Công nghệ laser đã phát triển vượt bậc thế nào trong thập kỷ qua

Do tiến bộ kỹ thuật, con người ngày càng phát triển đa dạng các phương pháp cắt. Họ yêu cầu lợi ích và năng suất trong kinh doanh của họ. Không ai có thể ngăn cản bạn trở thành một doanh nhân thịnh vượng nếu bạn có thể tiết kiệm cả thời gian và tiền bạc trong dây chuyền sản xuất của mình. Vào đầu năm 2021, nhiều thiết bị cắt chuyên dụng, chẳng hạn như máy CNC (khoan, phay, laser, định tuyến), mài, chà nhám, v.v., đã có mặt trên thị trường của chúng tôi. Trong số những sự lựa chọn đó, công nghệ cắt laser là một trong những dịch vụ được yêu cầu cao nhất trên thế giới hiện nay. Dựa trên công suất đầu ra, các máy laser này có khả năng cắt hầu hết mọi vật liệu. Hơn nữa, cắt laser tương đối nhanh hơn và tiết kiệm chi phí hơn các máy khắc khác. Và do đó, chúng tôi mang đến cho bạn bài viết này về công nghệ cắt laser đáng kinh ngạc để thiết lập nghiên cứu tốt hơn.

Giới thiệu về công nghệ cắt Laser

LASER hoặc khuếch đại ánh sáng bằng cách phát bức xạ kích thích là một thiết bị giải phóng ánh sáng bằng cách khuếch đại nó thông qua một quá trình quang học trên sự phóng xạ kích thích của bức xạ điện từ. Sử dụng các quy trình này, các nhà công nghiệp đang chế tạo rất nhiều công cụ laser cho các cơ sở khác nhau. Theo đó, một máy khắc laser khuếch đại chùm tia laser công suất cao trong phạm vi sao cho nó có khả năng cắt, làm nóng chảy hoặc đốt cháy một tấm vật liệu. Theo đặc điểm kỹ thuật thiết kế, quy trình cắt laser tập trung chùm ánh sáng vào điểm cụ thể để cắt và khắc vật liệu tấm. Một máy khắc laser có thể cắt các vật liệu rắn khác nhau bằng công nghệ này, chẳng hạn như kim loại, gỗ, acrylic, nhựa, … Do đó, các thiết bị cắt laser có khả năng chế tạo các bộ phận và cơ chế phức tạp.

Mặt khác, quá trình cắt laser không dành cho hoạt động của con người. Một thiết bị điều khiển số máy tính vận hành súng laser theo một hướng cụ thể. Trong buồng bên trong, có ống dẫn khí laser và ống kính khuếch đại ánh sáng. Chùm tia laze được khuếch đại kích thích rơi trên bề mặt kim loại, đốt cháy điểm cụ thể mà nó chiếu vào. Bằng cách này, chùm tia kích thích sẽ dần dần tan chảy theo chiều dày của tấm vật liệu.

Thao tác CNC tương tự như các máy vận hành bằng máy tính khác. Các thiết bị này sử dụng một ngôn ngữ máy gọi là chương trình CNC để điều khiển tốc độ của động cơ bước. Thông thường, hầu hết các máy CNC là hai chiều. Vì vậy, súng cắt cần hai trục khác nhau cho các hướng X và Y. Trong các thiết bị cắt laser CNC, súng laser không cần di chuyển trên trục Z vì chùm tia chiếu vào bề mặt vật liệu như nhau. Trong trường hợp này, có một vài trường hợp ngoại lệ có sự chuyển động của tia laser ba chiều.

Các phương pháp cắt laser phổ biến

Các thiết bị cắt laser có thể khác nhau dựa trên nguồn laser vẫn giữ nguyên nguyên lý hoạt động. Đầu tiên là máy cắt laser CO2 CNC, sử dụng khí CO2 hòa trộn với chùm tia laser. Trong trường hợp này, có các loại khí có sẵn khác, chẳng hạn như nitơ, heli, xenon và hydro. Thứ hai là máy cắt laser pha lê CNC. Loại máy cắt laser này sử dụng các tinh thể để phóng tia laser điện. Thứ ba là máy cắt laser sợi quang CNC. Đây là loại máy cắt laser sử dụng cáp quang để truyền chùm tia laser đến súng laser.

Tuy nhiên, tùy theo các thiết bị cắt laser này mà các nhà công nghiệp đã phân loại các phương pháp cắt laser khác nhau. Hãy đọc tiếp; chúng tôi sẽ đề cập đến chúng như một bản tóm tắt.

Cắt kết hợp

Thông thường, bàn cắt laser có hai công đoạn khác nhau là công đoạn trên và công đoạn dưới. Súng laser làm tan chảy một phần vị trí cụ thể trong phương pháp cắt nhiệt hạch và luồng không khí đẩy vật liệu nóng chảy xuống phần dưới của công đoạn. Hiện tượng này xảy ra ở trạng thái lỏng, vì vậy quá trình này nổi tiếng là phương pháp cắt nhiệt hạch. Tuy nhiên, trong quá trình này, các khí trơ có độ tinh khiết cao đi cùng với chùm tia laze làm cho vật liệu nóng chảy rời khỏi giai đoạn này. Ở đây, khí trơ không tham gia vào quá trình cắt. Trong trường hợp này, công suất laser ở một mức cụ thể trong đó áp suất không khí là yếu tố giới hạn ở giai đoạn và độ dẫn nhiệt.

Ngược và Xuống

1. Cắt nhiệt hạch nhanh hơn so với phương pháp khí hóa.
2. Trong phương pháp này, vật liệu chỉ hấp thụ các tia laser cụ thể.
3. Cắt laser nhiệt hạch cần công suất cao để khắc kim loại, chẳng hạn như thép cần 104-105 W / cm2. Trong trường hợp này, tốc độ cắt tối đa phụ thuộc vào công suất laser cuối cùng; nếu công suất laser tăng thì tốc độ cắt tăng và ngược lại.
4. Nó không bị ôxy hóa đối với sắt, thép và titan.

Cắt hóa hơi

Trong quá trình khí hóa này, nhiệt độ trên bề mặt tăng lên đến nhiệt độ sôi rất nhanh nên có thể tránh được trạng thái nóng chảy của vật liệu. Một số vật liệu hóa hơi thành hơi tại thời điểm này, và khí phụ thổi đi bởi một số khí trơ được sử dụng cho máy cắt laser khí. Quá trình hóa hơi này được gọi là quá trình cắt hóa hơi. Tuy nhiên, vật liệu thô không được vượt quá độ dày cần thiết hơn đường kính của chùm tia laze.

Tăng và giảm

1. Cắt hóa hơi yêu cầu công suất laser cao hơn cắt nhiệt hạch để đạt được điểm sôi ngay lập tức. Công suất laser của quy trình này phải vượt quá 18W / cm2 tùy thuộc vào vật liệu, độ sâu cắt và vị trí lấy nét.
2. Phương pháp này không phù hợp với những vật liệu không có nhiệt độ nóng chảy, chẳng hạn như gỗ và một số đồ gốm. Quá trình hóa hơi chỉ dành cho những khu vực nhỏ như hợp kim đen.
3. Các vật liệu được sử dụng cho quá trình hóa hơi phải có đường rạch dày hơn.
4. Công suất laser và sự hóa hơi có ảnh hưởng cụ thể đến vị trí tiêu điểm.

Cắt kiểm soát gãy xương

Nếu bạn làm theo cùng một quy trình cắt laser, việc cắt các vật liệu giòn có thể không hoạt động hoàn hảo. Trong trường hợp này, các loại vật liệu này cần bị phá hủy nhiệt ở tốc độ cao với việc cắt đứt gãy có thể kiểm soát được qua chùm ống vách được gọi là cắt có kiểm soát đứt gãy. Trong quá trình này, năng lượng laser phát ra tạo ra ứng suất cơ học khiến vật liệu tách ra theo đường đi của chùm tia laser. Sự tách biệt vật liệu này có thể kiểm soát được đối với sự phát triển của đứt gãy và tương tự như một vết nứt mở rộng.

Tuy nhiên, trong phương pháp cắt có kiểm soát đứt gãy, chùm ống thép va chạm vào vùng nhỏ của vật liệu giòn gây ra một gradient nhiệt lớn và biến dạng cơ học đáng kể trong vùng đó do vết nứt của vật liệu.

Tăng và giảm

1. Sử dụng phần mềm ANSYS hoặc phiên bản khác, người ta có thể nhanh chóng nhận được sự phân bố ứng suất và nhiệt độ.
2. Quá trình này đòi hỏi công suất laser cao tùy thuộc vào loại vật liệu giòn.
3. Một gradient gia nhiệt cân bằng có thể hướng các vết nứt theo bất kỳ hướng nào mong muốn.

Quá trình hóa hơi nóng chảy oxy hóa

Khí oxy hoặc khí phản ứng khác thích hợp cho phương pháp cắt này. Sau buồng điện từ, chùm tia khuếch đại chiếu vào bề mặt vật liệu thông qua một môi trường gồm các khí phản ứng. Tại thời điểm này, chùm tia khuếch đại phản ứng hóa học với oxy hoặc khí phản ứng khác, tạo ra một nguồn nhiệt cao hơn một cách tức giận. Quá trình phản ứng và phương pháp cắt này được gọi là quá trình oxy hóa nóng chảy-hóa hơi. Chế độ xung hạn chế hiệu ứng nhiệt và công suất laser xác định tốc độ cắt.

Tăng và giảm

1. Tốc độ cắt thép kết cấu có cùng độ dày nhanh hơn tốc độ cắt nhiệt hạch do phương pháp hóa hơi nóng chảy oxy hóa.
2. Quá trình hóa hơi nóng chảy oxy hóa sẽ cung cấp vết cắt rộng, độ nhám bằng sáng chế, vùng tác động nhiệt bị phá hủy và chất lượng cạnh kém hơn.
3. Phương pháp cắt này không thích hợp để gia công các mô hình chính xác vì các góc sắc nhọn có thể có nguy cơ bị bỏng.

Đây là phương pháp cắt laser phổ biến nhất được sử dụng gần đây. Người vận hành có thể quyết định kế hoạch cắt dựa trên sức mạnh của thiết bị cắt, khả năng phân tích, yêu cầu xử lý và thành phần vật liệu. Trong trường hợp này, chất lượng vật liệu là yếu tố quan trọng nhất cần xem xét. Nếu vật liệu có các tạp chất khác nhau có thể có nhiệt độ nóng chảy hoặc nhiệt độ sôi cao hơn. Trong trường hợp này, máy cắt laser yêu cầu chùm tia laser công suất cao để xuyên qua các vật liệu này.

Vật liệu cắt laser

Bạn đã sẵn sàng bắt đầu dùng thử máy khắc laser của mình chưa? Đầu tiên, bạn sẽ cần phải thu thập tất cả các thiết bị cần thiết để sử dụng. Thông thường, chùm tia laser có thể xuyên qua hầu hết các loại vật liệu, nhưng bạn cần biết rõ hơn về công suất định mức. Tuy nhiên, hãy thử máy khắc laser của bạn với một số loại vật liệu khác nhau được đề cập bên dưới để xem chúng hoạt động như thế nào. Trong trường hợp này, bạn nên xem qua thông số kỹ thuật máy của mình. Như chúng tôi đã nói, tùy thuộc vào công suất laser, bạn phải xác định vật liệu laser. Một điều quan trọng khác mà bạn nên xem xét là các vật liệu khác nhau có thể tỏa ra nhiều khói khác nhau, vì vậy tốt hơn hết bạn nên đảm bảo khu vực thông gió tốt để được an toàn.

1. Gỗ: Một trong những vật liệu cắt laser phổ biến nhất là gỗ. Những người mới bắt đầu và thậm chí cả những người chuyên nghiệp thường sử dụng máy cắt laser cho gỗ để cắt các bộ phận để lắp ráp, khắc quà và chạm khắc các thiết kế phức tạp trên một miếng gỗ.
2. Nhựa và acrylic: Bảng hiệu, đồ trang sức, đồ trang trí, nghệ thuật treo tường, v.v. có thể là lựa chọn tuyệt vời để tạo ra từ vật liệu nhựa và acrylic. Bạn cũng có thể sử dụng plexiglass, plexiglass màu hoang dã, một loại acrylic tiêu chuẩn, để tạo ra các tác phẩm nghệ thuật theo phong cách kính màu tuyệt đẹp. Nó có nhiều độ dày khác nhau, giống như gỗ.
3. Bọt: Tạo xốp và đệm lót là tốt nhất cho các dự án của trẻ em. Để tạo ra các câu đố tùy chỉnh, vui nhộn, bạn có thể sử dụng máy cắt laser để cắt các miếng xốp dày. Mặc dù nó không phổ biến như các vật liệu khác cho các dự án gia đình, nhưng nó vẫn là một sự lựa chọn khả thi để xem xét.
4. Kim loại tấm: Nó là một chút phức tạp khi cắt kim loại tấm trên máy khắc laser. Lực hút phân tử bên trong kim loại cao hơn nhiều so với gỗ hoặc acrylic. Vì vậy, để làm nóng chảy các cạnh kim loại tấm, chúng ta cần phải có một nguồn laser công suất cao.
5. Da: Sau khi bạn đã thực hành một thời gian tốt với máy cắt laser của mình, bạn có thể thử da, mặc dù nó là một vật liệu đắt tiền. Tuy nhiên, bạn có thể tạo Ví, thắt lưng, ví, vòng tay trang sức và tác phẩm nghệ thuật.
6. Các tông: Một trong những vật liệu máy cắt laser tiết kiệm chi phí nhất là bìa cứng. Nó cũng là một trong những ứng dụng thân thiện nhất. Bạn có thể làm bất cứ thứ gì từ danh thiếp bắt mắt đến các bộ phận xây dựng mô hình.

Không có nhiều tài liệu mà bạn không thể sử dụng nói chung. Nếu bạn đang khắc, bạn nên tránh xa kính. Bất kỳ nội dung nào có chứa clo, chẳng hạn như vinyl hoặc PVC, cũng không được khuyến khích.

Ưu nhược điểm của công nghệ cắt laser

Các kỹ sư thích dịch vụ khắc laser vì những tiện ích của nó mà nó cung cấp. Những lợi ích đáng kể của công nghệ cắt laser: Tính linh hoạt, cắt chính xác, độ lặp lại, tốc độ, hiệu quả chi phí, không tiếp xúc, tính linh hoạt, khả năng tự động hóa, chất lượng tuyệt vời, v.v.

1. Trong dây chuyền sản xuất, cắt laser rất dễ tích hợp.
2. Công nghệ cắt laser cung cấp nhiều loại vật liệu cắt.
3. Nó có thiết kế tự do từ các miếng 1,5 x 1,5 cm đến 94 x 94 cm.
4. Công nghệ cắt laser là một quy trình đáng tin cậy và nó luôn mang lại kết quả tương tự.
5. Nó cung cấp tùy chọn khắc khác nhau
6. Nó có khả năng cắt các thiết kế phức tạp cao.

Những nhược điểm của công nghệ cắt laser như sau:

1. Máy cắt laser công suất lớn cần người vận hành có kinh nghiệm.
2. Một máy cắt laser cụ thể không thể cắt tất cả các loại độ dày kim loại. Trong trường hợp này, các độ dày kim loại khác nhau yêu cầu máy cắt laser được hỗ trợ khác.
3. Phương pháp cắt nhiệt tạo ra khói nguy hiểm, do đó đảm bảo thông gió tốt hơn trong phòng.

Công nghệ cắt laser có gây hại cho cơ thể con người không?

Công nghệ cắt laser có thể gây hại nếu bạn quên thực hiện các biện pháp phòng ngừa cần thiết trong và sau khi phẫu thuật. Chắc chắn có một số rủi ro tương ứng với máy cắt laser, chẳng hạn như khói độc, hỏa hoạn và thương tích cơ thể. May mắn thay, có một số cách nhanh chóng và dễ dàng để thoát khỏi những nguy hiểm này và cắt dự án một cách sạch sẽ và an toàn.

Ứng dụng công nghệ cắt laser

Tất cả các quốc gia trên thế giới đang sử dụng công nghệ cắt laser trong các lĩnh vực kỹ thuật khác nhau. Chúng tôi sẽ đề cập đến một vài ứng dụng mà các kỹ sư thường sử dụng công nghệ cắt laser.

1. Hàng không vũ trụ: hàng không và du hành vũ trụ cần đạt được động cơ hiệu suất cao và giảm tiêu thụ nhiên liệu. Công nghệ cắt laser đã được chứng minh là cách hiệu quả nhất để đạt được thiết kế chính xác nhất trong lịch sử.
2. Tấm quang điện: sản xuất tấm quang điện cần nhiều lớp mỏng vật liệu dẫn điện và quang điện. Công nghệ cắt laser giúp xóa các cạnh trên pin mặt trời dạng màng mỏng.
3. Thời trang: công nghệ cắt laser phổ biến hơn đối với bộ sưu tập lụa và da cắt bằng laser hoặc tại các cửa hàng bán lẻ. Cắt laser hoạt động tốt nhất trên các loại vải tổng hợp.
4. Robotics: công nghệ laser cung cấp một cách hiệu quả cho mọi vật liệu được sử dụng trong ngành công nghiệp robot. Drone và robot thường yêu cầu sử dụng công nghệ cắt laser cho các linh kiện điện tử.
5. Khác: công nghệ cắt laser cũng nổi tiếng trong phẫu thuật laser, cắt laser để đánh dấu và khắc, bao bì, gốm sứ, và cắt gọt phi kim loại.