Quy trình chính của Máy cắt Laser

1. Cắt hóa hơi.
Trong quá trình cắt hóa hơi bằng laser, nhiệt độ bề mặt của vật liệu tăng lên đến nhiệt độ sôi nhanh đến mức có thể tránh được sự nóng chảy do dẫn nhiệt, vì vậy một phần vật liệu hóa hơi thành hơi nước và biến mất, và một phần vật liệu bị đẩy ra khỏi đáy khe do khí phụ Dòng thổi đi. Công suất laser rất cao được yêu cầu trong trường hợp này.

Để ngăn hơi vật liệu ngưng tụ trên thành kerf, độ dày của vật liệu không được vượt quá đường kính của chùm tia laze. Do đó, quy trình này chỉ thích hợp cho các ứng dụng mà việc loại trừ vật liệu nóng chảy phải tránh. Gia công này thực sự chỉ được sử dụng trong các lĩnh vực sử dụng rất nhỏ đối với các hợp kim làm từ sắt.

Quy trình này không thể được sử dụng, chẳng hạn như gỗ và một số đồ gốm, không ở trạng thái nóng chảy và do đó ít có khả năng cô đặc lại hơi của vật liệu. Ngoài ra, những vật liệu này thường đạt được những vết cắt dày hơn.

Trong quá trình cắt khí hóa bằng laser, sự hội tụ chùm tia tối ưu phụ thuộc vào độ dày vật liệu và chất lượng chùm tia. Công suất laser và nhiệt hóa hơi chỉ có ảnh hưởng nhất định đến vị trí lấy nét tối ưu. Trong trường hợp tấm có độ dày nhất định, tốc độ cắt tối đa tỷ lệ nghịch với nhiệt độ khí hóa của vật liệu.

Mật độ công suất laser yêu cầu lớn hơn 108W / cm2 và phụ thuộc vào vật liệu, độ sâu của vết cắt và vị trí tập trung chùm tia. Trong trường hợp tấm có độ dày nhất định, giả sử có đủ công suất laser, tốc độ cắt tối đa bị giới hạn bởi vận tốc của tia khí.

2. Nóng chảy và cắt.
Trong quá trình cắt nóng chảy bằng laser, phôi được nấu chảy một phần và sau đó vật liệu nóng chảy được đẩy ra nhờ luồng không khí. Bởi vì sự chuyển giao của vật liệu chỉ xảy ra ở trạng thái lỏng của nó, quá trình này được gọi là cắt nóng chảy bằng laser.

Chùm tia laze kết hợp với khí cắt trơ có độ tinh khiết cao đẩy vật liệu nóng chảy ra khỏi kerf mà không cần khí tự cắt. Cắt nhiệt hạch bằng laser có thể đạt được tốc độ cắt cao hơn so với cắt bằng khí. Năng lượng cần thiết cho quá trình khí hóa thường cao hơn năng lượng cần thiết để làm nóng chảy vật liệu.

Trong quá trình cắt nóng chảy bằng laser, chùm tia laser chỉ bị hấp thụ một phần. Tốc độ cắt tối đa tăng khi tăng công suất laser và giảm gần như nghịch biến khi tăng độ dày tấm và nhiệt độ nóng chảy của vật liệu. Trong trường hợp công suất laser nhất định, hệ số giới hạn là áp suất khí ở kerf và độ dẫn nhiệt của vật liệu.

Cắt nhiệt hạch bằng laser có thể tạo ra các vết cắt không có oxit đối với sắt và titan. Mật độ công suất laser tạo ra sự nóng chảy nhưng không khí hóa là từ 104W / cm2 đến 105 W / cm2 đối với vật liệu thép.

3. Cắt nóng chảy oxy hóa (cắt bằng ngọn lửa laser).
Cắt nhiệt hạch thường sử dụng khí trơ. Nếu oxy hoặc khí hoạt tính khác được sử dụng thay thế, vật liệu sẽ bị đốt cháy dưới sự chiếu xạ của chùm tia laze và phản ứng hóa học dữ dội với oxy sẽ tạo ra một nguồn nhiệt khác để làm nóng vật liệu hơn nữa, được gọi là quá trình cắt nóng chảy oxy hóa. .

Do hiệu ứng này, đối với cùng độ dày của thép kết cấu, có thể thu được tốc độ cắt cao hơn bằng phương pháp này so với phương pháp cắt nung chảy. Mặt khác, phương pháp này có thể có chất lượng đường cắt kém hơn phương pháp cắt nhiệt hạch. Trong thực tế, nó tạo ra các kerfs rộng hơn, độ nhám đáng chú ý, vùng ảnh hưởng nhiệt tăng lên và chất lượng cạnh kém hơn.

Cắt bằng ngọn lửa laser không tốt cho các mô hình chính xác và các góc nhọn (nguy cơ làm cháy các góc sắc nét). Các hiệu ứng nhiệt có thể được hạn chế bằng cách sử dụng laser chế độ xung, trong đó công suất của laser xác định tốc độ cắt. Ở một công suất laser nhất định, các yếu tố hạn chế là việc cung cấp oxy và độ dẫn nhiệt của vật liệu.

4. Kiểm soát cắt gãy.

Đối với các vật liệu giòn dễ bị phá hủy bởi nhiệt, quá trình cắt tốc độ cao và có thể kiểm soát được bằng cách đốt nóng bằng chùm tia laze được gọi là cắt đứt gãy có kiểm soát. Nội dung chính của quá trình cắt này là chùm tia laze đốt nóng một vùng nhỏ của vật liệu giòn, gây ra gradient nhiệt lớn và biến dạng cơ học nghiêm trọng ở vùng này, dẫn đến hình thành các vết nứt trên vật liệu. Chùm tia laze có thể hướng các vết nứt theo bất kỳ hướng nào mong muốn miễn là duy trì một gradient gia nhiệt đồng đều.