Các thông số quá trình cắt laser được xác định như thế nào?

Cắt laser là một công nghệ tiên tiến sử dụng chùm tia laser mật độ năng lượng cao thay vì các công cụ cắt cơ học truyền thống. Nó mang lại những lợi thế đáng kể—chẳng hạn như độ chính xác cao, tốc độ cắt nhanh, tính linh hoạt trong thiết kế, tiết kiệm vật liệu thông qua việc lồng tự động, các cạnh cắt mịn và chi phí xử lý thấp—và đang dần cải tiến hoặc thay thế thiết bị cắt kim loại truyền thống. Do các bộ phận cơ khí của đầu cắt laser không tiếp xúc trực tiếp với phôi nên bề mặt không bị trầy xước trong quá trình vận hành.

Từ góc độ vật lý và xử lý vật liệu, cắt laser mang lại những ưu điểm khác biệt: tốc độ cắt cao, các cạnh mịn và đều (thường loại bỏ nhu cầu xử lý thứ cấp), vùng ảnh hưởng nhiệt tối thiểu (HAZ) và biến dạng vật liệu không đáng kể. Quá trình này tạo ra một đường cắt hẹp (thường từ 0,1 mm đến 0,3 mm) và dẫn đến các cạnh không bị ứng suất cơ học hoặc các vệt cắt. Khi kết hợp với lập trình CNC, quy trình này đảm bảo độ chính xác và độ lặp lại cao mà không làm hỏng bề mặt vật liệu; nó có thể thực hiện các mẫu 2D phức tạp và đặc biệt phù hợp để cắt các tấm lớn, mang lại giải pháp thay thế cực kỳ tiết kiệm và hiệu quả về thời gian giúp loại bỏ nhu cầu phát triển khuôn.

Hệ thống cắt laser chủ yếu bao gồm các mô-đun lõi, bao gồm nguồn laser, hệ thống phân phối chùm tia, hệ thống điều khiển chuyển động CNC, đầu cắt điều chỉnh độ cao tự động, bệ làm việc và hệ thống hỗ trợ khí áp suất cao. Trong quá trình xử lý thực tế, nhiều thông số ảnh hưởng chung đến chất lượng và hiệu quả cắt. Một số thông số này được xác định bởi các thông số kỹ thuật vốn có của tia laser và bản thân máy công cụ, trong khi các thông số khác có thể thay đổi và yêu cầu điều chỉnh động dựa trên các điều kiện xử lý cụ thể. Sau đây là sáu thông số quy trình chính xác định chất lượng cắt laser:

1. Chế độ chùm tia

Chế độ chùm tia là yếu tố vốn có quan trọng quyết định chất lượng cắt. Chế độ cơ bản (còn được gọi là chế độ Gaussian hoặc TEM00) là chế độ lý tưởng để cắt; nó có tính năng phân bổ năng lượng Gaussian và khả năng lấy nét tuyệt vời, thường thấy ở các tia laser công suất thấp (dưới 1 kW). Ngược lại, chùm tia đa chế độ bao gồm hỗn hợp các chế độ bậc cao hơn. Ở cùng mức công suất, chùm tia đa chế độ thể hiện khả năng lấy nét kém hơn và phân bổ năng lượng phân tán hơn, dẫn đến khả năng cắt và chất lượng cắt kém hơn so với laser đơn chế độ (chế độ cơ bản).

2. Công suất laze

Công suất laser cần thiết để cắt phụ thuộc chủ yếu vào các tính chất vật lý của vật liệu (chẳng hạn như độ phản xạ và độ hấp thụ), độ dày của nó và tốc độ cắt mục tiêu. Công suất laser ảnh hưởng đáng kể đến độ dày cắt, tốc độ cắt và chiều rộng rãnh cắt. Nói chung, việc tăng công suất laser cho phép cắt các vật liệu dày hơn và đạt được tốc độ cao hơn, mặc dù nó cũng có xu hướng tăng độ rộng rãnh cắt.

[Phản ánh quá trình]

Trong quá trình sản xuất thực tế của mình, bạn đã bao giờ gặp phải vấn đề trong đó—khi theo đuổi tốc độ cao hơn—công suất tăng lên, dẫn đến vết cắt quá rộng hoặc bị cháy quá mức khi cắt các tấm mỏng? Chúng tôi khuyến khích bạn xem lại biểu đồ so sánh công suất và độ dày cho thiết bị hiện tại của bạn để xem liệu có chỗ nào cần tối ưu hóa hay không.

3. Vị trí tiêu điểm

Việc kiểm soát vị trí tiêu điểm ảnh hưởng trực tiếp đến chiều rộng vết cắt và độ nhám của bề mặt cắt. Dựa trên kinh nghiệm xử lý chuyên nghiệp, tiêu điểm thường được đặt ở khoảng một phần ba độ dày vật liệu bên dưới bề mặt. Ở vị trí này, độ sâu cắt thường được tối đa hóa trong khi độ rộng rãnh cắt được giảm thiểu, mang lại mặt cắt vuông góc lý tưởng và chất lượng cắt cao.

4. Tiêu cự

Việc lựa chọn tiêu cự đòi hỏi sự cân bằng dựa trên độ dày vật liệu. Khi cắt các tấm thép dày hơn, một chùm tia có tiêu cự dài hơn được sử dụng để đạt được độ sâu tiêu cự lớn hơn, từ đó đảm bảo độ vuông góc tốt qua độ dày của vật liệu. Tuy nhiên, tiêu cự dài dẫn đến đường kính điểm lớn hơn và mật độ năng lượng giảm, dẫn đến tốc độ cắt chậm hơn; do đó, công suất laser cao hơn thường được yêu cầu để duy trì tốc độ cắt cụ thể. Ngược lại, khi cắt các tấm mỏng thì nên dùng chùm tia có tiêu cự ngắn hơn; điều này tạo ra đường kính điểm nhỏ hơn và mật độ năng lượng cao hơn, cho phép tốc độ cắt cực nhanh.

5. Khí hỗ trợ

Việc lựa chọn khí hỗ trợ và kiểm soát áp suất của nó đóng vai trò quyết định trong thành phần của lưỡi cắt và sự hình thành cặn. Ví dụ, oxy (O2) thường được sử dụng làm khí hỗ trợ khi cắt thép có hàm lượng carbon thấp. Điều này tận dụng phản ứng đốt cháy tỏa nhiệt mạnh giữa sắt và oxy làm nguồn nhiệt phụ trợ để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình cắt, mang lại tốc độ cắt cao và chất lượng cạnh tuyệt vời—đặc biệt là đường cắt chất lượng cao không có xỉ. Áp suất khí hỗ trợ phải được xác định bằng cách xem xét toàn diện các yếu tố như loại vật liệu, độ dày tấm, tốc độ cắt và chất lượng bề mặt cạnh yêu cầu. Khi áp suất khí tăng, động năng tăng, do đó nâng cao khả năng loại bỏ cặn của thiết bị.

6. Cấu trúc vòi phun

Hình dạng cấu trúc của vòi phun và kích thước khẩu độ thoát của nó ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng và hiệu quả của việc cắt laser. Hình dạng vòi phun phổ biến trong các ứng dụng công nghiệp bao gồm thiết kế hình trụ, hình nón và hình vuông. Để đảm bảo luồng khí ổn định, việc cắt laser thường sử dụng phương pháp thổi khí đồng trục (trong đó luồng khí hỗ trợ đồng trục với chùm tia laser). Nếu luồng không khí không đồng trục với trục quang thì có thể xảy ra hiện tượng bắn tóe quá mức trong quá trình cắt, làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến độ phẳng của cạnh cắt. Để đảm bảo độ ổn định của quy trình, khoảng cách giữa đầu vòi phun và bề mặt phôi phải được kiểm soát chặt chẽ—thường được duy trì trong khoảng từ 0,5 mm đến 2,0 mm—để tạo điều kiện cho các hoạt động cắt trơn tru.

Về KF Laser

KF Laser là một doanh nghiệp công nghệ cao tập trung vào nghiên cứu và phát triển, sản xuất và bán thiết bị laser và máy công cụ. Dựa vào đổi mới công nghệ tiên tiến, công ty cam kết cung cấp cho khách hàng các giải pháp xử lý laser hiệu quả và chính xác. Các sản phẩm chính của công ty bao gồm máy cắt laser sợi quang, máy hàn laser, máy khắc laser, máy công cụ CNC và các thiết bị khác.

KF Laser tuân thủ triết lý kinh doanh 'chất lượng là trên hết, khách hàng là trên hết'. Thông qua cải tiến công nghệ và đổi mới sản phẩm liên tục, nó liên tục cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của thiết bị, đáp ứng nhu cầu xử lý đa dạng của khách hàng và cung cấp cho khách hàng các giải pháp và hỗ trợ kỹ thuật toàn diện.