Tìm hiểu kỹ thuật cắt kim loại bằng laser

Tia laser hay kỹ thuật laser đã được từ lâu đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như y tế, chiếu sáng, thẩm mỹ,… Có thể nói việc phát hiện và tăng cường ứng dụng tia laser đã tạo ra bước đột phá mang tính cách mạng trong nhiều ngành sản xuất bởi nó giúp cắt giảm chi phí nhân công một cách tối đa và mang đến những sản phẩm có chất lượng vượt trội.

Đối với ngành sản xuất và gia công kim loại, kỹ thuật cắt laser ra đời trở thành phương pháp gia công, chế tác, hoàn thiện kim loại tấm tối ưu nhất hiện nay. Kỹ thuật này trên thực tế đã khắc phục hoàn toàn các nhược điểm của phương pháp cắt kim loại bằng tia nước hoặc áp lực nhiệt, đặc biệt đem lại bề mặt sắc mịn ngay cả khi sản phẩm cần cắt là tấm kim loại có độ mỏng dưới 1mm.

Hiện tại, phần lớn các máy cắt laser kim loại trên thị trường đều sử dụng công nghệ laser CO2 hoặc laser Nd:YAG với nguyên lý hoạt động có nhiều nét tương đồng. Cụ thể là:
– Người thờ kỹ thuật vận hành thiết bị tạo ra chùm tia năng lượng laser và tập trung lên một vị trí nhất định trên bề mặt sản phảm cần gia công nhờ hệ thống thấu kính.
– Dưới sự điều chỉnh mức độ năng lượng, chùm tia laser này sinh nhiệt và làm nóng chảy cục bộ vị trí tác động (thường có đường kính nhỏ hơn 0,5mm).
– Phần vật liệu nóng chảy sẽ bị dòng khí có áp lực cao, đồng trục với chùm tia laser đẩy ra khỏi vùng gia công và di chuyển dọc theo bề mặt chi tiết theo một quỹ đạo đã được thiết kế từ trước để tạo thành vết cắt.

Về mặt lý thuyết thì nguyên lý này được áp dụng nhằm thực hiện thao tác cắt dải rộng đối với tất cả các loại vật liệu nhưng thực tế thì hệ thống cắt laser thương mại được sử dụng phổ biến nhất khi thực hiện cắt kim loại.

Phương pháp cắt kim loại bằng laser đáp ứng tốt nhất các đòi hỏi về mật độ chùm laser, đồng thời năng lượng cao truyền vào vùng cắt nhanh hơn lượng nhiệt truyền ra ngoài. Chính vì thế mà khi gia công các vật liệu kim loại là thép cacbon hoặc các loại thép có thành phần hợp kim thấp như AISI 4140, 8620… thì phương pháp laser luôn được lựa chọn hàng đầu bởi dễ cắt nhất. Trong khi đó, kim loại có hàm lượng vonfram cao thì tốc độ cắt rất chậm và có xỉ. Tương tự như vậy, nhôm là kim loại rất khó cắt bằng laser vì vật liệu này làm phản xạ một lượng lớn tia laser, chùm tia laser không đạt lượng năng lượng cần thiết vào đứng vị trí tác động mà phản xạ trở lại hệ thống phun gây hư hỏng các bộ phận quang học của thiết bị.