Máy cắt laser là gì?

Nguyên lý cắt laser

Quá trình cắt laser diễn ra như thế nào?

Chùm tia laser mật độ năng lượng cao tập trung chiếu xạ phôi, làm cho vật liệu được chiếu xạ nhanh chóng tan chảy, bay hơi, cắt bỏ hoặc đạt đến điểm bắt lửa, đồng thời thổi bay vật liệu nóng chảy với sự hỗ trợ của luồng không khí tốc độ cao, do đó thực hiện việc cắt phôi.Cắt laser là một trong những phương pháp cắt nhiệt.

Các thành phần của máy cắt laser

Bộ phận chính của máy công cụ

Máy công cụ bao gồm bệ gia công cắt là bộ phận cơ khí thực hiện chuyển động của các trục X, Y và Z.

Máy phát laser

Một thiết bị tạo ra nguồn ánh sáng laser.

Đường dẫn quang bên ngoài

Nó được sử dụng để phản xạ chùm tia laser theo hướng cần thiết.

Hệ thống điều khiển số

Điều khiển máy công cụ để nhận biết chuyển động của trục X, Y và Z cũng như công suất đầu ra của nguồn laser.

Nguồn điện ổn định

Nó được kết nối giữa nguồn laser, máy công cụ CNC và hệ thống cung cấp điện.

Đầu cắt

Nó chủ yếu bao gồm khoang, ghế thấu kính lấy nét, gương lấy nét, cảm biến điện dung, vòi phun khí phụ và các vật thể khác.Đầu laser là bộ phận quan trọng của máy cắt kim loại sợi quang, dùng để tạo ra năng lượng chùm tia laser dùng để cắt và có chức năng tương tự như trái tim con người.

Bàn mổ

Nó được sử dụng để kiểm soát quá trình làm việc của toàn bộ thiết bị cắt.

Máy làm lạnh

Nó được sử dụng để làm mát máy phát laser.

Bình ga

Nó bao gồm xi lanh khí trung bình và xi lanh khí phụ, và chúng được sử dụng để bổ sung khí công nghiệp cho dao động laser và khí phụ trợ cho đầu cắt.

Máy nén khí và bình chứa khí

Họ cung cấp và lưu trữ khí nén.

Máy sấy và lọc làm mát không khí

Nó được sử dụng để cung cấp không khí khô sạch cho máy phát laser và đường truyền tia để giữ cho đường dẫn và gương phản xạ hoạt động bình thường.

Máy thông gió và loại bỏ bụi

Nó hút hết khói bụi sinh ra trong quá trình xử lý và lọc chúng để khí thải đạt tiêu chuẩn bảo vệ môi trường.

Máy xỉ

Nó loại bỏ thức ăn thừa và chất thải gây ra trong quá trình chế biến.

Các loại máy cắt laser là gì?

Nó phụ thuộc vào cách bạn phân loại nó.

1. Nếu phân loại theo nguồn laser thì có thể chia thành

(1) Nguồn laser trạng thái rắn.

Các nguồn laser trạng thái rắn được chia thành laser ruby, YAG, v.v.

(2) Nguồn laser bán dẫn.

(3) Nguồn laser lỏng.

(4) Nguồn laser khí và nguồn laser CO2.

2. Theo cấu trúc của máy cắt laser, nó có thể được chia thành

(1) Máy cắt laser để bàn

Loại máy cắt laser này là phổ biến nhất.Nó đặt tia laser ở một bên và truyền đến đầu cắt laser thông qua đường quang bên ngoài.Phạm vi xử lý thường là 1, 53M và 24M.

Theo cấu trúc tích hợp, nó có thể được chia thành loại đúc hẫng, loại cổng và loại lai.

Nhiều thương hiệu máy cắt laser như TRUMPF, Bystronic, Prima, MAZAK, v.v. hầu hết đều là máy cắt laser để bàn.

Chế độ máy tính để bàn chủ yếu được sử dụng để xử lý kim loại tấm.Nhiều ngành công nghiệp như sản xuất thang máy, thiết bị đóng cắt điện, máy móc thực phẩm và các ngành công nghiệp khác chủ yếu gia công tấm mỏng đều áp dụng máy cắt laser để bàn.

3. Nếu chia theo phôi cắt.Các loại là

(1) Máy cắt laser kim loại.Công suất của nguồn laser nhìn chung tương đối cao.

(2) Máy cắt laser phi kim loại.Công suất của tia laser nói chung là rất thấp.

(3) Ngoài ra còn có các tấm và ống gia công bằng máy cắt laser.

Quá trình cắt laze

1. Cắt bay hơi

Trong quá trình cắt laser này, nhiệt độ bề mặt của vật liệu tăng lên đến điểm sôi nhanh đến mức đủ để tránh sự nóng chảy do dẫn nhiệt, do đó một phần vật liệu bị bay hơi thành hơi và biến mất, còn phần còn lại là vật liệu được đẩy ra khỏi đáy khe bằng khí phụ.Công suất laser rất cao được yêu cầu trong trường hợp này.

Để tránh hơi vật liệu ngưng tụ trên thành khe, độ dày của vật liệu không được vượt quá đường kính của chùm tia laser quá nhiều.Quá trình này không thể được sử dụng cho một số vật liệu, chẳng hạn như gỗ và một số đồ gốm, vì chúng sẽ không tan chảy và do đó ít có khả năng cho phép hơi vật liệu ngưng tụ lại.

Ngoài ra, những vật liệu này thường cần vết cắt dày hơn.Trong quá trình cắt bằng hơi laser, việc lấy nét chùm tia tối ưu phụ thuộc vào độ dày vật liệu và chất lượng chùm tia.Công suất laser và nhiệt bay hơi có ảnh hưởng hạn chế đến vị trí lấy nét tối ưu.Khi độ dày của tấm không đổi, tốc độ cắt tối đa tỷ lệ nghịch với nhiệt độ khí hóa của vật liệu.Mật độ công suất laser yêu cầu lớn hơn 108W/cm2 và phụ thuộc vào vật liệu, độ sâu cắt và vị trí tiêu điểm chùm tia.

2. Cắt nhiệt hạch bằng laser

Trong quy trình cắt laser này, phôi bị nóng chảy một phần và vật liệu nóng chảy được đẩy ra ngoài bằng luồng không khí.Bởi vì việc chuyển vật liệu chỉ xảy ra khi nó ở trạng thái lỏng nên quá trình này được gọi là cắt nhiệt hạch bằng laser.

Chùm tia laze kết hợp với khí cắt trơ có độ tinh khiết cao đẩy vật liệu nóng chảy ra khỏi vết cắt, nhưng bản thân khí không tham gia vào quá trình cắt.Cắt nhiệt hạch bằng laser có thể đạt được tốc độ cắt cao hơn so với cắt khí hóa.Năng lượng cần thiết cho quá trình khí hóa thường cao hơn năng lượng cần thiết để làm tan chảy vật liệu.

Trong quá trình cắt nhiệt hạch bằng laser, chùm tia laser chỉ bị hấp thụ một phần.Tốc độ cắt tối đa tăng khi tăng công suất laser và giảm gần như tỷ lệ nghịch với mức tăng độ dày tấm và nhiệt độ nóng chảy vật liệu.Trong trường hợp công suất laser nhất định, hệ số giới hạn là áp suất không khí tại vết cắt và độ dẫn nhiệt của vật liệu.Cắt nhiệt hạch bằng laser có thể tạo ra các vết cắt không bị oxy hóa trên vật liệu sắt và kim loại titan.Mật độ năng lượng laser tạo ra sự nóng chảy nhưng không đạt đến mức khí hóa là từ 104W/cm2 đến 105W/cm2 đối với vật liệu thép.

3. Cắt nóng chảy oxy hóa (cắt ngọn lửa laser)

Cắt nhiệt hạch thường sử dụng khí trơ.Nếu nó được thay thế bằng oxy hoặc khí hoạt động khác, vật liệu sẽ bốc cháy dưới sự chiếu xạ của chùm tia laser và phản ứng hóa học dữ dội xảy ra với oxy để tạo ra một nguồn nhiệt khác, làm nóng thêm vật liệu.

Do hiệu ứng này, tốc độ cắt cao hơn có thể đạt được bằng phương pháp này so với phương pháp cắt nóng chảy cho cùng độ dày của kết cấu thép.Mặt khác, phương pháp này có thể có chất lượng cắt kém hơn phương pháp cắt nhiệt hạch.Nó tạo ra các rãnh cắt rộng hơn, độ nhám đáng chú ý, vùng chịu ảnh hưởng nhiệt tăng lên và chất lượng cạnh kém hơn.Cắt bằng ngọn lửa bằng laser không tốt cho các mô hình chính xác và các góc nhọn (có nguy cơ cháy các góc nhọn).Laser ở chế độ xung có thể được sử dụng để hạn chế hiệu ứng nhiệt và công suất của tia laser quyết định tốc độ cắt.Trong trường hợp công suất laser nhất định, các yếu tố hạn chế là việc cung cấp oxy và tính dẫn nhiệt của vật liệu.

4. Cắt gãy có kiểm soát

Đối với các vật liệu giòn, dễ bị hư hỏng do nhiệt, cần phải cắt tốc độ cao và có thể kiểm soát được, gọi là cắt gãy có kiểm soát.Nội dung chính của quá trình cắt này là chùm tia laser làm nóng một vùng nhỏ vật liệu giòn, gây ra gradient nhiệt lớn và biến dạng cơ học nghiêm trọng ở vùng này, dẫn đến hình thành các vết nứt trên vật liệu.Miễn là duy trì được độ dốc gia nhiệt đồng đều, chùm tia laser có thể hướng các vết nứt theo bất kỳ hướng nào mong muốn.

Trên đây là giới thiệu sơ lược về máy cắt laser, nếu bạn cần thêm thông tin vui lòng liên hệ với chúng tôi.