Làm thế nào để khắc phục hiện tượng gờ thừa sinh ra khi cắt kim loại bằng laser?

Bavia sinh ra khi cắt tấm kim loại bằng laser là một vấn đề thường gặp trong quy trình sản xuất, thường cho thấy quy trình cắt chưa tối ưu. Để giải quyết vấn đề này một cách có hệ thống, cần kiểm tra và điều chỉnh từ nhiều khía cạnh như thiết bị, vật liệu, thông số quy trình và khí phụ trợ.

Hướng tối ưu hóa cốt lõi và các biện pháp cụ thể

1. Tối ưu hóa các thông số quy trình (đối với thép cacbon và các vật liệu khác)

• Công suất laser: Công suất không đủ là một trong những nguyên nhân chính gây ra bavia. Tăng công suất phù hợp có thể đảm bảo kim loại được nóng chảy hoàn toàn. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng công suất quá cao có thể làm cháy tấm kim loại hoặc tạo ra xỉ.
• Tốc độ cắt: Nếu tốc độ quá nhanh, năng lượng laser không đủ, vật liệu không được nung chảy hoàn toàn và sẽ bị thổi thành các mảnh vụn do luồng khí; nếu tốc độ quá chậm, hiện tượng cháy sẽ nghiêm trọng và xỉ sẽ bám dính. Điều chỉnh tốc độ sao cho phù hợp nhất với công suất và độ dày tấm. Thông thường, bạn có thể kiểm tra các thông số trước. Vị trí lấy nét: Lấy nét không chính xác sẽ dẫn đến mật độ năng lượng không đủ. Kiểm tra lấy nét để tìm vị trí phù hợp nhất với độ dày tấm hiện tại (thường khi cắt thép carbon, tiêu điểm nằm trên bề mặt tấm hoặc hơi bên dưới).

2. Đảm bảo khí phụ trợ ở trạng thái tốt nhất (yếu tố quan trọng nhất)

• Loại khí và độ tinh khiết:
• Cắt thép cacbon: Phải sử dụng oxy có độ tinh khiết cao (≥ 99,95%). Oxy tham gia vào phản ứng tỏa nhiệt, giúp đốt cháy và thổi bay xỉ. Độ tinh khiết không đủ sẽ ảnh hưởng lớn đến chất lượng cắt và lớp oxit trên bề mặt cắt.

Cắt thép không gỉ và nhôm: nên sử dụng khí nitơ tinh khiết cao (≥ 99,99%) hoặc argon. Sử dụng khí áp suất cao để thổi bay kim loại nóng chảy nhằm đạt được quá trình cắt không bị oxy hóa. Khí không tinh khiết sẽ tạo ra xỉ ở đáy.

• Áp suất khí:
• Cắt thép cacbon (với oxy): áp suất không nên quá cao (thường là 0,8-2 bar). Áp suất quá cao sẽ làm nguội vết cắt, nhưng làm giảm hiệu quả phản ứng cháy, dẫn đến hình thành bavia.
• Cắt thép không gỉ/nhôm (với khí nitơ): Áp suất phải đủ cao (thường là 10-20 bar, tùy thuộc vào độ dày tấm). Áp suất không đủ là nguyên nhân phổ biến nhất gây ra hiện tượng cắt không tạo bavia, và kim loại nóng chảy không thể được thổi bay hoàn toàn.
• Trạng thái vòi phun:
• Kiểm tra để đảm bảo vòi phun không bị hư hỏng hoặc tắc nghẽn do bắn tóe. Vòi phun bị mòn có thể gây ra hiện tượng nhiễu loạn trong luồng khí.
• Kiểm tra xem đường kính lỗ vòi phun có phù hợp với độ dày tấm và áp suất khí hay không. Tấm dày thường cần vòi phun có lỗ lớn hơn.
• Hiệu chỉnh độ đồng tâm của vòi phun và đầu laser. Sai lệch độ đồng tâm sẽ khiến khí bị thổi ra và tạo ra các gờ ở một bên.

3. Kiểm tra và bảo trì tình trạng thiết bị

• Vệ sinh thấu kính quang học: việc bám bẩn trên gương bảo vệ và gương hội tụ sẽ làm giảm đáng kể công suất và chất lượng chùm tia laser. Thường xuyên kiểm tra và vệ sinh hoặc thay thế các thấu kính.
• Chất lượng chùm tia: hiệu chỉnh chùm tia thường xuyên để đảm bảo đường đi quang học chính xác và tiêu điểm được làm tròn.
• Độ ổn định của thiết bị: Kiểm tra xem ray dẫn hướng và hệ thống truyền động của máy công cụ có ổn định hay không, và liệu có tạo ra các gờ không đều khi rung lắc ở tốc độ cao hay không.

4. Hãy tập trung vào chính nội dung đó.

• Bề mặt tấm: Đảm bảo bề mặt tấm không bị rỉ sét nghiêm trọng, sơn hoặc lớp phủ nào, vì chúng sẽ ảnh hưởng đến khả năng hấp thụ tia laser và độ ổn định khi cắt.
• Thành phần và chất lượng vật liệu: chất lượng kém hoặc thành phần hợp kim không đồng đều của tấm cũng có thể dẫn đến sự dao động trong hiệu quả cắt.

Những lưu ý đặc biệt về vấn đề gờ sắc nhọn trong các loại vật liệu khác nhau

• Tấm thép cacbon (cắt bằng oxy): bavia đáy chủ yếu là xỉ oxit sắt cứng và giòn. Chủ yếu phụ thuộc vào độ tinh khiết của oxy, vị trí lấy nét và sự phù hợp giữa công suất và tốc độ.
• Tấm nhôm thép không gỉ (cắt bằng khí nitơ): các gờ ở đáy chủ yếu là kim loại nóng chảy mềm và dài chưa được thổi ra. Nhiệm vụ đầu tiên là kiểm tra xem áp suất khí nitơ có đủ cao không, khí có tinh khiết không và vòi phun có phù hợp không.

Các khuyến nghị về quy trình giải quyết có hệ thống

1. Ghi chép và sao chép:Ghi lại chi tiết loại tấm mài hiện tại, độ dày và tất cả các thông số quy trình (công suất, tốc độ, áp suất khí, tiêu cự, loại vòi phun).

2. Điều chỉnh một biến số duy nhất:Chỉ điều chỉnh một thông số tại một thời điểm (nên bắt đầu với áp suất khí và vị trí lấy nét trước) để so sánh kết quả cắt thử.

3. Từ khắc phục sự cố đơn giản đến phức tạp:

• Bước 1: Kiểm tra và làm sạch vòi phun và thấu kính.
• Bước 2: Kiểm tra độ tinh khiết và áp suất của khí.
• Bước 3: Tối ưu hóa vị trí lấy nét.
• Bước 4: Điều chỉnh sao cho phù hợp giữa công suất và tốc độ.
• Bước 5: Hiệu chỉnh đường dẫn quang và độ đồng tâm của thiết bị.

4. Xây dựng thư viện tham số tiêu chuẩn:Sau khi tìm ra các thông số tối ưu nhất cho các loại tấm có nhãn hiệu, độ dày và chất liệu khác nhau, chúng sẽ được ghi lại để tạo thành hướng dẫn vận hành tiêu chuẩn.

Bản tóm tắt:Cốt lõi của việc giải quyết vấn đề bavia khi cắt laser là “đảm bảo đủ năng lượng đầu vào, và phối hợp với luồng khí ổn định, tinh khiết và đúng hướng để thổi bay phần vật liệu nóng chảy kịp thời”. Đây là một vấn đề mang tính hệ thống, đòi hỏi người vận hành phải kiên nhẫn và dần dần nghiên cứu, tối ưu hóa thông qua các phương pháp khoa học. Nếu đã kiểm tra tất cả các bước trên và vấn đề vẫn tiếp diễn sau khi điều chỉnh, bạn cần liên hệ với nhà sản xuất thiết bị để kiểm tra xem năng lượng đầu ra của laser hoặc chế độ chùm tia có thay đổi hay không.