Cắt mica bằng máy cắt laser hiện đại

97 lượt xem 0 bình luận

Nguyên lý cắt của máy cắt laser

Phần lớn các máy cắt laser trên thị trường hiện nay đều sử dụng nguồn phát laser sử dụng hỗn hợp khí chủ yếu là CO2 ( CO2 + He + N2 ); có thể thêm H2, hơi nước, Xenon làm môi trường kích hoạt laser . Nguyên lý cơ bản của quá trình cắt bằng tia laser có thể được tóm tắt như sau:

nguyên lý cắt laser
nguyên lý cắt laser

Nguyên tắc hoạt động

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 khi cắt laser:

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 tấm mica, vãi, gỗ và kim loại. Cắt mica 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 tia cắt mica ra khỏi vết cắt.
Mica là loại vật liệu nhựa loại dễ cắt nhất bằng laser. Dòng khí nén thổi vào thường là ôxy. Nhờ dòng khí này mà hệ số phản xạ của bề mặt nhựa mica giảm xuống. Hơn nữa, khi bề mặt đạt đến trạng thái nhiệt độ cao, ôxy sinh ra phản ứng tỏa nhiệt, thúc đẩy quá trình cắt. Khí nén thổi phần mica đã bốc hơi.. Để cho quá trình cắt gọt đạt hiệu quả cao thì dòng khí thổi vào phải tạo thành dòng lên khu vực gia công với kích thước lớn hơn vết chùm tia laser một ít. Dòng oxy áp suất thấp tạo ra phản ứng tự cháy gây ảnh hưởng xấu đến chất lượng vết cắt.

cắt laser mica
cắt laser mica

Bề rộng của vết cắt, chất lượng của cạnh cắt, các phụ phẩm (như xỉ) tập trung phụ thuộc vào sự lựa chọn tia, tiêu cự cắt, và thấu kính. Năng lượng phân bố và kiểu di chuyển khi gia công (tia di chuyển, phôi di chuyển, hay kết hợp sự di chuyển của cả hai). Một điều dễ thấy là độ sâu cắt tỉ lệ thuận với năng lượng cắt và tỉ lệ nghịch với tốc độ cắt. Như vậy năng lượng cắt gấp đôi sẽ tạo ra chiều sâu cắt gấp đôi. Do vậy bề dày cắt lớn nhất là hàm của năng lượng cắt, tốc độ cắt và yêu cầu của chất lượng cắt. Hiện nay bề dày 20mm được xem là bề dày lớn nhất của tấm mica mà người ta có thể cắt được. Khoảng bề dày cắt có hiệu quả kinh tế cao nhất lên tới 2mm – 10 mm.

Khi cắt bằng laser, một thông số quan trọng là bề rộng vết cắt thông thường bằng hoặc lớn hơn tia laser một chút, nên việc điều khiển tia laser rất quan trọng. Bề rộng đường cắt là hàm số của các yếu tố như chất lượng tia, tiêu điểm, vị trí tiêu điểm, áp suất khí đến không gian và tốc độ cắt. Bề rộng vết cắt điển hình là 0,1mm.

Ứng với các chiều dày khác nhau thì cắt với tốc độ khác nhau. Tùy theo chiều dày mà khoảng cách tập trung của tia laser phải được điều chỉnh để đạt hiệu suất cao nhất.
Phương pháp cắt kim loại bằng tia lazer là phương pháp sử dụng chùm tia năng lượng cao được sinh ra bởi máy phát lazer, chùm tia này sẽ đốt nóng chảy vật liệu, vật liệu nóng chảy sẽ bị thổi ra bởi dòng khí có áp lực cao.

Bình luận

Tin cùng chuyên mục