Máy cắt laser cắt kim loại như thế nào?

Hiện nay công nghệ cắt laser đã được ứng dụng rộng rãi vào việc cắt kim loại từ mỏng dưới 1mm cho tới dày 25mm cho kết quả rất tốt so với các phương pháp truyền thống. Vậy nguyên lý cắt kim loại của máy cắt laser diễn ra như thế nào. Chúng ta hãy cùng tìm hiểu.

Máy cắt laser fiber trung quốc - Bruco Machines

Một máy cắt laser sẽ bao gồm các bộ phận chính như sau:
1. Nguồn phát ánh sáng laser
2. Cơ cấu dẫn truyền ánh sáng tới đầu cắt
3. Đầu cắt laser
4. Cơ cấu truyền động cho đầu cắt
5. Hệ thống điều khiển
6. Nguồn khí hỗ trợ, khí Laser
7. Các máy phụ ví dụ như máy cấp nước làm mát, máy nén khí, ổn áp, …

Nguyên lý hoạt động như sau:
- Một chùm tia laser năng lượng cao được tạo ra bởi nguồn phát laser. Thông qua hệ gương phản xạ (máy cắt laser CO2) hoặc cáp quang học (máy cắt laser fiber), tia laser sẽ được dẫn truyền tới đầu cắt và thoát ra khỏi đầu cắt hội tụ tại một điêm trên bề mặt chi tiết gia công nhờ hệ thống thấu kính.
- Điểm hội tụ này có nhiệt độ rất cao đốt nóng vật liệu và tạo nên một cùng vật liệu nóng chảy cục bộ thường có đường kính rất nhỏ dưới 0.5mm
- Một dòng khí hỗ trợ có áp suất cao đồng trục với chùm tia laser (có thể là O2, N2, hoặc khí nén sạch và khô) sẽ đẩy phần kim loại nóng chảy ra khỏi vật liệu tạo nên vết cắt. Đối với một số loại vật liệu, khí hỗ trợ còn có tác dụng là tăng tốc quá trình cắt bởi tác động hóa học và lý học.
- Khi đầu cắt di chuyển nhờ bộ điều khiển CNC và cơ cấu động, vùng vật liệu bị nóng chảy được di chuyển theo một quỹ đạo và sinh ra vết cắt. nếu kết hợp với cánh tay robot, máy cắt laser có thể cho vết cắt 3D trong không gian.

Đặc điểm:
- Nhờ đường kính điểm hội tụ rất nhỏ nên vết cắt tạo ra bởi máy cắt laser rất hẹp, đẹp, tiêu tốn ít phôi.
- Thép cacbon là loại vật liệu kim loại dễ cắt nhất bằng máy cắt laser. Các loại thép hợp kim thấp ví dụ như AISI 4140, 8620,… cũng tương tự như thép các bon. Khi hàm lượng hợp kim trong thép tăng cao thì khả năng cắt bằng máy cắt laser  sẽ trở nên khó khăn hơn. Đặc biệt là thép có hàm lượng vonfram cao thì tốc độ cắt rất chậm và có xỉ.
- Inox, đồng và nhôm rất khó cắt bằng máy cắt laser vì chúng làm phản xạ một lượng lớn tia laser. Nếu điều chỉnh tiêu cự tia laser không chuẩn thì có thể chùm tia bị phản xạ trở lại hệ thống đầu cắt gây hư hỏng các bộ phận quang học. Tuy nhiên công nghệ máy cắt laser fiber với đường kính tia nhỏ hơn, tập trung hơn, đã giải quyết tốt vấn đề này.
- 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 trên bề mặt chi tiết khi cắt bằng laser.