Laser lần đầu tiên được sử dụng để cắt giảm vào những năm 1970. Trong sản xuất công nghiệp hiện đại, cắt laser được sử dụng rộng rãi hơn để chế biến các vật liệu như kim loại tấm, nhựa, thủy tinh, gốm sứ, chất bán dẫn, dệt may, gỗ và giấy.
Khi một chùm tia laser tập trung tỏa sáng trên phôi, khu vực được chiếu xạ nóng lên đáng kể để làm tan chảy hoặc bốc hơi vật liệu. Khi chùm tia laser xâm nhập vào phôi, quá trình cắt bắt đầu: chùm tia laser di chuyển dọc theo một đường viền trong khi làm tan chảy vật liệu. Vật liệu nóng chảy thường được thổi ra khỏi kerf bằng một tia khí, để lại một khe hẹp giữa phần cắt và giá đỡ tấm rộng gần bằng chùm tia laser tập trung.
Cắt ngọn lửa
Cắt ngọn lửa là một quá trình tiêu chuẩn được sử dụng khi cắt thép nhẹ, sử dụng oxy làm khí cắt. Oxy được điều áp lên tới 6 bar và thổi vào kerf. Ở đó, kim loại nóng phản ứng với oxy: đốt cháy và oxy hóa bắt đầu. Phản ứng hóa học giải phóng một lượng lớn năng lượng (tối đa năm lần năng lượng của laser) hỗ trợ chùm tia laser trong cắt.
Khởi động cắt
Cắt tan là một quá trình tiêu chuẩn khác được sử dụng khi cắt kim loại. Nó cũng có thể được sử dụng để cắt các vật liệu dễ cháy khác, chẳng hạn như gốm sứ.
Khí nitơ hoặc khí argon được sử dụng làm khí cắt, và áp suất khí từ 2 đến 20 thanh được thổi qua kerf. Argon và nitơ là những loại khí trơ, có nghĩa là chúng không phản ứng với kim loại nóng chảy trong kerf, mà chỉ cần thổi nó đi về phía dưới. Đồng thời, các khí trơ bảo vệ cạnh cắt khỏi quá trình oxy hóa không khí.
Cắt không khí nén
Không khí nén cũng có thể được sử dụng để cắt các tấm mỏng. Không khí áp lực thành 5-6 thanh đủ để thổi bay kim loại nóng chảy trong vết cắt. Vì gần 80% không khí là nitơ, việc cắt không khí nén về cơ bản là cắt tan.
Cắt hỗ trợ plasma
Nếu các tham số được chọn đúng, một đám mây plasma sẽ xuất hiện trong kerf cắt tan chảy có hỗ trợ plasma. Đám mây plasma bao gồm hơi kim loại ion hóa và khí cắt ion hóa. Đám mây plasma hấp thụ năng lượng của laser CO2 và chuyển đổi nó thành phôi để nhiều năng lượng được ghép với phôi và vật liệu sẽ tan chảy nhanh hơn, dẫn đến tốc độ cắt nhanh hơn. Do đó, quá trình cắt này còn được gọi là cắt huyết tương tốc độ cao.
Đám mây plasma trên thực tế là trong suốt đối với các laser trạng thái rắn, vì vậy việc cắt nóng chảy hỗ trợ huyết tương chỉ có thể với laser CO2.
Cắt khí hóa
Sự cắt hơi hóa hơi làm bốc hơi vật liệu, giảm thiểu tác động của các hiệu ứng nhiệt đối với vật liệu xung quanh. Điều này có thể đạt được bằng cách sử dụng laser CO2 liên tục để làm bốc hơi các vật liệu hấp thụ thấp, hấp thụ cao, như màng nhựa mỏng và vật liệu không tan chảy như gỗ, giấy và bọt.
Laser xung ultrashort cho phép công nghệ này được áp dụng cho các vật liệu khác. Các electron tự do trong kim loại hấp thụ laser và nóng lên đáng kể. Xung laser không phản ứng với các hạt nóng chảy và plasma, vật liệu thăng hoa trực tiếp và không có thời gian để năng lượng được chuyển sang vật liệu xung quanh dưới dạng nhiệt. Xung picosecond cắt bỏ vật liệu không có hiệu ứng nhiệt có thể nhìn thấy, không có sự tan chảy và không hình thành burr.
Tham số: Điều chỉnh quy trình
Nhiều tham số ảnh hưởng đến quá trình cắt laser, một số trong đó phụ thuộc vào các thuộc tính kỹ thuật của laser và máy công cụ, trong khi các tham số khác là thay đổi.
Phân cực
Phân cực cho biết bao nhiêu phần trăm của ánh sáng laser được chuyển đổi. Phân cực điển hình thường là khoảng 90%. Điều này là đủ để cắt chất lượng cao.
Đường kính lấy nét
Đường kính tiêu cự ảnh hưởng đến chiều rộng của vết cắt và có thể được thay đổi bằng cách thay đổi độ dài tiêu cự của ống kính lấy nét. Một tiêu cự nhỏ hơn có nghĩa là một kerf hẹp hơn.
Vị trí tập trung
Vị trí tiêu cự xác định đường kính chùm tia và mật độ công suất trên bề mặt của phôi cũng như hình dạng của kerf.
Năng lượng laser
Công suất laser nên được khớp với loại xử lý, loại vật liệu và độ dày. Sức mạnh phải đủ cao để mật độ năng lượng trên phôi vượt quá ngưỡng xử lý.
