Công nghệ gia công ứng dụng năng lượng tia Laser được chia ra làm 3 loại bao gồm Laser chất khí đại diện là Laser CO2, Laser chất rắn đại diện như Laser Nd-YAG, hay mới đây nhất và hiện đang rất được thị trường ưa chuộng, đó là Laser Fiber (Laser sợi quang), và loại thứ ba là Laser chất lỏng với đại diện điển hình là Laser diode bán dẫn. Trong bài viết này, Inox Kim Vĩnh Phú cung cấp một số thông tin về cắt laser fiber là gì? Sự khác nhau giữa 3 loại laser và địa chỉ uy tín gia công kim loại tấm bằng máy cắt laser fiber.
Mục lục bài viết
Laser Fiber là gì? Nguyên tắc hoạt động
Laser fiber là gì?
Laser fiber hay còn gọi là laser sợi quang, là một biến thể của laser thể rắn, được hình thành bằng chùm tia laser được khuếch tán trong một đường sợi quang thủy tinh pha tạp với một số kim loại đất hiếm như ytterbium, erbium, dysprosium, neodymium.
Laser sợi quang (Laser Fiber) là một trong những công nghệ “đột phá” nhất được giới thiệu trên thị trường ngành gia công kim loại kể từ khi Laser CO2 lần đầu tiên được giới thiệu để cắt kim loại tấm vào những năm 1980.
Công nghệ cắt Laser sợi quang được coi là một sự thay đổi mang tính đột phá và mang tính “cách mạng” vì nó đã tác động đến toàn bộ hiện trạng trong chế tạo kim loại tấm. Và những cơ hội rất dễ thành hiện thực.
>>Xem thêm:
Nguyên tắc hoạt động
Tia Laser sợi quang được tạo ra bên trong một sợi thủy tinh pha tạp linh hoạt, thường dài từ 10–30 feet và đường kính từ 10 đến 50μm. Ytterbium được sử dụng làm nguyên tố pha tạp vì nó mang lại hiệu quả chuyển đổi tốt và bước sóng đầu ra gần 1μm, phù hợp với các thành phần phân phối Laser hiện có.
Tia Laser được tạo ra hoàn toàn bên trong một sợi quang, do đó không cần căn chỉnh môi trường với gương khoang, cũng như không cần thiết phải duy trì quang học và căn chỉnh như với Laser Nd: YAG xung. Quá trình tạo vỏ rất hiệu quả, có nghĩa là Laser sợi quang có thể rất nhỏ, mức độ tập trung cao, và được làm mát bằng khí bảo vệ nên mang lại hiệu quả cao trong gia công cắt bằng Laser.
Chính vì vậy nên đặc điểm độc đáo của Laser sợi quang chính là khả năng lấy nét, phạm vi & chất lượng chùm tia, có thể được điều chỉnh cho phù hợp với từng ứng dụng gia công. Hai đầu của phổ chất lượng chùm là chế độ đơn mode và đa mode. Chế độ đơn mode được xác định bởi chất lượng chùm tia hoặc M2 < 1,2, trong khi chế độ đa chế độ nói chung là trên M2 > 2. Chế độ xác định mức độ tập trung của tia Laser và phân bố mật độ công suất trên tia Laser.
Những ưu điểm của công nghệ cắt laser fiber
Ra đời sau các loại hình gia công khác, công nghệ cắt bằng Laser sợi quang đã khắc phục được khá nhiều các nhược điểm của các phương pháp gia công laser trước đó. Cải tiến nhiều về chất lượng và hiệu quả trong gia công cắt bằng laser thép không gỉ, đáp ứng hơn nhu cầu của thị trường.
- Chùm tia thẳng và nhỏ do Laser sợi quang tạo ra nó nằm trong lõi, cũng nhờ đó khả năng lấy nét, đánh dấu mục tiêu dễ dàng hơn, chính xác hơn
- Dễ căn chỉnh và kiểm soát hơn, khắc phục rất tốt tình trạng nhiễu tia hay tổn thương biến dạng nhiệt do sự rung lắc hay bất kỳ tác động nào trong quá trình thiết bị hoạt động
- Công suất đầu ra cao hơn
- Loại bỏ được sự biến dạng nhiệt của đường dẫn quang, nhờ đó tạo ra chất lượng chùm tia cao hơn, hạn chế nhiễu xạ
- Thiết kế gọn hơn so với các loại hình thiết bị gia công cắt bằng laser rắn hoặc khí công suất tương đương khác
- Ổn định hơn, tuổi thọ thiết bị cao hơn
- Độ rộng Kerf nhỏ hơn, tốc độ cắt nhanh hơn, và sạch hơn nhờ kết hợp hệ thống khí hỗ trợ làm việc hiệu quả, hạn chế xỉ do nguyên liệu bị nóng chảy và ôxi hóa nhiệt.
Cắt laser CNC
Máy cắt sử dụng công nghệ laser fiber
Trong ngành cơ khí, nhu cầu gia công sản xuất các sản phẩm công nghiệp rất cao và đa dạng. Yêu cầu ngày càng cao đối với các sản phẩm đòi hỏi độ chính xác cũng như tính thẩm mỹ cao. Việc đẩy mạnh nghiên cứu phát triển khoa học công nghệ chính là một phương pháp nhằm cải thiện tối đa hoạt động gia công cơ khí. Tốc độ ngày càng cao, độ chính xác được cải thiện, đồng thời tính thẩm mỹ cũng dần tiến tới sự hoàn hảo.
Laser sợi quang là một công nghệ mới trong hoạt động gia công cắt Laser inox, hiện các sản phẩm Inox gia công cắt bằng máy sử dụng công nghệ Laser đang được sử dụng rộng rãi trong rất nhiều ngành công nghiệp trên khắp thế giới. Nó yêu cầu nguồn năng lượng cao hơn do độ cứng và hệ số phản xạ của loại nguyên liệu này rất cao. Vì vậy, sợi quang được ưa chuộng sử dụng rộng rãi nhất hiện nay trong gia công cắt, khắc kim loại, thép không gỉ. Sản phẩm là những chi tiết máy đòi hỏi sự chính xác cao, hay những bộ phận (parts) để lắp đặt trong các thiết bị điện tử hiện đại, cũng như những chi tiết nhằm trang trí cho các công trình hiện đại.
Máy cắt laser fiber
Phân biệt công nghệ cắt laser Fiber, laser CO2 và Nd-YAG
Laser sợi quang đại diện cho một bước nhảy vọt đáng kể, vượt xa các công nghệ trước đó, như các hệ thống diode được bơm đầu tiên, hoặc với các phương pháp gia công được ra đời trước đó như Laser chất khí (Laser CO2), hay một loại Laser chất rắn cùng loại là Laser Nd-YAG,…
Công nghệ cắt Laser CO2
Laser CO2 là dạng công nghệ Laser chất khí, với chất khuếch tán là hợp chất khí Carbon Dioxide. Thiết bị máy cắt laser CO2 là một hệ thống các thấu kính và gương phản chiếu dẫn truyền tia Laser.
Công nghệ cắt Laser Fiber
Laser Fiber là dạng công nghệ Laser chất rắn, chùm tia laser được khuếch tán trong một đường sợi quang thủy tinh pha tạp với một số kim loại đất hiếm. Công nghệ này được phát triển dựa trên cơ sở công nghệ Laser chất rắn đã được ra đời trước đó là Laser Nd-YAG. Tia laser nằm trong lõi sợi quang nên công nghệ này khắc phục được một số vấn đề phát sinh do sự nhiễu xạ so với thiết bị cắt laser CO2.
Công nghệ cắt Laser Fiber
Công nghệ cắt Laser Nd-YAG
Laser Nd-YAG là dạng công nghệ cắt Laser tinh thể trạng thái rắn. Nguồn Laser sử dụng hoạt chất là Yttrium Aluminium Garnet (YAG) cộng thêm 2-5% kim loại đất hiếm Neodymium (Nd)
- Bước sóng của loại máy cắt Laser Nd-YAG thích hợp để ứng dụng khắc ký mã hiệu trên chất liệu kim loại, nhựa.
- Ưu điểm của máy khắc Laser Nd-YAG là có thể phát ở chế độ xung và chế độ liên tục, công suất lên đến hàng trăm Megawatts. Tuy nhiên hiệu suất sử dụng năng lượng thấp dưới 5%, phổ phản xạ rộng với nhiều bước sóng, vì thế độ đơn sắc hay mức độ tập trung của dòng Laser Nd-YAG thường không cao.
- Máy Laser nguồn tinh thể Nd-YAG được sử dụng để gia công cắt khắc trên các chất liệu kim loại, kim loại mạ, sơn tĩnh điện và các món đồ gốm sứ.
>>Xem thêm: Khí dùng cắt Laser CNC inox có mấy loại?
Ưu điểm của Laser Fiber so với Laser CO2
Về mặt kỹ thuật
Laser Fiber có những ưu điểm hơn so với Laser CO2 như sau:
- Thiết kế khuếch đại trong trạng thái rắn nguyên khối, chùm tia Laser nằm trong lõi sợi quang, do đó mức độ tập trung cũng như mật độ cao hơn gấp 5 lần tại tiêu điểm (khi so sánh Laser Fiber công suất 2kW và Laser CO2 ở mức công suất 4kW)
- Bước sóng của Laser Fiber ngắn hơn rất nhiều so với Laser CO2. Trong khi Laser CO2 có bước sóng khoảng 10600nm thì bước sóng của Laser Fiber chỉ vào khoảng 1060nm. Điều này khiến Laser sợi quang có đặc tính hấp thụ lớn hơn 2.5 lần so với Laser CO2.
Hai yếu tố về bước sóng ngắn và mật độ công suất cao hơn, kết hợp với sự hội tụ chùm tia qua thấu kính để đạt được tốc độ cắt tăng lên đến 5 lần đối với công tác gia công vật liệu dày dưới 1/4 inch (dưới 6.35mm)
Hệ thống cắt Laser sợi quang chắc chắn có thể cắt dày tới một inch với công suất Laser sợi quang cao hơn và thậm chí cắt nhanh hơn khi sử dụng nitơ làm khí hỗ trợ, nhưng điểm tối ưu là ở kích thước nhỏ hơn hoặc bằng 5/16 inch đối với gia công cắt thép, khi so sánh với hệ thống CO2. Chắc chắn, nếu bạn đang gia công các vật liệu không gỉ, nhôm, đồng thau hoặc đồng, công nghệ Laser sợi quang là nhanh nhất và tiết kiệm nhất bất kể độ dày.
Các lợi ích về tốc độ là rõ nét nhất, tối ưu nhất khi N2 được sử dụng như một khí hỗ trợ vì vật liệu nóng chảy được đẩy ra khỏi kerf bởi nitơ cũng nhanh như khi nó bị nóng chảy. Đồng thời giảm thiểu khả năng vật liệu cắt gia công bị oxi hóa ở nhiệt độ cao, cũng từ đó giảm khả năng sinh ra bù nhiệt do oxi hóa, yếu tố gây biến dạng phôi sinh ra xỉ hoặc bavia trên vật liệu cắt.
Về hiệu quả trong cắt inox hoặc kim loại tấm
Như đã phân tích mặt kỹ thuật ở trên, ta biết rằng, hai công nghệ gia công này có bước sóng khác nhau, mức độ hấp thụ khác nhau, do đó điểm tối ưu của chúng là khác nhau ở các mức độ dày vật liệu khác nhau.
Laser Fiber làm việc hiệu quả đối với các tấm vật liệu thép carbon ở mức khoảng 1 inch trở xuống. Độ dày tấm nguyên liệu gia công để đạt được mức tối ưu hiệu quả gia công sẽ khác nhau đối với các thiết bị máy gia công Laser Fiber ở các mức công suất khác nhau.
Trong khi đó, Laser CO2 sẽ làm việc tốt hơn đối với nhu cầu gia công các tấm vật liệu dày hơn.
Nếu bạn đọc đang có nhu cầu gia công tấm kim loại hoặc thép không gỉ, hãy xem xét nhu cầu gia công của mình ở độ dày vật liệu tấm là bao nhiêu để lựa chọn đơn vị gia công cho phù hợp.
>>Xem thêm: Gia công kim loại tấm giá rẻ chất lượng
>>Xem một số sản phẩm được tạo ra từ quá trính gia công kim loại tấm:
Sự khác nhau của Laser Fiber và Laser Nd-YAG
Laser Nd-YAG ngày nay chỉ còn được ứng dụng rộng rãi trong công tác gia công hàn, doa. Công tác gia công cắt kim loại, hợp kim nói chung, Inox nói riêng nay đã có những ứng dụng công nghệ tiến bộ hơn, phổ biến hơn đó là Laser sợi quang (hay Laser fiber). Bảng dưới sẽ trình bày rõ nét hơn về sự khác nhau của công nghệ laser fiber và laser Nd-YAG.
Sợi Laser |
Nd: YAG Laser | ||
| Độ tin cậy | 50.000 -100.000 giờ | 500 – 1.000 giờ (bơm đèn)
10.000 – 20.000 giờ (bơm diode) |
|
| Sự tiêu thụ năng lượng | 170W mỗi giờ | 6kW mỗi giờ | |
| Hiệu quả năng lượng | Lên tới 50% | 2 -3% (0,2% với 3x Nd: YAG) | |
| Chất lượng chùm tia | Tròn, đồng tâm
Gần M2 = 1 (<1,05) |
Không đối xứng trên cả hai kích thước
Kém hơn M2 |
|
| Kích thước điểm | 50% nhỏ hơn kích thước điểm Nd: YAG
Yêu cầu ít năng lượng hơn để đạt được kết quả tương tự |
Lớn hơn đáng kể so với laser sợi
Yêu cầu nhiều năng lực hơn để đạt được kết quả tương tự |
|
| Đường dẫn quang / chùm tia | Cáp linh hoạt
Lên đến 50m |
Gương, đường dẫn quang
Mất chất lượng chùm tia và giảm năng lượng đáng kể với hệ thống đầu quét phân phối sợi |
|
| Làm mát | Làm mát bằng không khí | Nước khử ion hóa (DI) | |
| Kích thước | 19 đơn vị gắn rack | Dấu chân lớn | |
| Máy làm lạnh | Không cần thiết bị làm lạnh lên đến 200W, Q-switching (xung) hoặc CW | Công suất phát laser 30X watt (yêu cầu thay thế cứ sau 1-2 năm) | |
Gia công inox bằng công nghệ laser fiber tại Inox Kim Vĩnh Phú
Nắm bắt được nhu cầu thị trường, Inox Kim Vĩnh Phú với thiết bị gia công Inox là máy cắt Laser sợi quang sử dụng khí nén, cùng với đội ngũ kỹ sư, kỹ thuật gia công nhiều kinh nghiệm trong việc vận hành máy gia công cắt bằng Laser CNC.
Chúng tôi đã và đang đáp ứng rất tốt nhu cầu của hàng ngàn khách hàng trong việc đảm bảo chất lượng sản phẩm gia công, tiến độ thực hiện đơn hàng nhanh. Đừng ngần ngại liên hệ để được tư vấn bởi đội ngũ nhân viên tư vấn tận tình, giàu kinh nghiệm, cho nhu cầu gia công của bạn.
>>Xem chi tiết dịch vụ: Gia công cắt laser inox theo yêu cầu
Tại Inox Kim Vĩnh Phú, với trang bị thiết bị máy gia công cắt Laser Fiber, độ dày gia công thép không gỉ có thể lên tới 25mm, độ chính xác gần như tuyệt đối, Kerf hẹp, nét cắt đẹp, không xỉ hay bavia, đem lại sự hài lòng cho hàng ngàn khách hàng.
Inox Kim Vĩnh Phú đã là một trong những đơn vị gia công cắt Laser chất lượng và uy tín hàng đầu tại khu vực Tp. Hồ Chí Minh và các tỉnh Nam Bộ của nước ta.
Bên cạnh đó, Chúng tôi cũng có rất nhiều các dịch vụ gia công bổ trợ khác như hoạt động gia công theo yêu cầu, gia công theo bản vẽ thiết kế kích thước chi tiết sản phẩm với các phương thức gia công: Chấn CNC, Bào soi rãnh CNC, Chặt CNC, đột, dập gân tấm Inox chống trượt, hàn Inox,… Gia công sản phẩm với số lượng lớn các sản phẩm công nghiệp, gia công Inox theo bản vẽ thiết kế sản phẩm của khách hàng bằng những kỹ thuật gia công sử dụng thiết bị ứng dụng công nghệ CNC hiện đại.
Liên hệ ngay với đội ngũ nhân viên tư vấn của Inox Kim Vĩnh Phú để biết thêm thông tin chi tiết về hoạt động dịch vụ gia công cắt bằng Laser của chúng tôi.
Một số dịch vụ gia công tại Inox kim Vĩnh Phú:
