Phương pháp cắt, gia công kim loại bằng tia Lazer

Ngày đăng: 26-06-2018 | Admin

Tìm hiểu phương pháp cắt kim loại bằng Laser

Trên thị trường hiện nay phần lớn các máy cắt laser đều sử dụng laser CO2 hoặc laser Nd:YAG với nguyên lý tương tự nhau

Tóm tắt nguyên lý cơ bản của quá trình cắt bằng công nghệ tia laser:

- Một chùm tia năng lượng cao được sinh ra bởi máy phát tia laser được tập trung trên bề mặt chi tiết gia công nhờ hệ thống thấu kính.

- Chùm tia năng lượng lớn này sẽ đốt nóng vật liệu và tạo nên một phần vật liệu nóng chảy cục bộ hoặc bốc hơi cục bộ, thường có đường kính nhỏ hơn 0,5mm.

- Phần lớn vật liệu nóng chảy bị đẩy ra ngoài vùng gia công bởi một dòng khí áp lực cao, đồng trục với chùm tia laser. Đối với một vài vật liệu đặc biệt thì dòng khi này làm tăng tốc quá trình cắt bởi tác động hóa học và lý học.

- Vùng vật liệu bị nóng chảy cục bộ được di chuyển dọc theo bề mặt chi tiết quỹ đạo và sinh ra vết cắt. Chuyển động này được thực hiện bằng cách di chuyển chùm tia laser hội tụ nhờ hệ thống gương CNC hoặc chuyển động cơ khí tấm vật liệu theo phương X-Y trên bàn máy CNC. Cũng có máy thiết kế tích hợp cả hai chuyển động này, khi đó chùm tia laser được di chuyển theo một phương và chi tiết gia công được di chuyển theo phương còn lại. Các hệ thống tự động hóa hoàn toàn cho phép cắt được hình dáng 3D

Đặc điểm của phương pháp cắt kim loại bằng laser

Phương pháp laser có thể cắt một dải rộng các vật liệu khác nhau nhưng hiện nay thì phần lớn các hệ thống cắt laser thương mại thực hiện với kim loại. Cắt kim loại bằng laser đòi hỏi chùm laser mật độ năng lượng cao truyền năng lượng vào vùng cắt nhanh hơn năng lượng nhiệt truyền ra ngoài, kèm theo đó là dòng khí hỗ trợ sẽ đẩy kim loại nóng chảy ra khỏi vùng cắt.

Trong các loại vật liệu thì thép cacbon là loại vật liệu dễ cắt nhất bằng laser. Các loại thép hợp kim thấp như AISI 4140, 8620... cũng có điều kiện cắt tương tự như thép cacbon. Hàm lượng hợp kim trong thép tăng thì quá trình cắt laser sẽ trở nên khó khăn hơn. Với loại thép dụng cụ có hàm lượng vonfram cao thì tốc độ cắt rất chậm và sẽ có xỉ.

Nhôm là một trong những vật liệu rất khó cắt bằng laser vì nhôm làm phản xạ một lượng lớn tia laser và lượng nhiệt truyền vào chi tiết lớn và nhanh. Trong quá trình gia công mà điều chỉnh không đúng tiêu cự của laser thì hậu quả sẽ rất nặng nề đó là chùm tia bị phản xạ trở lại hệ thống phun làm hư hỏng các bộ phận quang học. Và có một loại nguyên liệu còn khó gia công hơn nhôm đó là đồng nguyên chất.