Tổng quan về máy laser để cắt kim loại và lựa chọn của chúng

Thiết bị laser để cắt kim loại được sử dụng trong nhiều ngành công nghiệp: cơ khí, luyện kim và sản xuất đồ nội thất. Sự phổ biến này là do nó cho phép bạn tạo ra các bộ phận có hình dạng phức tạp với mức độ chính xác cao hơn. Thiết bị như vậy sẽ được thảo luận trong bài báo của chúng tôi.

Máy cắt laser kim loại có ba chức năng chính:

• khắc: vẽ một bức tranh, văn bản và thậm chí là một bức ảnh trên bề mặt kim loại;
• sự cắt bằng tia la-ze;
• cắt cong.

Trong mọi trường hợp, một khuôn mẫu được hình thành theo đó mô-đun điều khiển số thiết lập các thông số cắt. Kết quả là một sản phẩm hoàn toàn chính xác.

Thiết kế của bất kỳ máy cắt laser nào bao gồm một số khối:

• bộ phát - chịu trách nhiệm tạo ra một dòng photon hoặc một xung laser hội tụ hẹp;
• bộ chuyển động khí - được thiết kế để thổi kim loại nóng ra khỏi khu vực làm việc và làm mát bộ tản nhiệt;
• ổ đĩa - được sử dụng để di chuyển đầu phát trên bề mặt được xử lý;
• bàn cắt làm việc - trên đó có đặt phôi, trong khi bàn có thể thay thế được;
• Mô-đun CNC / ACS.

Nguyên lý hoạt động của những chiếc máy như vậy dựa trên việc tạo ra một chùm tia hẹp bởi một ống laser thực hiện quá trình gia công kim loại. Do sự tiếp xúc của chùm tia với bề mặt vật liệu đang được xử lý, hiệu ứng nhiệt độ cao xảy ra và nó cho phép khắc hoặc cắt kim loại. Đồng thời, dòng hỗn hợp khí thổi ra lớp vật liệu nóng chảy, đảm bảo chất lượng cắt cao. Những máy này có thể được sử dụng để làm việc với tất cả các loại thép tấm, cũng như với kim loại màu và hợp kim của chúng.

Bản chất công việc của bất kỳ máy cắt laser nào là tập trung một chùm tia có hướng hẹp, do đó năng lượng được tập trung trên bề mặt của vật liệu được xử lý. Đường kính của chùm như vậy không vượt quá phần mười milimét, điều này đảm bảo độ dày cắt tối thiểu. Quá trình nóng chảy và sự biến đổi sau đó của cấu trúc kim loại xảy ra do đưa các đặc tính công suất của chùm tia laze đến các thông số nhất định. Tùy theo cơ chế hoạt động mà có 4 loại máy chính như vậy.

Cắt laser kim loại có thể được thực hiện trong môi trường oxy hoặc nitơ, sự lựa chọn phụ thuộc vào đặc tính của kim loại cần gia công. Vì vậy, kết quả của việc tiếp xúc với oxy, các phản ứng tỏa nhiệt được kích hoạt, năng lượng nhiệt của nó làm cho nó có thể cắt các tấm thép cacbon và hợp kim thấp khá dày.

Không nên cắt các bề mặt mạ kẽm hoặc mạ kẽm trong ôxy. Trong trường hợp này, vết cắt không đồng đều, ngoài ra, nguy cơ hình thành chéo tăng lên. Khi cắt thép không gỉ hoặc thép hợp kim cao, không nên để cho điểm cắt bị oxy hóa. Đó là lý do tại sao, khi làm việc với các kim loại như vậy, cần sử dụng khí trơ, thường là nitơ.

Bất kỳ môi trường khí nào cũng có thể được sử dụng để cắt nhôm. Nhưng để làm việc với hợp kim titan, không thể sử dụng loại này và loại khác, vì cả hai loại khí đều bắt đầu bị bề mặt kim loại hấp thụ và tạo thành một lớp giòn. Đối với vật liệu này, nên ưu tiên cho các thiết bị laser hoạt động trong heli hoặc argon có độ tinh khiết cao.

Nói chung, bất kỳ máy cắt laser khí nào đều cho sóng bức xạ tối đa, vì vậy chúng được yêu cầu khi gia công kim loại tấm có độ dày tối đa.

Hiệu quả và năng suất cao của thiết bị được cung cấp bởi các thiết bị laser sợi quang, chúng thường được thực hiện dưới dạng các máy mini. Chúng có những ưu điểm sau.

• Chất lượng chùm sáng cao. Đường cắt mỏng hơn và vết nhỏ hơn, điều này thường cải thiện hiệu quả công việc.
• Tốc độ cắt cao. So với khí, nó nhiều gấp đôi.
• Độ bền. Việc sử dụng laser sợi quang chuyên nghiệp đảm bảo hiệu suất ổn định lên đến 100 nghìn giờ hoạt động của thiết bị.
• Tăng hiệu quả. Hiệu suất chuyển đổi quang điện trong cắt cáp quang tương ứng 30%, gấp 2-3 lần so với khi cắt laser trong môi trường khí.
• Chi phí sử dụng thấp. Mức tiêu thụ điện năng của việc lắp đặt cáp quang không vượt quá 30% lượng cắt laser trong môi trường khí.
• Chi phí bảo trì tối thiểu. Không cần thấu kính phản chiếu, bạn có thể tiết kiệm rất nhiều tiền bảo trì máy.
• Việc vận hành các thiết bị như vậy không đặc biệt khó khăn. Do truyền dẫn bằng sợi quang nên không cần điều chỉnh các thông số của đường dẫn quang.

Phần tử làm việc chính của máy cắt laser diode là một bộ phát ở dạng tinh thể bán dẫn được hình thành như một bộ cộng hưởng quang học. Ngoài diode, một tia laser như vậy bao gồm một thiết bị chuyên dụng để cấp nguồn từ mạng dòng điện xoay chiều. Điều này cho phép bạn thay đổi các thông số của bức xạ đầu ra.

Tuy nhiên, laser loại diode kém hơn đáng kể so với laser khí và sợi quang về các thông số kết hợp. Tập trung cho phân kỳ lớn nên không thể tập trung năng lượng ở mức tối đa được. Ưu điểm duy nhất của thiết bị này là giá thành tương đối rẻ so với tất cả các mô hình khác.

Nguyên tắc hoạt động của laser thể rắn tương tự như laser khí. Nhưng nó cũng có những đặc điểm riêng. Ngược lại với môi trường khí, ở đây sử dụng môi trường hoạt động ở dạng rắn. Theo quy luật, đây là các tinh thể và các loại kính khác nhau được kích hoạt khi tiếp xúc với các nguyên tố đất hiếm. Những tia laser như vậy có đặc điểm là tăng hiệu suất, trong khi một số kiểu máy có kích thước khá nhỏ gọn. Những ngọn đuốc này tạo ra chùm tia có bước sóng có thể xử lý nhiều loại kim loại và độ dày khác nhau.

Ngày nay trên thị trường có các loại máy cắt laser cho kim loại từ nhiều hãng sản xuất khác nhau. Trong số các công ty nước ngoài tại thị trường trong nước, sản phẩm của các nhà máy đặt tại các nước Châu Âu, Mỹ, cũng như Nhật Bản và Đài Loan rất được ưa chuộng:

• Trumpf (Đức);
• Schuler (Đức);
• Trotec (Áo);
• Farley Laserlab (Úc);
• GCC (Đài Loan).

Ngoài ra, các sản phẩm do Trung Quốc sản xuất chiếm thị phần lớn. Ý kiến ​​về nó là mơ hồ, nhiều người nghi ngờ chất lượng của nó.Tuy nhiên, một số thương hiệu có cơ sở sản xuất tại Trung Quốc hoạt động bằng công nghệ Thụy Sĩ và chịu sự kiểm soát chặt chẽ của khách hàng. Họ sản xuất máy cắt laser với các đặc tính kỹ thuật và hoạt động cực kỳ cao. Các công ty này bao gồm:

• Con thỏ;
• Wattsan;
• Bodor.

Ở Nga, máy cắt laser được sản xuất bởi các doanh nghiệp công nghiệp Thiết bị bán dẫn, LOMO, Plasma và Inversion. Mỗi người trong số họ cung cấp một số loại hệ thống laser nhất định. Ở nước ta chưa có doanh nghiệp nào sản xuất cùng lúc tất cả các loại máy laze.

Khi chọn máy cắt laser cho kim loại, bạn nên chú ý đến những đặc điểm sau.

• Phân loại vật liệu. Trước hết, cần tính đến đặc thù của doanh nghiệp. Điều quan trọng là phải làm rõ các bộ phận được cắt được làm bằng gì và độ dày của chúng là bao nhiêu. Các yếu tố này cần được so sánh với các thông số kỹ thuật của máy, kích thước khu vực làm việc và các thông số vận hành của thiết bị.
• Quyền lực. Công suất trung bình của tất cả các máy laser hiện nay nằm trong khoảng từ 500 đến 6000 watt. Nếu bạn định cắt các tấm kim loại dày dưới 6mm, máy cắt laser 500-700W là đủ. Để làm việc với vật liệu dày hơn, bạn cần chọn máy có công suất lớn nhất.
• Làm giàn. Khi nói đến máy cáp quang, bạn cần chú ý đến vật tư tiêu hao: động cơ servo, thanh dẫn hướng, đầu cắt, chimeras và những thứ khác. Chất lượng và chức năng của các thành phần này ảnh hưởng đến độ chính xác và tốc độ của quá trình cắt laser. Một số nhà sản xuất vô đạo đức hoàn thiện thiết bị không phải với các thành phần ban đầu, mà với các đối tác của họ để giảm chi phí. Điều này có thể gây nhầm lẫn cho người mua. Vì vậy, thông tin về nguồn gốc của vật tư tiêu hao phải được làm rõ trước.
• Chất lượng của thiết bị. Trong những năm gần đây, xu hướng cắt giảm chu kỳ sản xuất tại hầu hết các doanh nghiệp. Nhiều công ty, đặc biệt là những công ty mới tham gia thị trường, không quan tâm đầy đủ đến việc kiểm tra máy cắt laser của họ trước khi giao cho khách hàng và không thực hiện kiểm tra chất lượng thiết bị. Vì vậy, khi lựa chọn máy, điều rất quan trọng là phải chú ý đến việc có sẵn dịch vụ kiểm tra và chuẩn bị trước khi bán tại nhà sản xuất.
• Dịch vụ bảo trì. Khi lựa chọn thiết bị, tốt hơn là nên ưu tiên máy của những nhà sản xuất có dịch vụ dịch vụ được đại diện trong khu vực sử dụng. Nếu không, bất kỳ sai sót nào trong quá trình hoạt động sẽ dẫn đến việc sửa chữa lâu dài và theo đó là thời gian ngừng sản xuất.

Máy cắt laser kim loại rất đa năng. Và điều này áp dụng cho cả vật liệu được sử dụng và chiều rộng của khả năng sản xuất. Đặc biệt, chúng có thể được sử dụng để cắt và khắc kim loại.

Việc sử dụng phổ biến nhất của thiết bị laser là cắt vật liệu. Máy công cụ trong đó công cụ cắt chính là tia laser được sử dụng rộng rãi trong gia công kim loại. Chúng cho phép bạn thực hiện:

• các yếu tố riêng lẻ của cấu trúc quảng cáo trong nhà và ngoài trời;
• chất xây dựng và xếp hình kim loại;
• đồ decor;
• các bộ phận cho mô hình ô tô và máy bay;
• những món quà lưu niệm.

Việc khắc laser trên các sản phẩm kim loại có thể biến điều đơn giản nhất trở thành một món quà vô giá. Bản khắc rõ ràng nhất thu được bằng cách sử dụng tia laze. Hình ảnh được áp dụng trong kỹ thuật này có thời hạn sử dụng không giới hạn, chúng không sợ mài mòn, ảnh hưởng của dung dịch axit-kiềm, nước, bức xạ tia cực tím và nhiệt độ khắc nghiệt.

Với sự trợ giúp của tia laser điều khiển bằng máy tính, bạn có thể có được hình ảnh với độ chi tiết tối đa. Thông thường, các hoa văn phức tạp được tạo ra trên bề mặt kim loại và thậm chí tái tạo các bức ảnh.

Với chùm tia laze, không chỉ các bề mặt phẳng mà còn có thể khắc được các bề mặt lồi lõm. Trong trường hợp này, một cơ cấu cố định phôi chuyên dụng được kết nối với động cơ máy. Chuyển động quay của động cơ đến phôi, nó bắt đầu chuyển động ở một tốc độ nhất định và chùm tia laze áp dụng một hình ảnh từ mọi phía.