Cắt laser là gì? Ưu nhược điểm và ứng dụng của laser CNC

Công nghệ cắt laser còn được dùng nhiều để cắt các tấm kim loại hoa văn, tấm vách ngăn, cổng hoa văn kim loại, cắt chữ nhiều chi tiết…

Nguyên lý hoạt động của cắt laser

Nguyên lý hoạt động của cắt laser dựa trên việc sử dụng ánh sáng laser để tạo ra nhiệt độ cao tại các điểm nhất định trên bề mặt vật liệu, từ đó cắt và chế tạo các sản phẩm khác nhau. Dưới đây là cách hoạt động cơ bản của quy trình cắt laser:

• Tạo ra tia laser: Một nguồn laser tạo ra một tia sáng laser coi. Ánh sáng này được tạo ra bởi phát quang (phát xạ) từ một nguồn laser, thường là một cảm biến đặc biệt có khả năng phát ra ánh sáng ở một bước sóng nhất định.
• Hội tụ tia laser: Tia laser được hội tụ vào một điểm nhỏ trên bề mặt của vật liệu cần cắt hoặc gia công. Việc hội tụ này thường được thực hiện thông qua các hệ thống quang học như lens hoặc gương, từ đó tạo ra một điểm tập trung ánh sáng với năng lượng cao.
• Tạo nhiệt độ cao: Khi tia laser chạm vào bề mặt vật liệu, năng lượng từ ánh sáng laser được hấp thụ bởi vật liệu, biến nó thành nhiệt độ cao. Quá trình hấp thụ năng lượng ánh sáng laser này gây ra một quá trình cháy, hoặc phá hủy phân tử của vật liệu, tùy thuộc vào loại vật liệu được sử dụng.
• Chuyển động tương đối: Khi vật liệu được gia công, bàn làm việc hoặc máy cắt di chuyển tương đối so với tia laser. Điều này tạo ra các vết cắt hoặc chế tạo ở các vị trí cụ thể trên bề mặt vật liệu.
• Hoàn thiện quy trình: Quá trình di chuyển và chế tạo tiếp tục cho đến khi tất cả các lớp vật liệu đã được cắt hoặc gia công theo yêu cầu.

Tóm lại, quy trình cắt laser hoạt động bằng cách tạo ra nhiệt độ cao tại các điểm nhất định trên bề mặt vật liệu sử dụng tia laser, từ đó cắt và gia công vật liệu để tạo ra các sản phẩm hoặc các thành phần khác nhau.

Nguyên lý hoạt động dựa trên ánh sáng laser

Thành phần và cấu tạo của máy cắt laser

Máy cắt laser là một công cụ quan trọng trong gia công kim loại, đặc biệt là trong việc gia công inox. Máy này sử dụng công nghệ cắt bằng tia laser và bao gồm các thành phần cốt lõi sau:

• Bộ cộng hưởng laser: Đây là bộ phận tạo ra chùm tia laser. Nó bao gồm một ống thủy tinh kín khí với hai gương đối diện nhau. Ống thủy tinh chứa một hỗn hợp khí bao gồm CO2 và một số loại khí khác, tạo ra sự pha trộn. Khi được kích hoạt, nó phát ra năng lượng dưới dạng ánh sáng.
• Đầu cắt: Nguồn năng lượng ánh sáng từ bộ cộng hưởng laser được chuyển đến đầu cắt. Tại đây, ánh sáng đi qua các gương được đặt ở vị trí cần thiết và sau đó đi qua một thấu kính cong. Thấu kính này tập trung chùm tia thành một điểm duy nhất, tạo thành tia laser mỏng và hội tụ có thể cắt hoặc khắc kim loại hoặc phi kim.
• Khoảng cách vòi phun: Khoảng cách vòi phun là thành phần quan trọng quyết định đến chất lượng của đường cắt và vết cắt. Điều này đảm bảo rằng khoảng cách giữa đầu cắt và bề mặt vật liệu được duy trì ổn định, tối ưu hóa hiệu suất cắt và chất lượng của sản phẩm cuối cùng.

Các phương pháp cắt laser

Có ba phương pháp cắt laser chính được sử dụng trong công nghiệp:

1. Cắt laser CO2: Phương pháp này sử dụng ánh sáng từ một laser CO2 để cắt qua vật liệu. Laser CO2 thường được sử dụng cho việc cắt vật liệu không dẫn điện như gỗ, giấy, nhựa, cao su, và các loại vật liệu hữu cơ khác. Quá trình cắt laser CO2 thường tạo ra các vết cắt sắc nét và ít gây nhiệt cho vật liệu.
2. Cắt laser YAG: Phương pháp này sử dụng ánh sáng từ một laser YAG (yttrium-aluminum-garnet) để cắt qua vật liệu. Laser YAG thường được sử dụng cho việc cắt kim loại và các vật liệu dẫn điện khác như thép không gỉ, nhôm, đồng, và titan. Quá trình cắt laser YAG có thể tạo ra các vết cắt chính xác và sắc nét trên các vật liệu kim loại.
3. Cắt laser sợi quang (fiber laser): Phương pháp này sử dụng ánh sáng từ một tia laser sợi quang để cắt qua vật liệu. Laser sợi quang thường được sử dụng cho việc cắt kim loại với hiệu suất cao và chất lượng cắt tốt. Cắt laser sợi quang đặc biệt phổ biến trong công nghiệp kim loại để cắt thép carbon, thép không gỉ, nhôm, và các kim loại khác.

Mỗi phương pháp cắt laser có ưu điểm và hạn chế riêng, và lựa chọn phương pháp phù hợp phụ thuộc vào loại vật liệu, độ dày, độ chính xác yêu cầu, và yếu tố kinh tế của từng ứng dụng cụ thể.

Công nghệ cắt Laser

Ưu điểm và nhược của cắt laser CNC

Ưu điểm

Các phương pháp gia công thủ công đòi hỏi sức lao động cao và sử dụng nhiều loại công cụ dụng cụ, nhưng thường không đạt được độ chính xác và tính thẩm mỹ cao cho sản phẩm. Trái lại, việc sử dụng phương pháp cắt laser CNC kim loại mang lại nhiều ưu điểm tối ưu:

• Tiến độ gia công nhanh chóng: Cắt laser CNC kim loại thực hiện quy trình gia công một cách nhanh chóng, giúp tăng hiệu suất sản xuất.
• Độ chính xác định vị cao: Phương pháp này cung cấp độ chính xác cao đến khoảng 10µm, đảm bảo sự chính xác trong quy trình gia công.
• Dung sai nhỏ: Với dung sai chỉ cỡ + 0.01″ (0.025mm), sản phẩm sau khi gia công có độ chính xác cao và đồng đều.
• Vết cắt sáng, bóng, đường cắt nhỏ: Tính tập trung cao của chùm tia laser tạo ra các vết cắt sáng bóng, đường cắt nhỏ, giúp tiết kiệm vật liệu.
• Đa dạng vật liệu gia công: Phương pháp cắt laser CNC kim loại có thể được áp dụng cho nhiều loại vật liệu khác nhau. Đối với kim loại, máy có thể gia công cắt được tấm kim loại dày lên đến 20mm.

Tuy nhiên, để đạt được hiệu quả tối ưu, cần có kiến thức sâu rộng và kỹ năng vận hành tốt về thiết bị. Một cơ sở gia công có thể sở hữu máy cắt laser CNC kim loại, nhưng không phải ai cũng có khả năng tối ưu hóa thiết bị và cài đặt các thông số cho phù hợp nhất, để đảm bảo chất lượng sản phẩm gia công cao nhất.

Nhược điểm

Mặc dù phương pháp cắt laser CNC kim loại đang được xem là một phương án gia công tối ưu trong việc cắt kim loại, nhưng nó vẫn không tránh khỏi những nhược điểm sau:

• Yêu cầu trình độ kỹ thuật cao: Gia công bằng phương pháp cắt laser đòi hỏi người vận hành phải có trình độ kỹ thuật cao. Điều này có nghĩa là, mặc dù một đơn vị có thể trang bị máy cắt laser đắt tiền, nhưng nếu không có người vận hành có kỹ năng và hiểu biết sâu rộng về thiết bị, hiệu suất và chất lượng sản phẩm có thể không đạt được như mong đợi.
• Chi phí tiền điện cao: Hoạt động của máy cắt laser tiêu tốn nhiều điện năng, đặc biệt là đối với các máy có công suất lớn. Do đó, chi phí tiền điện có thể là một yếu tố cần được cân nhắc khi sử dụng phương pháp cắt laser.
• Hạn chế trong việc cắt các loại nguyên liệu kim loại dày: Mặc dù máy cắt laser có thể gia công kim loại với độ chính xác cao, nhưng đối với các nguyên liệu kim loại có độ dày lớn hơn 20mm, nó có thể gặp phải nhiều hạn chế và khó khăn.

Trong tổ chức gia công, việc sở hữu một máy cắt laser CNC không chỉ đảm bảo chất lượng sản phẩm mà còn đặt ra yêu cầu cao về kỹ năng và hiểu biết của người vận hành. Nếu thiếu điều này, việc xử lý các vấn đề và lỗi có thể gây ra sẽ trở nên phức tạp và khó khăn.

Có thể bạn quan tâm:

• Cắt tấm inox theo yêu cầu
• Gia công cắt chấn inox
• Gia công hàn inox
• Gia công cuốn ống