Nguyên Tắc Hoạt Động Của Chùm Laser Trong Máy Cắt Laser CNC Kim Loại Tấm

Các phương pháp gia công kim loại tấm thủ công truyền thống đang dần được thay thế bằng phương pháp cắt gọt laser CNC. Việc ứng dụng chùm tia laser vào chế tạo kim loại, đặc biệt là gia công kim loại tấm mang đến hiệu quả cao về mặt chất lượng và năng suất công việc.

Tính chất của chùm tia laser trong máy cắt laser CNC kim loại tấm

Chùm tia laser sở hữu 4 tính chất đặc biệt khiến cho tính ứng dụng trong cuộc sống trở nên rộng rãi, nhất là đối với ngành cơ khí chế tạo kim loại. Máy cắt laser CNC kim loại tấm là cỗ máy tiên tiến của mọi thời đại, là bước đột phá mới trong công nghệ gia công kim loại.

Độ đơn sắc cao của tia laser

Laser không giống với ánh sáng thông thường, nó được sinh ra bởi nguyên tử của vật chất khi bức xạ bị kích phát sinh. Laser là chùm ánh sáng đơn sắc có sắc mà các tia sáng có sực chênh lệch bước sóng nhỏ nhất.

Sự chênh lệch của bước sóng người ta gọi là phổ ánh sáng của chùm tia laser. Phổ ánh sáng càng hẹp thì độ đơn sắc của chùm tia laser càng cao. Độ đơn sắc của tia laser là yếu tố quyết định tới hiệu quả tác động của tia laser khi tương tác với vật chất nói chung, kim loại nói riêng.

Độ định hướng cao của tia laser

Tính định hướng cao tức là mức độ tập trung ánh sáng. Chùm tia laser có độ định hướng rất lý tưởng, có thể chiếu chiếu được rất xa thậm chí chiếu lên tới Mặt Trăng cách Trái Đất 380 000 km.

Mật độ phổ của tia laser cao

Mật độ phổ hay là độ chói của tia laser được tính bằng cách chia công suất của chùm tia sáng cho độ rộng của phổ ánh sáng. Độ rộng của phổ Laser luôn rất nhỏ, laser sẽ có độ tập trung các tia sáng rất cao, đồng nghĩa là độ chói rất cao so với các nguồn sáng thông thường khác.

Công suất của tia laser

Tùy từng loại tia laser ứng dụng trong mục đích nào sẽ có công suất khác nhau. Laser sử dụng trong công nghiệp nặng như  khoan cắt vật liệu với các dòng máy cắt laser CNC là những loại tia laser có công suất cực cao. Do đó, những tấm kim loại dạng tấm có độ dày lên tới 20mm (hoặc hơn) được cắt gọt bằng phương pháp cắt laser không thành vấn đề.

Tính chất rất riêng của chùm tia laser chính là điều kiện để người ta ứng dụng trong gia công tạo hình kim loại với những biên dạng khó, chi tiết phức tạp với độ chính xác cao.

Nguyên lý hoạt động của chùm tia laser trong máy cắt laser CNC

Thép mềm, đồng, nhôm, thép không gỉ,…có thể được tiến hành cắt gọt nhanh chóng trên máy cắt laser CNC.

Điểm qua một số ưu điểm tuyệt vời của máy cắt laser đem lại gồm:

• Độ chính xác cao: độ dung sai cho phép thực sự hoàn hảo
• Chất lượng cắt gọt tuyệt vời
• Độ rộng vết vắt cực kỳ nhỏ, không làm tốn kém vật liệu
• Vùng ảnh hưởng của nhiệt cũng khá nhỏ, có thể để lại vết cháy xém ít trên đường việc cắt của sản phẩm và chỉ cần thao tác đánh bóng đơn giản là ổn.
• Có thể cắt được những hình dạn phức tạp hoặc hình dạng nhiều lỗ nhỏ.

Tia laser trong máy cắt laser không chỉ tồn tại đơn lẻ ở 1 dạng tia mà nó là một chùm tia ánh sáng với cường độ siêu mạnh bước sóng đơn. Trong trường hợp của một laser CO2 điển hình thì bước sóng của nó nằm trong dải hồng ngoại của quang phổ ánh sáng, vì vậy ta không thể nhìn thấy chúng bằng mắt thường được.

Chùm tia chỉ có đường kính khoảng ¾ khi nó di chuyển từ bộ cộng hưởng laser là nơi tạo ra tia thông qua đường tia của máy. Nó có thể bị phản xạ theo các hướng khác nhau bằng bộ phận uốn tia (beam bender) hay là gương trước khi tập trung vào phôi cần cắt. Tuy nhiên trước khi chạm vào vật thể cắt, chùm tia laser phải đi qua vòi phun. Trong vòi phun, khí nén CO2 hoặc Ni tơ sẽ chảy trong vòi.

Một thấu kính đặc biệt được sử dụng để hội tụ chùm tia laser. Tia laser phải được hội tụ một cách chính xác sao cho hình dạng của điểm hội tụ và mật độ nhiệt tại điểm đó là hình tròn hoàn toàn và nhất quán, và được tập hợp ở trong phần vòi phun.

Lưu ý: khoảng cách giữa đầu cắt laser đến tấm kim loại rất quan trọng, nó ảnh hưởng đến chất lượng cắt.

***Xem thêm: Ưu và nhược điểm khi gia công kim loại tấm bằng cắt gọt laser CNC