Khắc phục sự cố & Kiểm soát Chất lượng Cắt Laser (Hướng dẫn Người dùng)

Khi sử dụng máy cắt laser để gia công vật liệu kim loại, chất lượng cắt laser cuối cùng là mối quan tâm đầu tiên. Đối với các nhà chế tạo kim loại, nếu chất lượng lưỡi cắt laser không đạt tiêu chuẩn của họ sẽ gây lãng phí nguyên liệu, giảm hiệu quả sản xuất và tăng chi phí sản xuất. Đối với những cá nhân lấy cắt laser làm sở thích hoặc kiếm sống bằng nghề cắt laser thì họ cũng cần chú trọng đến chất lượng cắt laser để có thể tạo ra những sản phẩm tốt. Máy cắt laser đóng một vai trò xuất sắc trong ngành chế tạo kim loại. Nó có hiệu quả cắt cao và độ chính xác cắt tốt. Người dùng cần nắm vững các kỹ năng cơ bản về kiểm soát chất lượng cắt laser và khắc phục sự cố cắt laser để họ có thể thực sự phát huy hiệu suất xử lý tuyệt vời của máy cắt laser.

Bài viết này tóm tắt tất cả các thông tin về kiểm soát chất lượng cắt laser và khắc phục sự cố cắt laser. Và hy vọng nó có thể giúp người dùng kiểm soát trơn tru chất lượng cắt laser trong các hoạt động thực tế và đạt được kết quả cắt laser chất lượng cao.

Để hiểu rõ hơn về cách máy cắt laser cắt kim loại, chúng ta có thể nhìn vào hình ảnh này để tìm hiểu nguyên lý hoạt động của máy cắt laser cắt kim loại.

Quy trình cắt kim loại bằng laser chủ yếu bao gồm bốn bước sau:

1. Nguồn laser phát ra chùm tia laser năng lượng cao. Còn chùm tia laze phản xạ trên thấu kính phản xạ và hội tụ vào một điểm qua thấu kính hội tụ.
2. Chùm tia laser đi qua vòi phun. Và đồng thời, khí phụ trợ đồng trục với chùm tia laser cũng được giải phóng qua vòi phun.
3. Chùm tia laze tập trung vào phôi. Và năng lượng tập trung cao vượt quá điểm nóng chảy và điểm hóa hơi của kim loại, khiến nó ngay lập tức bị nóng chảy, hóa hơi và tạo thành lỗ trống.
4. Đầu cắt laser mang chùm tia laser di chuyển theo đường định sẵn và làm cho các lỗ liên tục, từ đó tạo thành đường cắt.

Cắt laser là một quá trình trong đó chùm tia laser, khí phụ trợ và vòi phun hoạt động cùng nhau. Nếu công suất laser, khí, vòi phun và tốc độ nạp được đặt chính xác, chúng ta có thể đạt được đường cắt mịn trên phôi. Tuy nhiên, người dùng thường không biết cách đánh giá chất lượng máy cắt laser của mình và nguyên nhân dẫn đến tình trạng này. Vì vậy, trong phần dưới đây, chúng ta hãy làm quen với cách kiểm tra chất lượng cắt laser.

Kiểm tra và đánh giá chất lượng cắt laser là tiền đề của kiểm soát chất lượng cắt laser. Người dùng có thể kiểm tra chất lượng cắt laser theo các khía cạnh sau.

Trong hầu hết các trường hợp, khi bắt đầu quá trình cắt laser, đầu cắt laser cần đục một lỗ nhỏ trên bề mặt phôi, sau đó tiếp tục chuyển động tuyến tính. Và quá trình đục lỗ đó còn được gọi là xỏ lỗ. Chất lượng xỏ lỗ là một trong những khía cạnh thiết yếu để kiểm tra xem các thông số cắt laser có đúng hay không. Nếu có tia lửa bất thường, tiếng ồn bất thường hoặc khe hở lớn trong quá trình xỏ lỗ, đó là biểu hiện của các thông số cắt laser không phù hợp.

Nói chung, hầu hết các phôi kim loại được cắt bằng máy cắt laser đều là các bộ phận cơ khí, vì vậy kích thước cắt phải chính xác để lắp ráp trơn tru. Sử dụng thước cặp để đo xem kích thước cắt của phôi có đáp ứng yêu cầu và không vượt quá khả năng chịu đựng của máy cắt laser hay không. Ngoài ra, bạn cần kiểm tra xem hiệu ứng cắt laser cuối cùng có giống với đường cắt đặt trước hay không. Đôi khi, đường dẫn ánh sáng không chính xác do cài đặt không đúng cách hoặc các vấn đề về vòi phun. Dưới đây là một ví dụ về cắt laser hình tròn. Nếu cài đặt không chính xác hoặc vòi phun không thẳng hàng, bạn sẽ không có được sản phẩm tròn hoàn chỉnh.

Vết cắt (bạn cũng có thể gọi nó là khe cắt) trong cắt laser được hình thành do sự nóng chảy một phần của kim loại sau khi chiếu tia laser. Kích thước của vết cắt phản ánh chất lượng cắt laser. Nếu vết cắt quá lớn, chứng tỏ công suất laser quá lớn hoặc tốc độ cắt quá chậm, dẫn đến kim loại bị nóng chảy quá mức.

Độ nhám của rãnh cắt có thể được kiểm tra theo độ sâu của các đường thẳng đứng hình thành trên bề mặt cắt. Nếu các đường thẳng đứng rõ ràng và sâu, điều đó có nghĩa là độ nhám cao và chất lượng cắt kém. Nếu các đường thẳng đứng rất nông, điều đó có nghĩa là độ nhám thấp và chất lượng cắt tốt.

Độ côn là góc từ trên xuống dưới của khe cắt laser. Khi các thông số cắt laser được đặt hợp lý, độ côn được tạo ra bằng cách cắt các tấm kim loại bằng laser trong phạm vi 10 mm là cực kỳ nhỏ và có thể bỏ qua. Tuy nhiên, nếu bạn cần cắt phôi dày hơn, vị trí cắt của chùm tia laze sẽ dần rời xa tiêu điểm laze và phân kỳ, điều này sẽ mở rộng đường cắt và tạo ra một độ côn nhất định. Độ côn có thể được kiểm soát trong một phạm vi hợp lý. Nhưng nếu nó quá lớn, thường là do cài đặt thông số không hợp lý.

Gờ phản ánh trực tiếp chất lượng cắt laser và nó cũng là một vấn đề thường gặp phải trong các dịp cắt laser kim loại khác nhau. Một quy trình cắt laser bình thường hầu như không có gờ. Nếu có bất kỳ vệt nào trên lưỡi cắt, điều đó có nghĩa là các thông số cắt laser không chính xác. Có nhiều cách để giải quyết các vấn đề bavia khác nhau đối với các kim loại khác nhau. Và chúng tôi sẽ chia sẻ các giải pháp chi tiết trong phần cuối của bài viết.

Biến dạng cũng là một mối quan tâm phổ biến trong ngành công nghiệp gia công kim loại. Và nó thường xảy ra khi cắt các tấm kim loại mỏng hoặc thực hiện gia công tinh trên các bộ phận kim loại nhỏ. Nếu các thông số cắt laser không chính xác và nhiệt từ bức xạ laser quá cao, nó sẽ làm biến dạng vật liệu và gây ra biến dạng nhiệt. Do đó, chúng ta cần ngăn vật liệu quá nóng và biến dạng bằng cách kiểm soát công suất laser, tốc độ nạp và các thông số cắt laser khác.

Máy cắt laser đạt được hiệu quả cắt bằng cách làm nóng chảy hoặc làm bay hơi vật liệu. Vật liệu xung quanh khe cắt cũng sẽ được tia laser đốt nóng và thay đổi cấu trúc phân tử. Và khu vực mà cấu trúc phân tử bị thay đổi do chiếu tia laser được gọi là HAZ (vùng ảnh hưởng bởi nhiệt). Việc cắt laser sẽ gây ra một vùng ảnh hưởng nhiệt nhất định, đây là điều không thể tránh khỏi. Tuy nhiên, chúng ta có thể áp dụng các biện pháp thích hợp để khống chế phạm vi vùng ảnh hưởng nhiệt trong phạm vi hợp lý.

Qua phần trước chúng ta đã biết cách kiểm tra và đánh giá chất lượng kim loại khi cắt laser. Trong phần sau, chúng tôi sẽ đưa bạn đi phân tích XNUMX yếu tố chính ảnh hưởng đến chất lượng cắt laser. Bạn có thể bắt đầu từ bảy khía cạnh này để kiểm soát chất lượng cắt laser tốt hơn.

Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng cắt laser chủ yếu bao gồm nguồn laser, công suất laser, tốc độ cắt laser, tiêu điểm laser, khí phụ trợ, áp suất khí và vòi phun.

Nguồn laser là nguồn năng lượng của máy cắt laser. Và chất lượng của nguồn laser sẽ ảnh hưởng đến chất lượng cắt laser cuối cùng ở một mức độ nhất định. Hiện tại, có rất nhiều thương hiệu nguồn laser đáng tin cậy trên thị trường, chẳng hạn như IPG, Raycus, Max, JPT, v.v. Khi chọn máy cắt laser, bạn phải chọn nguồn laser có hiệu suất ổn định và tuổi thọ cao để kiểm soát chất lượng cắt laser tốt hơn.

Công suất laser thể hiện khả năng cắt của máy cắt laser. Công suất laser lớn hơn có nghĩa là lực cắt mạnh hơn. Các loại vật liệu khác nhau cần công suất laser khác nhau. Hơn nữa, công suất laser phù hợp với độ dày khác nhau của cùng một vật liệu kim loại cũng khác nhau. Công suất laser không phù hợp sẽ ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng cắt laser. Ví dụ, nếu công suất laser quá lớn, bề mặt cắt sẽ gồ ghề và có gờ. Nếu công suất laser quá nhỏ, máy không thể cắt xuyên qua phôi.

Tốc độ cắt là một thông số quan trọng phối hợp với công suất laser để kiểm soát quá trình cắt. Và nó sẽ ảnh hưởng đến chất lượng cắt cuối cùng. Nếu tốc độ cắt quá nhanh, phôi không thể nhận đủ nhiệt để cắt hoàn toàn. Nếu tốc độ cắt quá chậm, phôi sẽ bị quá nhiệt và rãnh cắt sẽ lớn và thô.

Điểm hội tụ của chùm tia laze có mật độ năng lượng cao nhất. Điểm sáng càng nhỏ thì kết quả cắt càng tốt. Vị trí tiêu cự của chùm tia laser ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng cắt laser, bao gồm kích thước khe, độ nhám của khe và độ côn. Trước khi vận hành máy cắt laser, người dùng cần đảm bảo tia laser được hội tụ đúng vị trí. Đối với cắt laser thép carbon, vị trí lấy nét nằm trên bề mặt phôi và phôi càng dày thì vị trí lấy nét càng cao. Đối với cắt laser thép không gỉ, vị trí lấy nét nằm bên dưới bề mặt phôi và phôi càng dày thì vị trí lấy nét càng thấp.

Khí phụ trợ có thể hỗ trợ chùm tia laze cắt phôi với chất lượng tốt hơn, đồng thời thổi bay xỉ nhanh chóng. Các loại khí phụ trợ thường được sử dụng bao gồm oxy, nitơ và không khí. Oxy chủ yếu được sử dụng để gia công thép công cụ, thép nhẹ và thép carbon dày. Nitơ chủ yếu được sử dụng để cắt thép không gỉ, thép nhẹ và thép mạ kẽm. Và không khí chủ yếu được sử dụng để xử lý nhôm. Độ tinh khiết của khí phụ trợ sẽ ảnh hưởng đến kết quả cắt laser cuối cùng. Ví dụ, yêu cầu độ tinh khiết tối thiểu của khí nitơ là 99.5%.

Áp suất của khí phụ trợ sẽ ảnh hưởng đến hiệu ứng thổi của xỉ và do đó ảnh hưởng đến chất lượng cắt laser cuối cùng. Các vật liệu kim loại khác nhau cần áp suất khí tối ưu khác nhau. Nếu áp suất khí quá thấp, vật liệu nóng chảy không thể được thổi ra kịp thời và sẽ dính vào mặt sau của lưỡi cắt. Nếu áp suất khí quá cao sẽ làm suy yếu khả năng cắt của chùm tia laze, làm cho vết cắt lớn hơn và thô hơn.

Chức năng của vòi phun là kiểm soát khu vực phun khí phụ trợ để kiểm soát chất lượng cắt laser. Vì vậy, cấu trúc, kích thước và chiều cao của vòi sẽ ảnh hưởng đến chất lượng cắt cuối cùng. Nếu vòi phun bị hỏng một phần sẽ dẫn đến luồng không khí không đều và ảnh hưởng tiêu cực đến chất lượng cắt. Độ dày cắt khác nhau phù hợp với đường kính vòi phun khác nhau. Ví dụ, các tấm thép không gỉ 1-6mm phù hợp với vòi Φ1.2. Và các tấm thép không gỉ 6-10mm phù hợp với vòi Φ2.0. Về kiểm soát chất lượng cắt laser, người dùng cần bảo vệ vòi khỏi va chạm, biến dạng hoặc nóng chảy một phần. Hơn nữa, đầu phun cần đồng trục với tia laser để đạt chất lượng cắt laser tốt nhất. Ngoài ra, khoảng cách giữa vòi phun và phôi cũng sẽ ảnh hưởng đến chất lượng cắt laser.

Có nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng cắt laser, nhưng điều này không có nghĩa là khó đạt được chất lượng cắt laser cao. Người dùng có thể phân tích những yếu tố nào có thể ảnh hưởng đến chất lượng cắt theo hiệu ứng xử lý để điều chỉnh các thông số. Tiếp theo, chúng tôi sẽ chia sẻ các vấn đề và giải pháp cắt laser phổ biến để bạn có thể giải quyết kịp thời các vấn đề về chất lượng cắt laser của mình.

Các vấn đề về chất lượng cắt laser	Lý do có thể	Giải pháp
Có các gờ đều đặn hình giọt nước nhỏ trên đường cắt	1. Vị trí lấy nét laze quá thấp. 2. Tốc độ cắt quá cao. 3. Công suất laser quá thấp.	1. Nâng vị trí lấy nét laze. 2. Giảm tốc độ cắt. 3. Tăng công suất laser.
Có các vệt dài không đều ở cả hai bên của đường cắt và có sự đổi màu trên bề mặt kim loại	1. Tốc độ cắt quá chậm. 2. Vị trí tiêu điểm laze quá cao. 3. Áp suất không khí quá thấp. 4. Vật liệu quá nóng. 5. Hệ thống đường truyền không ổn định.	1. Tăng tốc độ cắt. 2. Hạ thấp vị trí lấy nét laze. 3. Tăng áp suất không khí. 4. Làm mát vật liệu. 5. Kiểm tra, hiệu chỉnh hệ thống truyền động.
Có các gờ dài không đều ở một bên của đường may cắt	1. Vòi phun không thẳng hàng. 2. Vị trí tiêu điểm laze quá cao. 3. Áp suất không khí quá thấp. 4. Tốc độ cắt quá chậm. 5. Vị trí trung tâm của thấu kính hội tụ laze bị lệch. 6. Vòi phun bị tắc hoặc hư hỏng một phần. 7. Ống kính bị bẩn hoặc hư hỏng.	1. Kiểm tra và điều chỉnh đầu phun. 2. Hạ thấp vị trí lấy nét laze. 3. Tăng áp suất không khí. 4. Tăng tốc độ cắt. 5. Kiểm tra và điều chỉnh vị trí tâm của thấu kính hội tụ laze. 6. Làm sạch hoặc thay vòi phun. 7. Vệ sinh hoặc thay ống kính.
Vật liệu nóng chảy được thải ra từ phía trên của vật liệu	1. Công suất laser quá thấp. 2. Tốc độ cắt quá cao. 3. Áp suất không khí quá cao.	1. Tăng công suất laser. 2. Giảm tốc độ cắt. 3. Giảm áp suất không khí. Lưu ý: Đảm bảo kiểm tra xem thấu kính lấy nét laze có bị hỏng hay không và thay thế thấu kính mới nếu cần.
Lưỡi cắt chuyển sang màu vàng	1. Khí phụ không tinh khiết. 2. Có một số khí oxi hoặc không khí trong ống dẫn khí.	1. Kiểm tra độ tinh khiết của nitơ, sử dụng khí nitơ có độ tinh khiết cao. 2. Tăng độ trễ để làm sạch ống dẫn khí.
Đường cắt thô	1. Vòi phun bị hỏng. 2. Ống kính bị bẩn.	1. Kiểm tra hoặc thay vòi phun. 2. Vệ sinh hoặc thay ống kính.

Các vấn đề về chất lượng cắt laser	Lý do có thể	Giải pháp
Khi cắt một hình tròn, phôi thành phẩm không tròn	1. Vị trí trung tâm của ống kính không chính xác. 2. Vòi phun bị tắc hoặc hư hỏng. 3. Đường dẫn laser không chính xác.	1. Kiểm tra và điều chỉnh vị trí trung tâm của ống kính. 2. Kiểm tra hoặc thay vòi phun. 3. Kiểm tra và điều chỉnh đường đi của tia laser.
Phôi đã hoàn thành có một khoảng trống ở vị trí giới thiệu cắt	1. Quá trình xỏ khuyên quá lâu. 2. Nhiệt quá cao trong quá trình cắt.	1. Rút ngắn thời gian xỏ khuyên. 2. Giảm chu kỳ làm việc và làm mát vật liệu.
Đường kéo ở phía dưới được bù đắp và khe cắt phía dưới rộng hơn	1. Tốc độ cắt quá cao. 2. Công suất laser quá thấp. 3. Áp suất không khí quá thấp. 4. Vị trí tiêu điểm laze quá cao.	1. Giảm tốc độ cắt. 2. Tăng công suất laser. 3. Tăng áp suất không khí. 4. Hạ thấp vị trí lấy nét laze.
Có các gờ nhỏ giọt tương tự như xỉ và dễ dàng loại bỏ	1. Tốc độ cắt quá cao. 2. Áp suất không khí quá thấp. 3. Vị trí tiêu điểm laze quá cao.	1. Giảm tốc độ cắt. 2. Tăng áp suất không khí. 3. Hạ thấp vị trí lấy nét laze.
Các gờ được kết nối và có thể được gỡ bỏ toàn bộ	Vị trí lấy nét laze quá cao.	Hạ thấp vị trí lấy nét laze.
Các gờ ở đáy đường may khó loại bỏ	1. Tốc độ cắt quá cao. 2. Áp suất không khí quá thấp. 3. Khí phụ không tinh khiết. 4. Vị trí tiêu điểm laze quá cao.	1. Giảm tốc độ cắt. 2. Tăng áp suất không khí. 3. Sử dụng khí phụ có độ tinh khiết cao hơn. 4. Hạ thấp vị trí lấy nét laze.
Có gờ ở một bên của đường may cắt	1. Vị trí trung tâm của vòi phun không chính xác. 2. Vòi phun bị hỏng.	1. Kiểm tra và điều chỉnh vị trí trung tâm của vòi phun. 2. Kiểm tra hoặc thay vòi phun.
Lưỡi cắt không chính xác	1. Áp suất không khí quá cao. 2. Vòi phun bị hỏng. 3. Đường kính của vòi phun quá lớn.	1. Giảm áp suất không khí. 2. Kiểm tra hoặc thay vòi phun. 3. Lắp vòi phun có đường kính phù hợp.
Kết cấu trên vết cắt rất thô	1. Vị trí tiêu điểm laze quá cao. 2. Áp suất không khí quá cao. 3. Tốc độ cắt quá chậm. 4. Vật liệu quá nóng.	1. Hạ thấp vị trí lấy nét laze. 2. Giảm áp suất không khí. 3. Tăng tốc độ cắt. 4. Làm mát vật liệu.
Vật liệu nóng chảy được thải ra từ phía trên của vật liệu	1. Công suất laser quá thấp. 2. Tốc độ cắt quá cao.	1. Tăng công suất laser. 2. Giảm tốc độ cắt. Lưu ý: Đảm bảo kiểm tra xem thấu kính lấy nét laze có bị hỏng không. Và thay thế bằng một cái mới nếu cần.
Có tia lửa bất thường trong quá trình cắt	1. Sợi chỉ ở phần kết nối giữa vòi phun và đầu laser bị lỏng. 2. Vòi phun bị hỏng. 3. Áp suất không khí quá thấp.	1. Thắt chặt chỉ. 2. Kiểm tra hoặc thay vòi phun. 3. Tăng áp suất không khí.
Tia laser không thể cắt xuyên qua vật liệu	1. Công suất laser quá thấp. 2. Tốc độ cắt quá cao. 3. Vị trí lấy nét laze quá thấp. 4. Đường kính của vòi không phù hợp với độ dày cắt của kim loại.	1. Tăng công suất laser. 2. Giảm tốc độ cắt. 3. Nâng vị trí lấy nét laze. 4. Kiểm tra và thay đầu phun.
Chùm tia laze bị đứt đoạn	1. Tốc độ cắt quá cao. 2. Công suất laser quá thấp. 3. Vị trí lấy nét laze quá thấp.	1. Giảm tốc độ cắt. 2. Tăng công suất laser. 3. Nâng vị trí lấy nét laze.

Chất lượng cắt laser bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố. Trước hết, việc cài đặt thông số không đúng sẽ ảnh hưởng đến kết quả cắt, chẳng hạn như công suất laser, tốc độ cắt, áp suất không khí, v.v. Ngoài ra, đôi khi sẽ có vấn đề ngay cả khi các thông số được cài đặt chính xác. Và điều này thường là do độ tinh khiết của khí không đủ, hoặc vòi phun và ống kính bị nhiễm bẩn hoặc hư hỏng. Do đó, người dùng cần kiểm tra đầu phun trước khi cắt, đầu laser có hoạt động tốt không, từ đó cài đặt thông số phù hợp. Sau đó, phân tích nguyên nhân theo hiệu ứng cắt laser cụ thể, đồng thời điều chỉnh các thông số và kiểm tra các bộ phận của máy để đạt được chất lượng cắt laser tốt nhất.