Máy Cắt Laser Cnc Và Công Nghệ Cắt Laser

Máy cắt laser cnc đang là máy cắt kim loại tự động sử dụng công nghệ cắt kim loại hiện đại nhất hiện nay. Để đầu tư một chiếc máy cắt laser cnc, các doanh nghiệp Việt Nam đang phải nhập khẩu những chiếc máy cắt laser cnc từ các nước khác với giá thành cao. Nếu mua các sản phẩm có xuất xứ rẻ từ TQ thì chất lượng máy thường không được đảm bảo và phát sinh chi phí vận hành cao. Nhiều doanh nghiệp trong nước là khách hàng thân thiết của chúng tôi trong linh vực máy cắt plasma cnc và dây chuyền sản xuất ống gió tự động Auto Line đã có gợi ý rằng: "Tại sao không nghiên cứu sản xuất máy cắt laser cnc cho các doanh nghiệp Việt Nam đang có nhu cầu sử dụng được mua với máy chất lượng tốt mà giá thành rẻ hơn".

CÔNG NGHỆ CẮT LASER

Thuật ngữ Laser

LASER là từ viết tắt của cụm từ Tiếng Anh “Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation”. Định nghĩa về “LASER” ở đây được viết trong phạm vi ứng dụng của laser trong gia công vật liệu – đây cũng là công nghệ gia công vật liệu tiên tiến nhất hiện nay, nhưng trong khoa học thì laser có rất nhiều ứng dụng khác nhau trong khoa học, công nghệ quân sự, viễn thông, đo lường, y tế … nhờ những đặc điểm có một không hai của nó.
LASER là sự khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ kích thích. Bức xạ laser được tạo ra từ bộ nguồn laser. Hai bộ nguồn laser hiện nay được sử dụng phổ biến là laser tinh thể và laser khí. Tinh thể laser hoặc khí được đặt giữa hai gương cho phép cộng hưởng và định hướng chùm tia laser. Một tỉ lệ xác định của chùm tia laser được truyền qua gương phản xạ bán toàn phần và nó có thể dùng để gia công vật liệu.

Đặc tính của chùm tia laser

Tia laser có tính đồng nhất và đẳng hướng cao. Do đó bằng thấu kính hội tụ, chùm tia laser với năng lượng rất cao có thể làm nóng chảy hoặc bay hơi vật liệu. Thêm vào đó việc sử dụng các hệ quang học (gương, thấu kính) phù hợp, tia laser có thể được định chiếu hoặc phản xạ mà không bị tổn thất năng lượng ngay cả với khoảng cách lớn. Tùy theo hệ gương bố trí chuyển động kiểu chạy bàn xy plotter, quét chùm tia galvo hay sợi quang kết hợp điều khiển bằng robot mà hình thành hệ thống laser.

Mỗi loại laser đều có những công dụng khác nhau

Mỗi loại laser có ưu điểm riêng và khả năng làm việc trên các loại vật liệu khác nhau. Các loại laser thông dụng là laser khí CO2 và laser tinh thể, laser sợi. Các loại laser này đều kinh tế và tuổi thọ cao. Laser CO2 đặc biệt phù hợp để khắc và cắt phi kim. Trong khi laser tinh thể, sợi lại chủ yếu dùng cho đánh dấu, khắc hoặc cắt trên kim loại.

MÁY CẮT KIM LOẠI BẰNG TIA LASER

Phần lớn các máy cắt laser cnc trên thị trường hiện nay đều sử dụng laser CO2 hoặc laser Nd:YAG với nguyên lý tương tự nhau.
Sơ đồ nguyên lý cắt bằng tia laser.
 
Nguyên lý cơ bản của quá trình cắt bằng tia laser có thể được tóm tắt như sau:

1. Một chùm tia năng lượng cao được sinh ra bởi máy phát laser sẽ được tập trung lên bề mặt chi tiết gia công nhờ hệ thống thấu kính.
2. Chùm tia này đốt nóng vật liệu và tạo nên một vùng vật liệu nóng chảy cục bộ, thường có đường kính nhỏ hơn 0,5mm).
3. Phần vật liệu nóng chảy bị đẩy ra khỏi vùng gia công bởi một dòng khí có áp lực cao, đồng trục với chùm tia laser. Đối với một số loại vật liệu thì dòng khí này làm tăng tốc quá trình cắt bởi tác động hóa học và lý học.
4. Vùng vật liệu bị nóng chảy cục bộ được di chuyển dọc theo bề mặt chi tiết theo một 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 hai phương X-Y trên bàn máy CNC. Cũng có máy thiết kế cả hai loại 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 các hình dáng 3D.

Đặc điểm

Laser có thể cắt một dải rộng các loại vật liệu nhưng phần lớn các hệ thống cắt laser thương mại hiện nay được 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 lượng nhiệt truyền ra ngoài. Kèm theo đó là dòng khí hỗ trợ sẽ đẩy kim loại nóng chảy ra khỏi vùng cắt.
Thép cacbon là loại vật liệu kim loại dễ cắt nhất bằng laser. Các loại thép hợp kim thấp như AISI 4140, 8620,… có điều kiện cắt tương tự như thép cccbon. Hàm lượng hợp kim trong thép tăng thì quá trình cắt trở nên khó khăn hơn. Với thép dụng cụ có hàm lượng vonfram cao thì tốc độ cắt rất chậm và có xỉ.
Nhôm 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. Nếu điều chỉnh tiêu cự tia laser không đúng thì có thể chùm tia bị phản xạ trở lại hệ thống phun gây hư hỏng các bộ phận quang học. Trong khi đó đồng nguyên chất còn khó gia công hơn so với nhôm.
Các hợp kim đồng cũng có những ứng xử tương tự như nhôm. Các hợp kim nền co-ban có độ cứng rất cao, có tính chịu nhiệt cao và tính chống mài mòn tốt. Tuy vậy chúng lại rất dễ cắt bằng laser. Tuy nhiên cần phải xem xét các vết nứt tế vi sinh ra trên bề mặt chi tiết khi cắt bằng laser.

CẦN LƯU Ý ĐIỀU GÌ KHI MUA MÁY CẮT LASER CNC ĐỂ GIA CÔNG KIM LOẠI

Khi có nhu cầu mua một chiếc máy cắt laser cnc, có nhiều câu hỏi được đặt ra trong suy nghĩ của bạn. Có nên mua máy cắt laser cnc hay không?, mua thì mua loại nào để chất lượng cắt và hiệu quả kinh tế tốt hơn?, Máy cắt laser CO2 hay máy cắt laser fiber tốt hơn? Vậy thì dưới đây là câu trả lời cho những thắc mắc trên của bạn để bạn có thể yên tâm chọn cho mình một chiếc máy cắt laser cnc chất lượng và hiệu quả. Dưới đây là những so sánh về các loại máy cắt kim loại hiện nay đang phổ biến trên thị trường.

So sánh máy cắt laser cnc và máy cắt plasma cnc

Giá máy: Máy cắt laser cnc có chi phí đầu tư cao hơn so với máy cắt plasma cnc. Tuy nhiên cũng phải xem xét thêm những yếu tố khác bên dưới để bạn có thể hiểu và có quyết định mua máy cắt laser cnc hay không.
Vật liệu cắt: Máy cắt plasma cnc có thể cắt được tất cả các kim loại, kể cả những hợp kim có độ nóng chảy khác nhau. Máy cắt laser cũng có thể cắt được hầu hết các kim loại, những kim loại có độ phản quang cao thì thường sử dụng máy cắt laser Fiber thay cho máy cắt laser CO2.
Tốc độ cắt: Tốc độ cắt của máy cắt laser cnc trước đây có hạn chế hơn máy cắt plasma cnn, tuy nhiên qua quá trình phát triển thì tốc độ cắt của 2 loại máy này là tương đương nhau.
Chất lượng cắt: Chất lượng cắt của máy cắt laser cnc vượt trội hơn hẳn so với máy cắt plasma cnc. Vì vậy, nếu cần chất lượng đường cắt chính xác và tinh xảo thì nên sử dụng máy cắt laser cnc.

So sánh máy cắt laser CO2 và máy cắt laser Fiber

Giá máy: Máy cắt laser Fiber có chi phí đầu tư ban đầu cao hơn so với máy cắt laser CO2, tuy nhiên sau khoảng 2 năm vận hành thì tính cả chi phí máy và chi phí vận hành, bảo dưỡng của 2 máy là ngang nhau do chi phí vận hành và bảo dưỡng của máy cắt laser CO2 cao hơn so với máy cắt laser Fiber.
Vật liệu cắt: Máy cắt laser CO2 cắt được hầu hết kim loại trừ các loại vật liệu có độ phản quang cao như đồng thau, nhôm... Máy cắt laser Fiber có thể cắt được tất cả các kim loại.

Tốc độ cắt: Tốc độ cắt của máy cắt laser Fiber đối với các tấm kim loại dưới 5mm và vật liệu có độ phản quang cao nhanh gấp 3 lần so với máy cắt laser CO2 và chất lượng đường cắt cũng tốt hơn nhiều. Vì vậy ở nhu cầu cắt kim loại từ 5mm trở xuống thì lựa chọn máy cắt laser Fiber là sự lựa chọn tuyệt vời. Tuy nhiên ở độ dày càng lớn thì chất lượng cắt và tốc độ cắt của máy cắt laser Fiber thấp hơn so với máy cắt laser CO2. Tuy nhiên, máy cắt laser Fiber cũng có thể cắt được những loại vật liệu có độ dày lớn.
Chất lượng cắt: Chất lượng cắt các loại vật liệu mỏng từ 5mm trở xuống của máy cắt laser Fiber vượt trội hơn hẳn so với máy cắt laser CO2, và đường cắt gần như hoàn hảo, rất mịn. Tuy nhiên, ở độ dày lớn thì máy cắt CO2 có thể sẽ phù hợp hơn.

Nguồn: Internet