Quá trình cắt laser kim loại là gì?

Cắt lazelà một phương pháp chính xác và hiệu quả được sử dụng để cắt kim loại và các vật liệu khác bằng cách sử dụng tia laser công suất cao. Quá trình này được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm sản xuất, ô tô, hàng không vũ trụ và gia công kim loại, do tính chính xác, tốc độ và khả năng tạo ra các thiết kế phức tạp. Trong hướng dẫn này, chúng tôi sẽ phân tích cách thức hoạt động của cắt laser, các thành phần chính có liên quan và các loại cắt laser.

1. Cắt Laser là gì?

Cắt laser là một quá trình sử dụng chùm ánh sáng tập trung (laser) để cắt xuyên qua hoặc khắc các vật liệu như kim loại, nhựa và gỗ. Chùm tia laze làm tan chảy, đốt cháy hoặc làm bay hơi vật liệu, để lại vết cắt sạch, chất lượng cao với lượng chất thải tối thiểu.

2. Các thành phần chính của cắt Laser

- Nguồn Laser: Chùm tia laser có nguồn gốc từ máy phát laser (laser CO2, sợi quang hoặc Nd:YAG thường được sử dụng để cắt kim loại). Tia laser được khuếch đại và hướng về phía vật liệu cắt.

- Thấu kính hội tụ: Một thấu kính hoặc dãy thấu kính tập trung chùm tia laser vào một điểm nhỏ, tăng cường độ của nó tại điểm tiếp xúc với vật liệu.

- Đầu cắt: Đầu cắt hướng chùm tia laser vào vật liệu. Nó di chuyển dọc theo đường đi đã được lập trình, được điều khiển bởi CNC (Điều khiển số máy tính) hoặc các hệ thống hướng dẫn khác.

- Khí hỗ trợ: Các loại khí như oxy, nitơ hoặc không khí thường được thổi qua vòi phun để hỗ trợ quá trình cắt, giúp loại bỏ vật liệu nóng chảy và nâng cao chất lượng vết cắt.

- Giường vật liệu: Kim loại được đặt trên bệ hoặc bàn ổn định để đỡ vật liệu trong quá trình cắt.

3. Quy trình cắt Laser

Quá trình cắt laser có thể được chia thành các bước sau:

Bước 1: Thiết kế và lập trình

- Thiết kế CAD: Bước đầu tiên là tạo ra một thiết kế cho bộ phận hoặc thành phần cần cắt. Điều này được thực hiện bằng phần mềm CAD (Computer-Aided Design). Thiết kế được chuyển đổi thành định dạng có thể đọc được bằng máy cắt laser, thường là tệp vectơ.

- Lập trình CNC: Bản thiết kế được tải lên hệ thống CNC điều khiển máy cắt laser. Nó chuyển thiết kế thành hướng dẫn cắt, hướng dẫn tia laser về cách thức và vị trí cắt.

Bước 2: Chuẩn bị nguyên liệu

- Tấm kim loại hoặc vật liệu cần cắt được đặt trên bệ máy. Các kim loại phổ biến được sử dụng trong cắt laser bao gồm thép, thép không gỉ, nhôm, đồng thau và đồng.

Bước 3: Cắt Laser

- Tạo chùm tia: Nguồn laser tạo ra chùm ánh sáng năng lượng cao, sau đó được tập trung qua thấu kính để tạo ra một điểm nhiệt cực mạnh.

- Làm nóng vật liệu: Khi chùm tia laser tập trung chiếu vào kim loại, năng lượng bị hấp thụ khiến vật liệu nóng lên nhanh chóng và tan chảy, cháy hoặc bốc hơi.

- Khí hỗ trợ: Một loại khí hỗ trợ (như oxy hoặc nitơ) được dẫn vào khu vực cắt thông qua một vòi phun. Nó giúp loại bỏ kim loại nóng chảy và mảnh vụn, cũng như làm nguội vật liệu và cải thiện tốc độ cắt và độ chính xác.

 - Oxy thường được sử dụng để cắt thép nhẹ, vì nó phản ứng với kim loại để tạo ra nhiệt và tăng tốc quá trình cắt.

 - Nitơ được sử dụng cho các vật liệu như thép không gỉ để chống oxy hóa và đảm bảo cạnh sạch.

- Chuyển động Laser: Đầu cắt laser được điều khiển bằng CNC di chuyển dọc theo đường đã lập trình, theo thiết kế. Tốc độ, công suất và tiêu điểm của tia laser được điều chỉnh dựa trên vật liệu và độ dày của kim loại được cắt.

Bước 4: Làm mát và hoàn thiện

- Khi tia laser cắt xuyên qua vật liệu, kim loại nóng chảy hoặc bay hơi sẽ bị khí hỗ trợ thổi bay đi, để lại vết cắt sạch, mịn.

- Sau khi cắt xong, các cạnh có thể được làm nhẵn hoặc làm mờ, tùy theo độ hoàn thiện mong muốn.

- Giảm thiểu lượng kim loại phế liệu hoặc vật liệu phế thải còn sót lại nhờ độ chính xác của tia laser.

4. Các loại cắt Laser cho kim loại

Có một số phương pháp cắt laser tùy thuộc vào vật liệu và ứng dụng:

A. Cắt bay hơi

- Chùm tia laser làm nóng vật liệu đến điểm sôi, khiến nó bốc hơi. Phương pháp này phù hợp với các vật liệu như gỗ hoặc nhựa nhưng cũng có thể áp dụng cho kim loại mỏng.

B. Cắt nóng chảy và thổi (Cắt nhiệt hạch)

- Vật liệu được nung nóng cho đến khi tan chảy và khí áp suất cao (thường là nitơ) thổi kim loại nóng chảy ra khỏi vết cắt. Phương pháp này phổ biến để cắt các kim loại như thép không gỉ và nhôm.

C. Cắt phản ứng (Cắt ngọn lửa)

- Còn gọi là cắt laser hỗ trợ oxy, phương pháp này tương tự như cắt oxy-nhiên liệu. Oxy được thổi vào khu vực cắt và kim loại phản ứng với oxy, tạo ra nhiệt bổ sung và đẩy nhanh quá trình cắt. Điều này thường được sử dụng để cắt thép dày.

D. Nứt ứng suất nhiệt

- Một số vật liệu giòn, như thủy tinh, có thể được cắt bằng ứng suất nhiệt được kiểm soát. Tia laser gây ra sự gia nhiệt cục bộ và khi vật liệu nguội đi, nó sẽ nứt dọc theo đường cắt.

5. Ưu điểm của việc cắt kim loại bằng Laser

- Độ chính xác cao: Cắt laser có thể tạo ra những vết cắt cực kỳ chính xác với dung sai chặt chẽ, lý tưởng cho các thiết kế phức tạp.

- Vết cắt sạch: Tia laser tạo ra các cạnh mịn, sạch, thường loại bỏ nhu cầu hoàn thiện thứ cấp.

- Đa năng: Cắt laser có thể gia công trên nhiều loại kim loại và độ dày khác nhau, từ tấm mỏng đến tấm dày hơn.

- Giảm lãng phí: Cắt laser có hiệu quả cao, giảm lãng phí nguyên liệu so với các phương pháp cắt khác.

- Tốc độ: Nó mang lại tốc độ cắt nhanh hơn, đặc biệt khi cắt kim loại mỏng hơn, so với các phương pháp truyền thống như cắt cơ học.

6. Ứng dụng cắt Laser trên kim loại

Cắt laser được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau, bao gồm:

- Ô tô: Để cắt các bộ phận kim loại như bộ phận khung gầm và bộ phận động cơ.

- Hàng không vũ trụ: Tạo ra các bộ phận chính xác cho máy bay và tàu vũ trụ.

- Sản xuất: Để chế tạo kim loại theo yêu cầu, bao gồm giá đỡ, vỏ và các bộ phận kim loại tấm.

- Làm đồ trang sức: Thiết kế và hoa văn chi tiết bằng kim loại.

- Thi công: Cắt dầm thép, tấm, tấm ốp.

Phần kết luận

Cắt kim loại bằng laser là một quy trình hiệu quả và chính xác cao, mang lại độ chính xác, tốc độ và tính linh hoạt vượt trội trong nhiều ngành công nghiệp. Cho dù bạn đang cắt tấm kim loại mỏng hay tấm thép dày, phương pháp và thiết bị cắt laser phù hợp có thể cải thiện đáng kể năng suất và giảm lãng phí vật liệu. Hiểu quy trình đảm bảo kiểm soát chất lượng tốt hơn và giúp lựa chọn loại cắt laser phù hợp nhất cho các nhu cầu gia công kim loại cụ thể.

Công ty TNHH Công nghệ Truyền thông Đông Quan Fu Cheng Xin cam kết phát triển, sản xuất, lắp ráp, các nhà cung cấp phần cứng dịch vụ một cửa của ODM. Chào mừng bạn đến hỏi chúng tôi tại Lei.wang@dgfcd.com.cn.