Trong những năm gần đây, với nhu cầu cắt kim loại tấm ngày càng tăng, phương pháp cắt truyền thống khó đáp ứng tốt hơn yêu cầu sản xuất do độ chính xác thấp và vùng ảnh hưởng nhiệt lớn. Cắt laser sợi quang có nhiều ưu điểm, chẳng hạn như vùng ảnh hưởng nhiệt nhỏ , độ chính xác cao, tốc độ nhanh, xử lý không tiếp xúc và đang dần thay thế quy trình cắt truyền thống.
Nguyên lý cắt kim loại bằng tia laze là sử dụng chùm tia laze làm nguồn nhiệt để chiếu xạ bề mặt vật liệu kim loại, làm cho nhiệt độ bề mặt vật liệu kim loại tăng lên đến điểm nóng chảy (sôi), đồng thời vòi phun ra khí cắt song song với hướng chiếu xạ của chùm tia laze để thổi bay các hợp chất (khí) nóng chảy (khi khí cắt là khí hoạt tính như oxy, khí cắt cũng sẽ phản ứng với vật liệu kim loại để cung cấp nhiệt oxy hóa. Thông qua điều khiển của thiết bị chuyển động, đầu cắt di chuyển theo đường xác định trước để cắt các hình dạng khác nhau của phôi.
Trong quá trình cắt kim loại bằng laser, mật độ năng lượng của tia laser tới là khác nhau và sự thay đổi của bề mặt vật liệu kim loại cũng khác nhau. Nói chung, khi mật độ năng lượng laser trên bề mặt vật liệu kim loại đạt 10 mW/cm2, bề mặt vật liệu kim loại sẽ nhanh chóng tăng đến điểm sôi của vật liệu và bốc hơi mạnh thành hơi kim loại.
Khi mật độ năng lượng laser trên bề mặt vật liệu kim loại vượt quá 100 mW/cm2, hơi kim loại không thải ra kịp thời sẽ được năng lượng laser đốt nóng lại để tạo thành đám mây plasma.
Hầu hết đám mây plasma được tạo ra bằng cách cắt vật liệu kim loại bằng laser sẽ bị khí cắt thổi bay và phần nhỏ còn lại sẽ tạo thành đám mây plasma ảnh hưởng đến quá trình cắt kim loại:
1) Các đám mây plasma sẽ đọng lại trên bề mặt vật liệu kim loại, cản trở quá trình truyền năng lượng laser và giảm tốc độ cắt.
2) Đám mây plasma bị mắc kẹt dưới vòi sẽ không chỉ thay đổi môi trường điện dung giữa vòi và vật liệu kim loại mà còn làm nóng vòi, ảnh hưởng đến các thông số hiệu suất điện dung của nó, cản trở kết quả phát hiện của bộ điều chỉnh độ cao điện dung, giảm độ chính xác của điều khiển tiếp theo và ảnh hưởng đến hiệu ứng cắt.
Lấy ví dụ về tia laser 2000 W được sử dụng rộng rãi trên thị trường, nếu nó được sử dụng với đầu cắt 100/125 (tiêu cự ống chuẩn trực/tiêu cự thấu kính hội tụ), khi đường kính lõi của bím tóc nhỏ hơn 40 μ At m , mật độ công suất trung bình của điểm sáng ở tiêu điểm 0 sẽ đạt tới mức 100 mW/cm2, đặc biệt khi cắt các tấm kim loại mỏng càng dễ tạo ra các đám mây plasma.
Trong những năm gần đây, ưu điểm của laser đơn mode đã được thị trường công nhận. Với việc tối ưu hóa liên tục các sơ đồ quang học, công suất laser đơn mode của thiết bị cũng đang dần tăng lên. Chất lượng chùm tia cao hơn (thường tương ứng với đường kính lõi nhỏ hơn của bím tóc) và công suất đầu ra cao hơn làm cho mật độ năng lượng trung bình của điểm sáng tại tiêu điểm 0 ngày càng cao hơn và dễ tạo ra các đám mây plasma hơn khi cắt mỏng đĩa kim loại.
Để giải quyết vấn đề này, các quy trình cắt sau đây có thể làm giảm tác động của đám mây plasma một cách hiệu quả:
1. Cắt xung được thông qua. Việc áp dụng chế độ cắt xung có thể một mặt đảm bảo công suất cực đại của tia laser, mặt khác rút ngắn thời gian chiếu xạ của tia laser trên vật liệu kim loại, giảm việc tạo ra đám mây plasma.
2. Giảm công suất cắt laser đúng cách. Nếu không thay đổi các điều kiện khác, việc giảm công suất cắt có thể giảm mật độ công suất trung bình tại tiêu điểm và giảm việc tạo ra các đám mây plasma. Khi cắt thép không gỉ 1mm bằng laser 2000W đơn chế độ ở công suất tối đa và tiêu cự bằng 0, tốc độ cắt không lý tưởng do ảnh hưởng của đám mây plasma. Khi công suất cắt giảm xuống 1800W, tốc độ cắt tăng 50%.
3. Mở rộng và cắt rạch đúng cách. Mở rộng khe cắt không chỉ cung cấp một kênh rộng hơn để đám mây plasma phân tán xuống dưới, giảm tác động của đám mây plasma lên vết cắt mà còn giúp đẩy nhanh quá trình thải xỉ trong khe và nâng cao hiệu quả cắt.
4. Giảm chiều cao cắt hợp lý. Chiều cao cắt không chỉ xác định trực tiếp độ dày của đám mây plasma giữa vòi và bề mặt vật liệu kim loại (khoảng cách càng ngắn, đám mây plasma càng mỏng), mà còn là vòi cắt càng gần, áp suất khí cắt phát ra từ đầu cắt càng cao. trung tâm vòi phun sẽ được. Áp suất cắt càng cao sẽ giúp tăng tốc độ phân tán của đám mây plasma bên dưới vòi phun và giảm khả năng che chắn của đám mây plasma đối với tia laser tới. Vì vậy, trên tiền đề đảm bảo an toàn cho đầu cắt, khoảng cách theo dõi càng gần thì càng tốt.
5. Sử dụng vòi cắt phù hợp. Vòi thích hợp có thể đẩy nhanh quá trình phân tán đám mây plasma kim loại bằng dòng khí nhanh hơn mà không làm tăng đường kính vòi.
6. Thêm thiết bị thổi bên và thiết bị làm mát vòi phun trên đầu cắt. Thiết bị thổi bên được sử dụng để thổi bay một phần đám mây plasma và giảm nồng độ của đám mây plasma bên dưới vòi phun. Thiết bị làm mát vòi phun có thể giảm tác động nhiệt của đám mây plasma lên vòi phun và tránh ảnh hưởng đến các thông số hiệu suất điện dung của vòi phun.
7. Bộ điều chỉnh chiều cao điện dung tốc độ lấy mẫu cao được thông qua. Bộ điều chỉnh độ cao điện dung tốc độ lấy mẫu cao không chỉ có thể đảm bảo độ chính xác theo dõi mà còn xác định sự thay đổi của đám mây plasma bên dưới vòi phun bằng cách theo dõi sự thay đổi của giá trị điện dung. Máy công cụ có thể thực hiện các biện pháp như giảm tốc, tạm dừng, cắt xung, v.v. để giảm tác động của đám mây plasma đối với quá trình cắt bằng cách theo dõi sự thay đổi của đám mây plasma.
Giới thiệu về HGTECH: HGTECH là công ty tiên phong và dẫn đầu về ứng dụng công nghiệp laser tại Trung Quốc, đồng thời là nhà cung cấp chính thức các giải pháp xử lý laser toàn cầu. Chúng tôi đã bố trí toàn diện máy thông minh laser, dây chuyền sản xuất đo lường và tự động hóa, đồng thời xây dựng nhà máy thông minh để cung cấp các giải pháp tổng thể cho sản xuất thông minh.
