Cắt laser là một công nghệ đã được sử dụng trong quá trình xử lý và tách các vật liệu nhiều lớp. Vật liệu tổng hợp, gỗ, kim loại, đá, giấy, màng polyme, gốm sứ, v.v.
Nó được sử dụng ở bất cứ nơi nào yêu cầu công việc có độ chính xác cao với áp lực cơ học tối thiểu.
Quá trình cắt laser liên quan đến việc làm nóng nhanh cục bộ bề mặt bằng chùm tia laser hội tụ, làm cho vật liệu tan chảy và bay hơi.
Công việc được thực hiện mà không có sự tiếp xúc cơ học của dụng cụ với vật liệu đang được xử lý.
Điều này tạo ra sự tập trung năng lượng cao, cho phép xử lý các sản phẩm từ vật liệu có độ cứng bất kỳ. Các lỗ cũng được khoan bằng cắt laser, các rủi ro, rãnh, đường dẫn được áp dụng.
Cắt laser
Cắt tia laser bao gồm một số phương pháp:
- Tách. Giả định thông qua việc cắt vật liệu. Cho phép bạn nhận các chi tiết riêng lẻ của một cấu hình nhất định.
- Tách nhiệt. Tại vị trí cần cắt, tia laser tạo ra ứng suất nhiệt gia tăng. Thích hợp cho công việc với các vật liệu dễ vỡ.
- Phương pháp này được sử dụng khi làm việc với chất bán dẫn, gốm sứ, chất nền gốm thủy tinh. Cung cấp sự phân tách nhanh chóng và chất lượng cao của họ.
Hai công nghệ đầu tiên đề cập đến các quy trình liên tục. Khi viết nguệch ngoạc, người ta thường sử dụng các tia laser thuộc loại xung hoặc xung lặp đi lặp lại.
Khi chọn phương pháp cắt laser, loại vật liệu được xử lý, độ dày của vật liệu và mức chất lượng yêu cầu đều được tính đến.
Ưu điểm và nhược điểm của cắt laser
Những ưu điểm của cắt laser bao gồm:
- Khả năng xử lý bất kỳ vật liệu nào: tia laser cắt một tấm thép dày tới 40 cm;
- Quá trình tự động hóa cao, cho phép thu được các đường viền của các dạng không gian phức tạp;
- Vết cắt hẹp, được cung cấp bởi sự gia nhiệt cục bộ của bề mặt;
- Thiếu tác động cơ học, cho phép xử lý vật liệu mỏng, giòn, dễ biến dạng;
- Năng suất quá trình cao: tốc độ cắt khoảng 25 m/phút;
- Khả năng kiểm soát chính xác nhiệt độ gia nhiệt, giúp cải thiện chất lượng công việc;
- Thực hiện cả cắt phẳng (2D) và 3D ba chiều.
Công nghệ này đã được ứng dụng rộng rãi trong việc cắt các đường viền phức tạp và các chi tiết nhỏ, đây cũng là ưu điểm của nó. Những nhược điểm của cắt laser bao gồm chi phí thiết bị đắt tiền và tiêu thụ năng lượng cao.
Thông số chất lượng cắt laser kim loại
Hệ thống cắt laser là một công việc độc đáo có độ chính xác và chất lượng cao ở tốc độ cao. Các thông số của quy trình cắt laser phụ thuộc vào các tiêu chí sau:
- Độ dày của sản phẩm;
- Năng lượng bức xạ laze;
- Yêu cầu về độ sạch của vết cắt;
- Khí sử dụng trong công việc.
Các tham số này được chuẩn hóa. Thông thường, vị trí ghi được đưa ra khỏi vectơ cắt trong chương trình máy, giúp tăng tính linh hoạt của cài đặt.
Với việc lựa chọn sai tốc độ xử lý, đặt sai độ dài tiêu cự, tốc độ và công suất nguồn bức xạ không chính xác, chất lượng công việc sẽ giảm đi rõ rệt.
Công nghệ cắt laser kim loại
Nguyên lý hoạt động của máy laser dựa trên các cơ chế phân tách sau:
- Bay hơi.
- Nóng chảy.
- Tách nhiệt.
- Hiệu ứng nhiệt hóa học.
Bay hơi
Nó được đặc trưng bởi sự hấp thụ bức xạ laser, do đó năng lượng của nó được truyền lên bề mặt. Sự gia tăng nhiệt độ cục bộ đến điểm sôi xảy ra nhanh đến mức vật liệu lỏng không có thời gian để tích tụ.
Vật liệu phi kim loại có cấu trúc hóa học phức tạp bị phá hủy bởi sự thăng hoa. Khi nhiệt độ tăng lên, các thành phần riêng lẻ sẽ tách ra.
Bước tiếp theo là che chắn bề mặt. Việc giải phóng hơi nước khỏi khu vực xử lý sẽ dẫn đến giảm sự hình thành plasma, điều này sẽ kéo theo việc giảm cường độ bức xạ.
Nó cũng sẽ tiêu tan trên các hạt rắn và ngưng tụ. Nếu tần số dao động của các phân tử khí và chùm tia laze trùng nhau thì sẽ quan sát thấy hiện tượng hấp thụ cộng hưởng.
Nhiệm vụ của sàng lọc là đảm bảo công suất tối ưu của thông lượng bức xạ. Một trong đó phát xạ khối lượng cụ thể sẽ là tối đa.
Kết quả là, một chế độ bay hơi tự dao động được thiết lập, có đặc tính dao động tự ổn định. Quá trình này đi kèm với mức tiêu thụ năng lượng cụ thể cao.
Được sử dụng để khoan lỗ, viết nguệch ngoạc và khắc.
Nóng chảy
Quá trình nóng chảy như sau:
- Bề mặt hấp thụ chùm tia làm cho vật liệu trong khu vực xử lý bốc hơi. Kết quả là, một kênh hơi-khí được hình thành.
- Chất lỏng tan chảy tích tụ trên các bức tường của các kênh. Quá trình này tương tự như hàn laser thâm nhập sâu.
- Chất tan chảy được loại bỏ khỏi khu vực xử lý bằng cách bắn tung tóe, thổi bằng khí phụ trợ hoặc phun ra.
Sử dụng tia laze để cắt và công nghệ này, kim loại, đá, gốm sứ, thủy tinh, v.v.
Trong một số môi trường khí nhất định, đốt nóng bằng laser có thể làm tăng thêm năng lượng nhiệt, do đó, mức tiêu thụ năng lượng sẽ giảm đáng kể so với xử lý vật liệu bằng laser bằng cách bay hơi.
Tách nhiệt
Sử dụng công nghệ này, các vật liệu dễ vỡ được cắt bằng tia laser.
Sự chênh lệch nhiệt độ trong khu vực làm việc dẫn đến sự xuất hiện của ứng suất đàn hồi nhiệt vượt quá độ bền cuối cùng của sản phẩm. Kết quả là bề mặt bị nứt.
Sự lan truyền của các vết nứt có thể được kiểm soát bằng cách điều chỉnh chế độ hoạt động của dầm. So với hai tùy chọn trước đó, tách nhiệt yêu cầu chi phí điện năng và năng lượng tối thiểu.
Hiệu ứng nhiệt hóa
Ngoài ra, bức xạ laser cũng có thể có tác dụng nhiệt hóa trên vật liệu. Điều này là do:
- Sưởi ấm cục bộ, kèm theo sự hình thành các hạt có năng lượng bên trong vượt quá năng lượng kích hoạt các phản ứng hóa học;
- Sự hấp thụ các photon của một phân tử với sự phân ly tiếp theo của nó đến mức tham gia phản ứng với một phân tử khác (nhiệt độ của môi trường thực tế không thay đổi);
- Sự xuất hiện của các quá trình bức xạ-hóa học với sự hình thành các ion, các hạt kích thích và các gốc tự do;
- gia nhiệt vĩ mô của bề mặt.
Địa chỉ: 447 Lê Văn Lương, P. Tân phong – Quận 7 – Hồ Chí Minh
Điện thoại: 0961 345 997 – 0989 25 03 97
Cảm ơn bạn đã đọc bài viết này.