Những lỗi gia công khi cắt vật liệu bằng laser fiber và cách khắc phục

Máy cắt laser fiber có công suất lớn (1-10 kW), khi gia công các bộ phận kim loại tấm, nhiệt tạo ra bề mặt vật liệu cắt là rất lớn (2000 – 3000 ^oC). Trong trường hợp bình thường, nhiệt tạo ra khi cắt sẽ khuếch tán vào tấm kim loại dọc theo các khe hở, lỗ cắt. Tuy nhiên, đối với các lỗ cắt có đường kính nhỏ, nhiệt khuếch tán trên bề mặt lỗ và bên trong lỗ chênh lệch rất lớn. Bên ngoài bề mặt lỗ được làm mát hoàn toàn, bên trong lỗ nhiệt có thể tích tụ lớn dẫn đến cháy và tạo ra xỉ. Đối với tấm kim loại dày, dòng kim loại nóng chảy bị đẩy lên bề mặt gây ra sự hỗn loạn dòng khí thổi đẫn đến vật liệu bị cháy quá mức. Khi khe cắt hẹp, xỉ sẽ bị tích tụ nhiều ở bề mặt mép cắt.

Làm cách nào để giải quyết vấn đề xỉ ở mép cắt, mép lỗ?

Giải pháp cho hiện tượng cháy quá mức khi cắt lỗ nhỏ thép cacbon bằng laser sợ quang: Trong quá trình cắt thép cacbon bằng khí phụ trợ – ôxy, chìa khóa để giải quyết vấn đề nằm ở chỗ làm thế nào để ngăn chặn sự sinh nhiệt của phản ứng oxi hóa. Có thể sử dụng oxy bổ trợ trong quá trình ban đầu tạo lỗ và chuyển sang không khí phụ hoặc nitơ để cắt sau đó.

Cắt kim loại bằng chùm tia laser xung với tần số thấp và công suất đỉnh xung cao có ưu điểm là làm giảm nhiệt lượng, giúp tối ưu hóa quá trình cắt, giảm sự tích tụ kim loại nóng chảy trên bề mặt vật liệu trong quá trình đục lỗ và triệt tiêu nhiệt lượng một cách hiệu quả.

Cài đặt thông số gia công: Sử dụng laser ở chế độ xung có công suất đỉnh xung cao, tần số xung thấp. Ban đầu dùng oxi làm khí phụ trợ để tạo lỗ, sau đó dùng không khí hoặc nitơ để kết thúc quá trình cắt.

Giải pháp cắt hợp kim nhôm và thép không gỉ bằng laser sợi quang: Khi gia công vật liệu này, khí phụ được sử dụng là nitơ, và các cạnh sẽ không bị đốt cháy trong quá trình cắt. Tuy nhiên, do nhiệt độ cao của vật liệu bên trong lỗ nhỏ, hiện tượng đóng xỉ bên trong lỗ nhỏ sẽ xảy ra thường xuyên hơn. Một giải pháp hiệu quả là tăng áp suất của khí phụ và để sang chế độ chùm tia laser xung với công suất đỉnh xung cao và tần số xung thấp. Khi sử dụng khí phụ là không khí, giống như khi sử dụng nitơ, kim loại sẽ không bị cháy quá mức, nhưng lại dễ dàng tạo xỉ ở phía dưới.

Cài đặt thông số gia công: xung laser có công suất đỉnh cao và tần số thấp, áp suất khí phụ nitơ cao.

Các yếu tố ảnh hưởng đến độ nhám bề mặt khi cắt laser:

Độ nhám bề mặt của cắt laser chủ yếu phụ thuộc vào ba khía cạnh sau:

①Các thông số nội tại của hệ thống cắt, chẳng hạn như chế độ mode, độ dài tiêu cự, v.v.;

② Các thông số quy trình có thể điều chỉnh trong quá trình cắt, chẳng hạn như công suất, tốc độ cắt, loại khí phụ và áp suất khí, v.v.;

③Các thông số vật lý của vật liệu được xử lý, chẳng hạn như tốc độ hấp thụ của tia laser, điểm nóng chảy, hệ số nhớt của oxit kim loại nóng chảy và sức căng bề mặt của oxit kim loại. Ngoài ra, độ dày của phôi cũng có ảnh hưởng lớn đến chất lượng bề mặt cắt laser, chiều dày của phôi kim loại càng nhỏ thì độ nhám của bề mặt cắt càng cao.

Để chất lượng bề mặt cắt tốt hơn, các thông số quá trình như công suất laser và tốc độ cắt phải được tối ưu hóa nhiều lần. Nói chung, đối với các vật liệu có cùng đặc tính và độ dày, các thông số quá trình là tập hợp các thông số quá trình cắt tối ưu. Vật liệu kim loại có nhiệt độ nóng chảy thấp, độ dẫn nhiệt cao, độ nhớt chất lỏng khi nóng chảy thấp và sức căng bề mặt của oxit kim loại thấp dễ dàng đạt được chất lượng bề mặt cao trong quá trình cắt laser.

Chất lượng bề mặt của tấm máy cắt laser rất dễ đo, nhưng khó đo trực tiếp khi thực hiện gia công tinh hoặc cắt một số mẫu phức tạp. Chất lượng bề mặt chỉ có thể được kiểm soát bằng cách tối ưu hóa các thông số thử nghiệm. Do đó, để thực hiện quá trình cắt tự động, cần thiết lập các mối quan hệ tương ứng giữa các thông số tối ưu hóa bên ngoài và mức chất lượng bề mặt.

Đối với các tấm phẳng kim loại thông dụng, các thông số này có thể được tích hợp trong phần mềm cắt laser của nhà cung cấp. Đối với các mẫu phức tạp, khi chất lượng cắt không đạt yêu cầu, hãy liên hệ với chúng tôi – Sclaser để được tư vấn tốt nhất!