Quy trình chính của máy cắt Laser

1. Cắt bay hơi
Trong quá trình cắt khí hóa bằng laser, nhiệt độ bề mặt của vật liệu tăng lên đến nhiệt độ sôi nhanh đến mức đủ để tránh hiện tượng nóng chảy do dẫn nhiệt, do đó một phần vật liệu bị bốc hơi thành hơi nước và biến mất, còn 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 rãnh, 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 cần tránh xả vật liệu nóng chảy. Gia công này thực tế chỉ được sử dụng trong các lĩnh vực sử dụng nhỏ cho các hợp kim dựa trên sắt.
Quá trình này không thể được sử dụng cho các vật liệu, chẳng hạn như gỗ và một số đồ gốm, những vật liệu không có trạng thái nóng chảy và do đó ít có khả năng cho phép hơi vật liệu ngưng tụ lại. Ngoài ra, những vật liệu này thường đạt được vết cắt dày hơn. Trong cắt hơi laser, việc tập trung 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. Khi độ dày của tấm không đổi, tốc độ cắt tối đa tỷ lệ nghịch với nhiệt độ hóa khí của vật liệu. Mật độ công suất laze yêu cầu lớn hơn 108W/cm2 và phụ thuộc vào vật liệu, độ sâu cắt và vị trí tiêu điểm chùm tia. Trong trường hợp tấm có độ dày nhất định, giả sử rằng có đủ năng lượng laser, tốc độ cắt tối đa bị giới hạn bởi tốc độ của tia khí.
2. Cắt nóng chảy
Trong cắt nhiệt hạch bằng laser, phôi bị nóng chảy một phần và vật liệu nóng chảy được đẩy ra ngoài bằng luồng không khí. Do quá trình truyền vật liệu chỉ xảy ra ở trạng thái lỏng nên quá trình này được gọi là cắt nhiệt hạch bằng laser.
Chùm tia laze kết hợp với khí cắt trơ có độ tinh khiết cao đẩy vật liệu nóng chảy ra khỏi vết cắt, nhưng bản thân khí không tham gia vào quá trình cắt. Cắt nhiệt hạch bằng laser có thể đạt được tốc độ cắt cao hơn so với cắt khí hóa. Năng lượng cần thiết cho quá trình khí hóa thường cao hơn năng lượng cần thiết để làm tan chảy vật liệu. Trong quá trình cắt nhiệt hạch bằng laser, chùm tia laser chỉ được hấp thụ một phần. Tốc độ cắt tối đa tăng khi công suất laser tăng và giảm gần như tỷ lệ nghịch với sự tăng độ dày tấm và nhiệt độ nóng chảy của vật liệu. Trong trường hợp công suất laser nhất định, yếu tố giới hạn là áp suất không khí tại vết cắt và độ dẫn nhiệt của vật liệu. Cắt nóng chảy bằng laser có thể thu được các vết cắt không bị oxy hóa đối với vật liệu sắt và kim loại titan. Mật độ công suất laser tạo ra sự nóng chảy nhưng ít hơn quá trình khí hóa nằm trong khoảng từ 104W/cm2 đến 105W/cm2 đối với vật liệu thép.
3. Cắt nóng chảy oxy hóa (cắt ngọn lửa laser)
Cắt nhiệt hạch thường sử dụng khí trơ. Nếu nó được thay thế bằng oxy hoặc khí hoạt tính khác, vật liệu sẽ bị đốt cháy dưới sự chiếu xạ của chùm tia laze và một phản ứng hóa học dữ dội xảy ra với oxy để tạo ra một nguồn nhiệt khác, làm nóng thêm vật liệu, được gọi là cắt nóng chảy oxy hóa. .
Do hiệu ứng này, tốc độ cắt cao hơn có thể đạt được bằng phương pháp này so với cắt nhiệt hạch cho cùng độ dày của thép kết cấu. Mặt khác, phương pháp này có thể có chất lượng cắt kém hơn so với cắt nhiệt hạch. Nó thực sự tạo ra các vết cắt rộng hơn, độ nhám đáng chú ý, tăng vùng ảnh hưởng nhiệt và chất lượng cạnh kém hơn. Cắt bằng ngọn lửa laze không tốt cho các mô hình chính xác và các góc sắc nét (nguy cơ cháy các góc sắc nét). Laser ở chế độ xung có thể được sử dụng để hạn chế hiệu ứng nhiệt và công suất của laser quyết định tốc độ cắt. Trong trường hợp công suất laser nhất định, các yếu tố hạn chế là nguồn cung cấp oxy và độ dẫn nhiệt của vật liệu.
4. Kiểm soát cắt đứt gãy
Đối với các vật liệu giòn dễ bị hư hỏng do nhiệt, việc cắt tốc độ cao và có thể kiểm soát được thực hiện bằng cách đốt nóng chùm tia laze, được gọi là cắt gãy có kiểm soát. Nội dung chính của quy trình cắt này là chùm tia laze làm nóng một vùng nhỏ của vật liệu giòn, gây ra chênh lệch nhiệt lớn và biến dạng cơ học nghiêm trọng ở vùng này, dẫn đến hình thành các vết nứt trên vật liệu. Chừng nào một gradient gia nhiệt đồng nhất được duy trì, chùm tia laze có thể định hướng các vết nứt theo bất kỳ hướng mong muốn nào.