Các phương pháp cắt CNC thép tấm ( P3 ) - Cắt Laser

1. Giới thiệu về tia Laser và các ứng dụng của tia Laser

Tia Laser ngày nay đang được sử dụng rộng rãi với rất nhiều ứng dụng đặc biệt các ứng dụng trong Y khoa, chế tạo công nghệ nano hay trong chính đời sống thường ngày như công nghệ chiếu sáng....v...v.

Bài này chúng ta sẽ tìm hiểu một chút về công nghệ Laser và ứng dụng cho việc cắt gia công CNC kim loại như sắt hay các hợp kim của nó.

Tìm hiểu thêm các phương pháp cắt khác tại link dưới :

Phần 1 : Các phương pháp cắt CNC thép tấm ( P1 ) - Cắt Ô-xy khí gas

Phần 2 : Các phương pháp cắt CNC thép tấm (P2) - Phương pháp cắt Plasma

Phần 4 : Các phương pháp cắt CNC thép tấm ( P4 ) - Cắt bằng tia nước - Waterjet

Định Nghĩa Laser : Từ "laser" được đặt ra từn những mẫu tự đầu tiên của cụm từ khoa học dài. Hai mẫu tự đầu tiên là "sự khuếch đại ánh sáng" (Light Amplication). Ba mẫu tự tiếp theo là viết tắt của cụm từ "phát động sự bức xạ do kích thích" (Stimulated Emission of Radiation). ( Trích : https://vi.wikipedia.org )

tất cả các tia sáng của chùm tia laser đều có cùng bước sóng ( Khoảng cách giữa hai đỉnh sóng có giá trị bằng nhau ). Khi các tia sáng có cùng bước sóng chúng sẽ hỗ trợ nhau và trở nên mạnh hơn rất nhiều. Do đó, tia laser có năng lượng cực kỳ mạnh. Tia laser là sự kết hợp của rất nhiều các ti sáng có cường độ bé nhưng có cùng một bước sóng để tạo thành một chùm tia sáng mạnh hơn.

Có nhiều loại laser khác nhau, có thể ở dạng hỗn hợp khí

Laser khí He-Ne : Sử dụng trong quang phổ học, công nghệ đọc mã vạch, cân chỉnh, miêu tả quang học ..v..v.

Laser khí ion Argon : Sử dụng nhiều trong y học, chữa trị mắt và làm tấm in thạch bản, đâ cũng là tia sử dụng làm nguồn kích thích các tia laser khác.

Laser khí CO2 : sử dụng trong công nghiệp hàn cắt cơ khí, CNC chạm khắc.

Trong đó, đối với ngành vật liệu cơ khí hay trong ngành chạm khắc CNC Laser khí CO2 là loại laser được biết đến nhiều nhất và được sử dụng rất rộng rãi trong các máy cắt Laser CO2, tia laser từ khí CO có bước sóng 2.6 đến 4 μm và 4.8 đến 8.3 μm.

2. Nguyên lý hoạt động của máy cắt Laser CO2

Các máy cắt Laser có mặt trên thị trường hiện nay đều sử dụng cùng một loại khí là laser CO2 hoặc laser Nd:YAG với nguyên lý tương tự nhau.

Chúng ta sẽ đi tìm hiểu nguyên lý hoạt động của máy cắt Laser CNC 

2.1 Nguyên lý hoạt động của máy cắt bằng tia Laser

Một chùm tia có năng lượng cao được sinh ra bởi nguồn phát tia laser sẽ chiếu tập trung điểm lên bề mặt vật liệu phôi chi tiết gia công, quyas trình này được điều khiển bằng một thấu kính.

Chùm tia này làm nóng phôi vật liệu đến nhiệt độ nóng chảy vật liệu và sẽ tạo ra một vùng bị nóng chảy ở thể lỏng, nhưng kích thước của vùng nóng chảy này là rất bé, thông thường nó có kích thước dưới khoảng 0.5 mm.

Sử dụng một vòi khí đồng trục với chùm tia, xối thẳng vào vùng nóng chảy, đẩy vật chất nóng chảy ra khỏi bản phôi, không những vậy một số phôi kim loại, dòng khí này có có tác dụng đẩy nhanh quá trình cắt bằng tác động hóa học hay lý học của nó với vật liệu.

Máy cắt Laser CNC di chuyển hệ thống chùm tia Laser bằng hệ thống gương CNC hoặc chuyển động cơ khí tấm thép ở dưới tia Laser. Hoặc sử dụng cả hai dịch chuyển gương CNC và dịch chuyển tấm thép cơ khí này theo hai phương đối nghịch nhau. Khi đó chùm tia Laser sẽ tạo ra các vùng nóng chảy dọc theo quỹ đạo di chuyển của gương CNC và phôi cắt, cùng với đó tia khí sẽ đẩy vật chất nóng chảy khỏi bề mặt cắt, tạo ra đường cắt hoàn hảo cho vật liệu.

2.2 Ứng dụng trong cắt thép và cắt vật liệu của máy cắt tia Laser Co2

Sử dụng máy cắt Laser phù hợp với thép thông thường có độ dày đến khoảng 31,75mm. Từ  25,4mm trở lên, mọi thông số cần đảm bảo đúng để qui trình cắt được ổn định, bao gồm vật liệu (lớp thép tia laser), độ tinh khiết của khí gas, ống phun và chất lượng chùm tia.

Laser không phải là qui trình cắt nhanh, bởi đó cũng chỉ là một quá trình sử dụng lượng nhiệt tập trung của chùm tia Laser gia nhiệt trên thép thay vì đốt cháy. Do đó tốc độ bị hạn chế bởi phản ứng hóa học giữa sắt và Ô-xi. Tuy nhiên cắt Laser là một qui trình cắt vô cùng chính xác. Nó tạo ra rãnh cắt rất hẹp do đó có thể cắt theo những đường nét rất chính xác và đục ra những lỗ nhỏ theo ý muốn. Chất lượng cạnh cắt rất tốt, hạn chế tối đa răng cưa, cạnh cắt vuông vắn và loại bỏ hoàn toàn xỉ bám.

Máy cắt Laser CNC hãng Mazak

Ngoài cắt thép ra, ứng dụng của máy cắt Laser Co2 còn cắt được rất nhiều vật liệu khác :

Bảng chỉ số cắt vật liệu

Bình luận