Ba loại cắt laser chính là gì?

Ngày nay, quy trình phổ biến nhất trong ngành kim loại tấm là cắt laser. Máy cắt laser là loại máy tạo và thiết kế các mẫu bằng chùm tia laser mạnh, đốt cháy hoặc hóa hơi một số vật liệu. Nó sử dụng chùm tia laser để tạo phôi cắt có độ chính xác cao, với ưu điểm là tốc độ cắt nhanh, chất lượng cắt cao và hiệu quả cắt cao. Theo loại chính của nó, máy cắt laser có thể được chia thành máy cắt laser CO2, máy cắt laser sợi quang và máy cắt laser rắn ND: YAG.
Trong bài viết này, chúng tôi sẽ thảo luận về các loại và công nghệ phức tạp của ba loại máy cắt laser để giúp người đọc hiểu rõ hơn về sự phát triển và ứng dụng của công nghệ cắt laser.

cắt laser là gì

Trước khi phân biệt các loại máy phát laser, tốt nhất bạn nên hiểu cắt laser là gì. Cắt laser là một quá trình sử dụng chùm tia laser năng lượng cao để cắt và khắc. Nguyên lý cắt laser là xử lý bề mặt phôi bằng chùm tia laser năng lượng cao do máy phát laser tạo ra và hệ thống quang học tập trung vào chùm tia laser để biến nó thành một điểm sáng rất nhỏ. Khi chùm tia laze được chiếu vào phôi, năng lượng ánh sáng được vật liệu hấp thụ và chuyển thành năng lượng nhiệt. Năng lượng nhiệt cho phép vật liệu làm nóng vật liệu để đạt đến điểm nóng chảy và thậm chí nhiệt độ hóa hơi. Bằng cách kiểm soát độ dài tiêu cự và công suất của chùm tia laze, vật liệu có thể bị nấu chảy, bốc hơi hoặc đốt cháy.
Công nghệ laser có thể thực hiện nhiều hoạt động khác nhau, bao gồm cắt, đục lỗ và khắc, tùy thuộc vào cường độ của tia laser, thành phần chính của chùm tia laser và vật liệu tác động lên chùm tia laser. Đồng thời, cắt laser cũng có thể đạt được khả năng điều khiển động của các đường cắt tia laser. Sử dụng công nghệ thiết kế hỗ trợ máy tính (CAD) và máy tính CNC (CNC), đường cắt cần thiết có thể được chuyển đổi thành hướng dẫn cho các hệ thống cắt laser để đạt được quy trình cắt tốc độ cao và chính xác.

Loại máy cắt laser

Có ba loại máy cắt laser: máy cắt laser CO2, máy cắt laser sợi quangvà máy cắt laser rắn ND: YAG. Hầu hết các phương pháp tạo chùm tia laser đều dựa trên các khái niệm vật lý cơ bản giống nhau, nhưng việc thể hiện vật lý khác nhau tùy theo công nghệ laser. Mỗi máy phát laser có thể cung cấp các bước sóng liên tục và có thể được sử dụng cho nhiều mục đích. Mặc dù kim loại là phổ biến nhất trong các ứng dụng công nghiệp, gỗ và nhựa cũng có thể được cắt bằng máy cắt laser. Các loại máy cắt laser khác nhau này sẽ được mô tả dưới đây.

máy cắt laser CO2

Máy cắt laser CO2 là một trong những thiết bị cắt laser phổ biến nhất và sớm nhất. Nó sử dụng khí CO2 làm môi trường kích hoạt và tạo ra chùm tia laze CO2 thông qua máy phát laze. Các tính năng chính của máy cắt laser CO2 bao gồm:

Chiều dài lát cắt: Bước sóng laser của máy cắt laser CO2 là khoảng 10,6 micron, có tỷ lệ hấp thụ cao đối với hầu hết các vật liệu phi kim loại nên thích hợp để cắt gỗ, nhựa, cao su, giấy và các vật liệu khác.
Tốc độ cắt nhanh: Tốc độ cắt của máy cắt laser CO2 trên vật liệu phi kim loại rất nhanh, có thể cải thiện đáng kể hiệu quả sản xuất.
Độ dày cắt phụ: Do tỷ lệ hấp thụ tia laser CO2 trên vật liệu kim loại thấp nên máy cắt laser CO2 có độ dày cắt hạn chế đối với vật liệu kim loại và thường phù hợp với các tấm kim loại mỏng hơn.
Các cạnh cắt nhẵn: Diện tích cắt của máy cắt laser CO2 lớn nên các cạnh cắt tương đối nhẵn và không cần xử lý thêm sau cắt.

Máy cắt laser sợi quang

Máy cắt laser sợi quang là một thiết bị cắt laser phát triển nhanh chóng trong những năm gần đây. Nó sử dụng một máy phát laser sợi quang để chuyển chùm tia laser đến đầu cắt và sau đó cắt phôi. Các tính năng chính của máy cắt laser sợi quang bao gồm:

Bước sóng ngắn: Bước sóng laser của máy cắt laser fiber thường khoảng 1 micron, có tốc độ hấp thụ cao đối với vật liệu kim loại nên thích hợp để cắt thép, hợp kim nhôm, đồng và các vật liệu kim loại khác.
Chất lượng chùm tia cao: Máy cắt laser sợi quang sử dụng sợi quang để truyền chùm tia laser, có thể duy trì chất lượng cao của chùm tia laser và làm cho hiệu ứng cắt mịn hơn.
Tốc độ cắt nhanh: Tốc độ cắt của máy cắt laser fiber trên vật liệu kim loại rất nhanh, có thể cải thiện đáng kể hiệu quả sản xuất.
Độ dày cắt lớn: Độ dày cắt của máy cắt laser sợi quang tương đối lớn, có thể cắt tấm kim loại dày.
Chất lượng cắt cao: Diện tích tác động nhiệt trong quá trình cắt của máy cắt laser sợi quang nhỏ, chất lượng cắt cao và phù hợp để cắt chính xác.

Máy cắt laser rắn ND: YAG

Máy phát laser rắn ND: YAG là một máy phát laser phổ biến. Nó sử dụng tinh thể cổng nhôm dế (YAG) trộn với ion (ND3+) làm môi trường kích hoạt, được kích thích bởi một nguồn bơm để tạo ra chùm tia laze. ND: Các tính năng chính của máy phát laser rắn YAG bao gồm:

Độ rộng xung ngắn: Máy phát laser rắn ND: YAG có thể tạo ra xung laser ngắn, thường tính bằng nano giây. Điều này mang lại lợi thế cho nó trong các ứng dụng yêu cầu xử lý tốc độ cao và độ chính xác cao, chẳng hạn như xử lý tinh và khắc laser.
Chiều rộng hẹp: ND: Bước sóng laser của bộ phát laser YAG tương đối hẹp, thường trong phạm vi vài nanomet. Điều này làm cho nó có lợi thế trong một số ứng dụng cho bước sóng laser cao, chẳng hạn như y học laser và phân tích quang phổ.
Độ ổn định cao: Đầu ra laser của nó có thể ổn định trong một phạm vi công suất nhất định và có độ suy giảm chất lượng chùm tia thấp hơn. Điều này giúp nó hoạt động tốt trong các ứng dụng có công việc liên tục trong thời gian dài và tần suất lặp lại.
Ứng dụng đa chức năng: Máy phát laser rắn ND: YAG có thể cắt, hàn, đục lỗ, đánh dấu và xử lý các vật liệu khác nhau bằng cách điều chỉnh các thông số laser (chẳng hạn như độ rộng xung, tần số, v.v.). Nó phù hợp cho việc xử lý vật liệu kim loại và phi kim loại và có thể đáp ứng nhu cầu của các ngành công nghiệp khác nhau.

Sự khác biệt giữa ba máy cắt laser

Tùy thuộc vào nguyên tắc làm việc và lĩnh vực ứng dụng của máy cắt laser, có sự khác biệt đáng kể giữa ba máy cắt laser. Loại phù hợp phụ thuộc vào yêu cầu cắt cụ thể và đặc tính vật liệu.

bước sóng

Bước sóng của laser chỉ phụ thuộc vào vật liệu được sử dụng làm môi trường khuếch đại. Đối với máy phát laser CO2, các phân tử khí CO2 tạo ra bước sóng 10.600 nm. Theo các phần tử được sử dụng trong máy phát laser sợi quang, bước sóng có thể là bất kỳ bước sóng nào trong khoảng từ 780 đến 2.200 nm. ND: Bước sóng của các máy phát laser như YAG là 1064 nm vì chúng đều sử dụng neodymium làm môi trường khuếch đại.

quyền lực

Công suất là sự khác biệt tương đối rõ ràng giữa các loại máy cắt laser khác nhau. Máy phát laser sợi quang có tiêu điểm gần hơn, có nghĩa là chúng có mật độ năng lượng cao hơn so với máy phát laser carbon dioxide. Đối với cùng một đầu ra laser, năng lượng tiêu thụ của máy phát laser sợi quang bằng khoảng 1/3 năng lượng của máy phát laser CO2 nên chi phí vận hành thấp hơn nhiều. ND: Mật độ năng lượng của máy phát laser YAG cao hơn máy phát laser sợi quang nhưng hiệu suất năng lượng kém. Đối với công nghệ laser CO2, công suất laser có thể từ hàng chục watt đến hàng trăm watt. Đối với công nghệ laser sợi quang, công suất laser có thể hỗ trợ lên tới hàng chục nghìn watt.

chất lượng cắt

So với máy phát laser CO2, máy phát laser sợi quang và máy phát laser ND: YAG có thể tạo ra các cạnh cắt mịn. Tuy nhiên, chúng thường được giới hạn ở những vật liệu mỏng hơn. Tốc độ cắt và công suất laser tổng thể cũng sẽ có tác động đáng kể đến chất lượng cắt. Tốc độ cắt quá cao hoặc quá chậm sẽ dẫn đến chất lượng cắt kém. Trong những năm gần đây, sự phát triển nhanh chóng của công nghệ laser sợi quang và sự phổ biến của máy phát laser công suất cao đã khiến máy cắt laser vượt qua giới hạn độ dày. Với sự gia tăng công suất, độ dày cắt và hiệu suất của máy cắt laser cũng tăng lên. Theo thống kê, máy cắt laser 50KW đã phá vỡ độ dày cắt tối đa của thép cacbon thấp và thép không gỉ lần lượt là 120mm và 100mm.

giá

Mặc dù máy cắt laser CO2 rẻ hơn nhiều so với máy cắt laser sợi quang, nhưng chi phí mua và bảo trì máy phát laser CO2 đắt hơn vì ống laser phải được thay thế sau một thời gian nhất định. ND: Độ tin cậy của máy phát laser YAG không tốt bằng máy phát laser sợi quang. Nó cần phải đắt tiền thường xuyên, vì vậy chi phí vận hành cao hơn.

ứng dụng

Thiết kế và lập trình của mẫu cắt ảnh hưởng đến tốc độ cắt. Đường cắt hiệu quả và được tối ưu hóa giúp giảm thiểu thời gian di chuyển không cần thiết và tối ưu hóa quy trình cắt để tăng tốc độ. Các kỹ thuật lập trình như nhập, xuất và trình tự đường dẫn được tối ưu hóa giúp tối đa hóa tốc độ cắt.

tóm tắt

Sự phát triển và đổi mới không ngừng của công nghệ cắt laser khiến chủng loại máy cắt laser ngày càng đa dạng. Máy cắt laser CO2, máy cắt laser sợi quang, máy cắt laser ND: YAG là những loại máy chính được sử dụng rộng rãi hiện nay. Mỗi loại đều có những đặc điểm và phạm vi ứng dụng riêng, có thể đáp ứng nhu cầu cắt của các ngành công nghiệp khác nhau.
Hy vọng bài viết này sẽ giúp người đọc hiểu rõ hơn về các loại máy cắt laser chủ yếu và lựa chọn được thiết bị phù hợp cho ứng dụng thực tế. Nếu bạn cũng muốn biết các khía cạnh khác của cắt laser, bao gồm loại phần mềm bạn cần, cách thiết kế cắt laser và hiểu các máy cắt laser này, hãy trao đổi sâu hơn!

Thiết bị laser

Thông tin liên lạc

Nhận giải pháp Laser