nhiễm môi trường.
- Rãnh cắt chất lượng cao với xung laser cực ngắn. Chiều rộng của rãnh được cắt bằng công nghệ laser rất mảnh, hẹp hơn so với những phương thức khác. Cho chất lượng tốt, bề mặt đẹp, mịn không cần phải làm sạch mặt cắt sau gia công.
Nhược điểm của cắt laser là gì?
- Tiêu thụ nhiều năng lượng khi hoạt động, thực hiện quy trình cắt.
- Những vật liệu dày, đặc thù sẽ khó thực hiện cắt bằng máy laser.
- Có nguy cơ làm cháy cạnh vật liệu trong quá trình cắt nếu không biết cách sử dụng và điều khiển chùm tia laser.
Xem thêm: Cắt CNC là gì? Việc này được thực hiện như thế nào?
Ứng dụng của công nghệ cắt laser
Nói chung, cắt laser là một dịch vụ giá trị gia tăng giúp bạn gia công cắt, khắc nhiều loại vật liệu. Chưa bao giờ việc cắt các loại vật liệu từ kim loại cho đến phi kim lại có thể dễ dàng như vậy. Một trong những lợi thế của việc sử dụng công nghệ cắt laser là:
- Không sợ làm hỏng cấu trúc phân tử của vật thể.
- Gia công nhanh chóng nhiều loại vật liệu.
- Bề mặt cắt có chất lượng cao, nhẵn bóng, sắc nét
- Không cần phải mất nhiều công sức để thực hiện các thao tác làm sạch bề mặt cắt gọt.
Chính vì vậy cắt laser được ứng dụng rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực:
- Lĩnh vực xây dựng: Gia công cắt làm lan can thép, lam chắn nắng, hệ thống kèo cột kết cấu, bản lề, họa tiết trang trí…
- Ô tô: Gia công khung thép, linh kiện vỏ ngoài, và các chi tiết xe hơi
- Sản xuất cơ khí: Cắt chi tiết máy, linh kiện, cắt tấm kim loại thành các chi tiết để gia công vỏ tủ điện, vỏ máy…
- Gia dụng, nội thất: Quá rõ ràng là bạn có thể liệt kê được rất rất nhiều sản phẩm cần phải được gia công cắt laser. Ví du như: tủ, tủ bếp, bản lề cửa, giá kệ sắt inox, cầu thang lan can…
Ngoài ra còn rất nhiều ngành công nghiệp ứng dụng công nghệ gia công laser. Các ngành công nghiệp này có thể kể đến như: công nghệ cắt laser các tấm thẻ vi mô, điện tử, thiết bị y tế, hàng không vũ trụ, quân sự và quốc phòng, thông tin liên lạc, hệ thống ống nước và điều hòa không khí…
Quy trình cắt bằng tia laser
Công nghệ cắt bằng tia laser dựa trên sự tương tác giữa chùm tia laser và phôi. Để thực hiện an toàn và chính xác quy trình này, nhiều bộ phận cùng dụng cụ hỗ trợ sẽ được sử dụng trong suốt quá trình cắt thông qua các bước:
Bước 1: Thấu kính và gương quang học giúp các chùm tia laser hội tụ tại điểm cần xử lý.
Bước 2: Tia laser có vai trò tiếp xúc làm phôi nóng chảy hoặc bay hơi.
Bước 3: Khí cắt thoát ra từ vòi phun đồng trục với tia laser sẽ thổi vật liệu đã nóng chảy ra khỏi rãnh cắt.
Tùy theo thuộc theo công nghệ cắt kiểu đốt cháy hay công nghệ cắt nung chảy, khí được đưa vào sẽ là O2 hoặc N2, Argon. Từ đó quyết định đến chất lượng mạch cắt của sản phẩm.
Lời khuyên dành cho bạn
Với những thông tin trong bài viết này, bạn đã hiểu cắt laser là gì. Và hiểu được vì sao đây là một trong những phương thức cắt, gia công tốt nhất hiện nay.
Tuy nhiên, việc sở hữu một chiếc máy cắt laser cũng như sử dụng nó một cách hiệu quả không phải việc đơn giản. Phương thức dành cho bạn nếu như đang có nhu cầu cắt kim loại là nên sử dụng dịch vụ cắt laser kim loại tại những cơ sở uy tín.
Nếu bạn muốn tìm hiểu hoặc cần gia công cắt laser, hãy liên hệ ngay với Alpha Tech ngay hôm nay. Với nhiều năm kinh nghiệm trong lĩnh vực gia công kim loại, chúng tôi sẽ giúp bạn có được những gì mình cần.
Thông tin liên hệ Alpha Tech:
- Địa chỉ: Lô 3 – Khu công nghiệp Di Trạch – Hoài Đức – Hà Nội – Việt Nam.
- Số điện thoại: 0902 132 912 – 024 3200 8308
- Email: Kinhdoanh@alpha-tech.vn – Lamnn@alpha-tech.vn
