Do tiến bộ kỹ thuật, người ta ngày càng phát triển nhiều phương pháp cắt khác nhau. Họ yêu cầu lợi ích và năng suất trong kinh doanh của họ. Không ai có thể ngăn cản bạn trở thành một doanh nhân thịnh vượng nếu bạn có thể tiết kiệm cả thời gian và tiền bạc trong dây chuyền sản xuất của mình. Đầu năm 2021, nhiều thiết bị cắt chuyên dụng như máy CNC (khoan, phay, laser, định tuyến), mài, chà nhám, v.v. đã xuất hiện trên thị trường nước ta. Trong số những lựa chọn này, công nghệ cắt laser là một trong những dịch vụ đòi hỏi khắt khe nhất trên thế giới hiện nay. Dựa trên công suất đầu ra, các máy laser này có khả năng cắt hầu hết mọi vật liệu. Hơn nữa, cắt laser tương đối nhanh hơn và tiết kiệm chi phí hơn so với các máy khắc khác. Và do đó, chúng tôi đã mang đến cho bạn bài viết này về công nghệ cắt laser đáng kinh ngạc để thiết lập nghiên cứu tốt hơn.
Giới thiệu về công nghệ cắt Laser
LASER hoặc khuếch đại ánh sáng bằng phát bức xạ kích thích là một thiết bị giải phóng ánh sáng bằng cách khuếch đại nó thông qua một quá trình quang học về sự phóng bức xạ điện từ được kích thích. Sử dụng các quy trình này, các nhà công nghiệp đang chế tạo nhiều công cụ laser cho các cơ sở khác nhau. Theo đó, Máy khắc laser khuếch đại chùm tia laser công suất cao trong phạm vi đủ khả năng cắt, nấu chảy hoặc đốt cháy một tấm vật liệu. Theo thông số kỹ thuật thiết kế, quy trình cắt laser tập trung chùm ánh sáng vào một điểm cụ thể để cắt và khắc vật liệu dạng tấm. Máy khắc laser có thể cắt các vật liệu rắn khác nhau bằng công nghệ này, chẳng hạn như kim loại, gỗ, acrylic, nhựa, v.v. Do đó, các thiết bị cắt laser có khả năng tạo ra các bộ phận và cơ chế phức tạp.
Mặt khác, quá trình cắt laser không phải do con người vận hành. Một thiết bị điều khiển số bằng máy tính vận hành súng laser theo một hướng cụ thể. Trong khoang bên trong, có lối vào khí laze và thấu kính khuếch đại ánh sáng. Chùm tia laser được khuếch đại kích thích rơi trên bề mặt kim loại, đốt cháy điểm cụ thể mà nó chạm tới. Bằng cách này, chùm tia kích thích sẽ dần dần làm tan chảy độ dày của tấm vật liệu.
Thao tác trên máy CNC cũng tương tự như các máy điều khiển bằng máy tính khác. Các thiết bị này sử dụng ngôn ngữ máy được gọi là chương trình CNC để điều khiển tốc độ của động cơ bước. Thông thường, hầu hết các máy CNC là hai chiều. Vì vậy, súng cắt cần hai trục khác nhau cho các hướng X và Y. Trong các thiết bị cắt laser CNC, súng laser không cần di chuyển trên trục Z vì chùm tia được chiếu chạm đều trên bề mặt vật liệu. Trong trường hợp này, có một vài trường hợp ngoại lệ có chuyển động laser ba chiều.
Các phương pháp cắt laser phổ biến
Các thiết bị cắt laser có thể khác nhau dựa trên nguồn laser còn nguyên tắc làm việc giống nhau. Đầu tiên là máy cắt laser CO2 CNC, sử dụng khí CO2 trộn với chùm tia laser. Trong trường hợp này, có sẵn các loại khí khác, chẳng hạn như nitơ, heli, xenon và hydro. Thứ hai là máy cắt laser pha lê CNC. Loại máy cắt laser này sử dụng các tinh thể để phóng điện laser. Thứ ba là máy cắt laser sợi quang CNC. Loại máy cắt laser này sử dụng cáp quang để truyền chùm tia laser tới súng laser.
Tuy nhiên, tùy thuộc vào các thiết bị cắt laser này mà các nhà công nghiệp đã phân loại các phương pháp cắt laser khác nhau. Hãy đọc tiếp; chúng tôi sẽ đề cập đến chúng như một bản tóm tắt.
cắt hợp nhất
Thông thường, bàn cắt laser có hai giai đoạn khác nhau, giai đoạn trên và dưới. Súng laze làm nóng chảy một phần vị trí cụ thể trong phương pháp cắt nhiệt hạch và luồng không khí đẩy vật liệu nóng chảy xuống phần dưới của sân khấu. Hiện tượng này xảy ra ở trạng thái lỏng, vì vậy quá trình này nổi tiếng là phương pháp cắt nhiệt hạch. Tuy nhiên, trong quá trình này, các khí trơ có độ tinh khiết cao đi kèm với chùm tia laze khiến vật liệu tan chảy rời khỏi sân khấu. Ở đây, khí trơ không tham gia cắt. Trong trường hợp này, công suất laser dưới một mức cụ thể trong đó áp suất không khí là yếu tố giới hạn ở giai đoạn và độ dẫn nhiệt.
Mặt trái và mặt trái
- Cắt nhiệt hạch nhanh hơn phương pháp khí hóa.
- Trong phương pháp này, vật liệu chỉ hấp thụ các chùm tia laser cụ thể.
- Cắt laser nhiệt hạch cần công suất cao để khắc kim loại, chẳng hạn như thép cần 104-105 W/cm2. Trong trường hợp này, tốc độ cắt tối đa phụ thuộc vào công suất laser tối đa; nếu công suất laser tăng thì tốc độ cắt tăng và ngược lại.
- Nó không bị rạch oxy hóa đối với sắt, thép và titan.
Cắt hóa hơi
Trong quá trình khí hóa này, nhiệt độ trên bề mặt tăng lên đến điểm sôi nhanh đến mức có thể tránh được trạng thái nóng chảy của vật liệu. Một số vật liệu bốc hơi thành hơi nước vào thời điểm này và khí phụ trợ sẽ bị thổi bay bởi một số khí trơ được sử dụng cho máy cắt laser khí. Quá trình hóa hơi này được gọi là quá trình cắt hóa hơi. Tuy nhiên, vật liệu thô không được vượt quá độ dày cần thiết hơn đường kính của chùm tia laze.
Ưu và nhược điểm
- Cắt hóa hơi yêu cầu công suất laser cao hơn cắt nhiệt hạch để đạt đến điểm sôi ngay lập tức. Công suất laser của quá trình này phải vượt quá 18W/cm2 tùy thuộc vào vật liệu, độ sâu cắt và vị trí lấy nét.
- Phương pháp này không phù hợp với những vật không có điểm nóng chảy, chẳng hạn như gỗ và một số đồ gốm. Quá trình hóa hơi chỉ dành cho các khu vực nhỏ như hợp kim màu.
- Các vật liệu được sử dụng cho quá trình hóa hơi phải có vết rạch dày hơn.
- Công suất laser và sự hóa hơi có ảnh hưởng đặc biệt đến vị trí tiêu điểm.
Cắt kiểm soát gãy xương
Nếu bạn làm theo cùng một quy trình cắt laser, việc cắt các vật liệu giòn có thể không hoạt động hoàn hảo. Trong trường hợp này, những loại vật liệu này cần được làm hỏng bằng nhiệt ở tốc độ cao với vết đứt gãy có thể kiểm soát được, cắt xuyên qua chùm tia laze được gọi là cắt đứt gãy có kiểm soát. Trong quá trình này, năng lượng laser phát ra tạo ra ứng suất cơ học làm cho vật liệu tách ra dọc theo đường đi của chùm tia laser. Sự phân tách vật liệu này có thể kiểm soát được đối với sự phát triển của vết nứt và tương tự như vết nứt mở rộng.
Tuy nhiên, trong phương pháp cắt có kiểm soát đứt gãy, chùm tia laze chiếu vào khu vực cực nhỏ của vật liệu giòn gây ra một gradient nhiệt lớn và biến dạng cơ học đáng kể ở khu vực đó do vết nứt của vật liệu.
Ưu và nhược điểm
- Sử dụng phần mềm ANSYS hoặc phiên bản khác, người ta có thể nhanh chóng có được sự phân bố ứng suất và nhiệt độ.
- Quá trình này đòi hỏi công suất laser cao tùy thuộc vào loại vật liệu giòn.
- Độ dốc gia nhiệt cân bằng có thể định hướng các vết nứt theo bất kỳ hướng mong muốn nào.
Oxy hóa nóng chảy hóa hơi
Khí oxy hoặc khí phản ứng khác phù hợp với phương pháp cắt này. Sau buồng điện từ, chùm tia khuếch đại đập vào bề mặt vật liệu thông qua môi trường khí phản ứng. Tại thời điểm này, chùm tia được khuếch đại phản ứng hóa học với oxy hoặc khí phản ứng khác, tạo ra nguồn nhiệt cao hơn một cách dữ dội. Quá trình phản ứng và phương pháp cắt này được gọi là quá trình oxy hóa nóng chảy bay hơi. Chế độ xung hạn chế hiệu ứng nhiệt và công suất laser xác định tốc độ cắt.
Ưu và nhược điểm
- Tốc độ cắt thép kết cấu cùng độ dày nhanh hơn so với cắt nhiệt hạch do phương pháp hóa hơi nóng chảy oxy hóa.
- Quá trình oxy hóa làm bay hơi nóng chảy sẽ tạo ra vết cắt rộng, độ nhám bằng sáng chế, vùng tác động nhiệt bị mài mòn và chất lượng cạnh kém hơn.
- Phương pháp cắt này không phù hợp để gia công các mô hình chính xác vì các góc sắc nét có thể gây bỏng.
Đây là phương pháp cắt laser phổ biến nhất được sử dụng gần đây. Người vận hành có thể quyết định kế hoạch cắt dựa trên sức mạnh của thiết bị cắt, khả năng phân tích, yêu cầu xử lý và thành phần vật liệu. Trong trường hợp này, chất lượng vật liệu là yếu tố quan trọng nhất cần xem xét. Nếu vật liệu có các tạp chất khác nhau có thể có nhiệt độ nóng chảy hoặc sôi cao hơn. Trong trường hợp này, máy cắt laser yêu cầu chùm tia laser công suất cao để xuyên qua các vật liệu này.
vật liệu cắt laser
Sẵn sàng để bắt đầu dùng thử máy khắc laser của bạn? Đầu tiên, bạn sẽ cần thu thập tất cả các thiết bị cần thiết để sử dụng. Thông thường, chùm tia laze có thể xuyên qua hầu hết các loại vật liệu, nhưng bạn cần biết rõ hơn về công suất định mức. Tuy nhiên, hãy thử máy khắc laser của bạn với một số loại vật liệu khác nhau được đề cập bên dưới để xem chúng hoạt động như thế nào. Trong trường hợp này, bạn nên xem qua thông số kỹ thuật của máy. Như chúng tôi đã nói, tùy thuộc vào công suất laser, bạn phải xác định vật liệu laser. Một điều quan trọng khác mà bạn nên xem xét là các vật liệu khác nhau có thể tạo ra nhiều loại khói khác nhau, vì vậy tốt hơn hết bạn nên đảm bảo khu vực thông gió tốt để được an toàn.
- Gỗ: Một trong những vật liệu cắt laser phổ biến nhất là gỗ. Những người mới bắt đầu và thậm chí cả những người chuyên nghiệp thường sử dụng máy cắt gỗ bằng laser để cắt các bộ phận để lắp ráp, khắc quà và chạm khắc các thiết kế phức tạp trên một miếng gỗ.
- Nhựa và acrylic: Bảng hiệu, đồ trang sức, đồ trang trí, tác phẩm nghệ thuật treo tường và nhiều thứ khác có thể là sự lựa chọn tuyệt vời để tạo ra từ vật liệu nhựa và acrylic. Bạn cũng có thể sử dụng plexiglass, plexiglass có nhiều màu sắc, một loại acrylic tiêu chuẩn, để tạo ra các tác phẩm nghệ thuật theo phong cách kính màu đẹp mắt. Nó có nhiều độ dày khác nhau, giống như gỗ.
- Bọt: Tạo các miếng đệm và đệm kín là cách tốt nhất cho các dự án dành cho trẻ em. Để tạo ra các câu đố vui nhộn, tùy chỉnh, bạn có thể sử dụng máy cắt laser để cắt các miếng xốp dày. Mặc dù nó không phổ biến như các vật liệu khác cho các dự án gia đình, nhưng nó vẫn là một lựa chọn khả thi để xem xét.
- Tấm kim loại: Đó là một chút khó khăn khi cắt kim loại tấm trên máy khắc laser. Lực hút phân tử bên trong kim loại cao hơn nhiều so với gỗ hoặc acrylic. Vì vậy, để làm tan chảy các cạnh kim loại tấm, chúng ta cần có một nguồn laser công suất cao.
- Da: Sau khi bạn đã thực hành thành thạo với máy cắt laser của mình, bạn có thể thử da, mặc dù đây là một vật liệu đắt tiền. Tuy nhiên, bạn có thể tạo Ví, thắt lưng, ví, vòng tay trang sức và tác phẩm nghệ thuật.
- Các tông: Một trong những vật liệu cắt laser tiết kiệm chi phí nhất là bìa cứng. Nó cũng là một trong những thứ thân thiện với người dùng nhất. Bạn có thể làm bất cứ thứ gì, từ danh thiếp bắt mắt đến các bộ phận xây dựng mô hình.
Không có nhiều tài liệu mà bạn không thể sử dụng nói chung. Nếu bạn đang khắc, bạn nên tránh xa kính. Bất kỳ nội dung nào có chứa clo, chẳng hạn như nhựa vinyl hoặc PVC, cũng không được khuyến nghị.
Ưu nhược điểm của công nghệ cắt laser
Các kỹ sư thích dịch vụ khắc laser vì những mặt tích cực mà nó mang lại. Những lợi ích đáng kể của công nghệ cắt laser: Tính linh hoạt, cắt chính xác, độ lặp lại, tốc độ, hiệu quả chi phí, không tiếp xúc, tính linh hoạt, khả năng tự động hóa, chất lượng tuyệt vời, v.v.
- Trong dây chuyền sản xuất, cắt laser rất dễ tích hợp.
- Công nghệ cắt laser cung cấp nhiều loại vật liệu cắt.
- Nó có thiết kế tự do từ các mảnh trong 1.5 x 1.5 cm đến 94 x 94 cm.
- Công nghệ cắt laser là một quy trình đáng tin cậy và nó luôn mang lại kết quả như nhau.
- Nó cung cấp tùy chọn khắc khác nhau
- Nó có khả năng cắt các thiết kế có độ phức tạp cao.
Những nhược điểm của công nghệ cắt laser như sau:
- Máy cắt laser công suất cao cần người vận hành có kinh nghiệm.
- Một máy cắt laser cụ thể không thể cắt tất cả các loại độ dày kim loại. Trong trường hợp này, các độ dày kim loại khác nhau yêu cầu máy cắt laser có công suất khác.
- Phương pháp cắt nhiệt tạo ra khói nguy hiểm, vì vậy đảm bảo thông gió tốt hơn trong phòng.
Công nghệ cắt laser có gây hại cho cơ thể con người không?
Công nghệ cắt laser có thể gây hại nếu bạn quên thực hiện các biện pháp phòng ngừa cần thiết trong và sau khi phẫu thuật. Chắc chắn có một số rủi ro tương ứng với máy cắt laser, chẳng hạn như khói độc, hỏa hoạn và thương tích cơ thể. May mắn thay, có một số cách nhanh chóng và dễ dàng để thoát khỏi những mối nguy hiểm này và cắt giảm các dự án một cách sạch sẽ và an toàn.
Ứng dụng công nghệ cắt laser
Tất cả các quốc gia trên thế giới đang sử dụng công nghệ cắt laser trong các lĩnh vực kỹ thuật khác nhau. Chúng tôi sẽ đề cập đến một số ứng dụng mà các kỹ sư thường sử dụng công nghệ cắt laser.
- Không gian vũ trụ: hàng không và du hành vũ trụ cần đạt được động cơ hiệu suất cao và giảm mức tiêu thụ nhiên liệu. Công nghệ cắt laser đã được chứng minh là cách hiệu quả nhất để đạt được thiết kế chính xác nhất trong lịch sử.
- Tấm quang điện: sản xuất các tấm quang điện cần nhiều lớp vật liệu dẫn điện và quang hoạt mỏng. Công nghệ cắt laser giúp xóa viền trên pin mặt trời màng mỏng.
- Thời trang: công nghệ cắt laser phổ biến hơn đối với bộ sưu tập đường băng lụa và da được cắt bằng laser hoặc tại các nhà bán lẻ. Cắt laser hoạt động tốt nhất trên vải tổng hợp.
- Rô bốt: công nghệ laser cung cấp một cách hiệu quả cho mọi vật liệu được sử dụng trong ngành công nghiệp robot. Máy bay không người lái và rô-bốt thường yêu cầu sử dụng công nghệ cắt laser cho các linh kiện điện tử.
- Những người khác: công nghệ cắt laser cũng nổi tiếng trong phẫu thuật laser, cắt laser để đánh dấu và khắc, đóng gói, gốm sứ và cắt phi kim loại.
Tổng kết
Máy cắt laser là một công nghệ cắt sử dụng năng lượng tập trung được cung cấp bởi các tia laser đặc biệt và thấu kính hội tụ để làm nóng chảy và khí hóa vật liệu bề mặt. Nó có chất lượng cắt cao, tốc độ cắt nhanh, nhiều loại vật liệu cắt và hiệu suất cao.