Trong cắt laser, làm thế nào để xử lý các lỗ thủng và lỗ khí?

Thủng vật liệu và lỗ khí là những vấn đề rất phổ biến trong cắt laser, представляющая những thách thức chính ảnh hưởng đến chất lượng cắt, hiệu quả xử lý và an toàn vận hành. Trước tiên, chúng ta hãy làm rõ hai khái niệm:

Xỏ khuyên:Thuật ngữ này đề cập đến quy trình sử dụng tia laser để tạo một lỗ ban đầu trên vật liệu trước khi bắt đầu cắt. Các vấn đề thường gặp là thời gian đục lỗ kéo dài, hiệu suất thấp và lỗ đục không hoàn chỉnh.

Lỗ khóa:Hiện tượng mất kiểm soát trong quá trình xuyên thủng đặc trưng bởi sự bắn tung tóe dữ dội của kim loại nóng chảy, nhiều tia lửa và gờ cạnh, và có thể gây hư hại cho vòi phun và thấu kính. Hiện tượng này thường xảy ra khi cắt các tấm dày hơn (đặc biệt là với ngọn lửa oxy) hoặc các vật liệu đặc biệt như thép mạ kẽm.

Phương pháp giải quyết cốt lõi: Cân bằng nguồn năng lượng đầu vào.

Dù là thủng hay nổ tung, nguyên nhân cơ bản là sự mất cân bằng trong tương tác tức thời giữa năng lượng laser, khí và vật liệu. Chìa khóa để giải quyết vấn đề này nằm ở việc “kiểm soát” hơn là “tấn công mạnh mẽ”—nghĩa là cho phép năng lượng xuyên qua vật liệu một cách trơn tru và dần dần, thay vì gây ra hiện tượng “nổ tung” tức thì.

Ccác phương pháp thông thường để giải quyết vấn đề thủng không hiệu quả/không ổn định

1. Tối ưu hóa các thông số khoan (cơ bản và trực tiếp nhất)

• Giảm công suất đục lỗ: Sử dụng công suất thấp hơn công suất cắt ở giai đoạn đầu để tránh tích tụ nhiệt quá mức.
• Cải thiện tần số xung: sử dụng phương pháp đục lỗ bằng xung tần số cao, phân tán năng lượng liên tục thành nhiều gói năng lượng nhỏ, giúp vật liệu tan chảy từng lớp một, thay vì nổ khí hóa một lần.
• Điều chỉnh chu kỳ hoạt động: Giảm chu kỳ hoạt động (tỷ lệ thời gian laser “bật”) để kiểm soát công suất trung bình tốt hơn.
• Tăng thời gian đục lỗ: cho đủ thời gian để xỉ được thổi bay và dần dần xuyên thấu.

2. Áp dụng quy trình đục lỗ tiên tiến

Đục lỗ theo từng bước/đục lỗ liên tiếp:Các máy cắt laser hiện đại đều có chức năng này.

• Đầu tiên là công suất thấp, sau đó là công suất cao: trước tiên sử dụng công suất thấp và tần số cao để làm nóng sơ bộ và tạo một lỗ nhỏ, sau đó tăng dần công suất hoặc thay đổi thông số để mở rộng và xuyên thấu.
• Đục lỗ nhiều lớp: Đối với các tấm dày, hãy thiết lập nhiều độ cao đục lỗ khác nhau, và tiêu điểm laser sẽ duy trì ở các độ sâu khác nhau để xuyên qua từng lớp.

Thủng do vụ nổ. Thủng liên tiếp:

• Đục lỗ bằng nổ: đối với tấm mỏng, người ta thường sử dụng khí nitơ để cắt thép không gỉ, phương pháp này nhanh chóng.
• Đục lỗ dần dần: Phương pháp này phải được sử dụng cho các tấm dày, thép carbon hoặc các vật liệu đặc biệt có chứa oxy, có thể ngăn ngừa hiệu quả hiện tượng vỡ vụn.

3. Kiểm soát khí

• Áp suất đục lỗ thấp hơn áp suất cắt: áp suất thấp hơn được sử dụng để đục lỗ (ví dụ, khi cắt bằng oxy, áp suất đục lỗ được đặt ở mức 50-70% áp suất cắt) để ngăn ngừa hiện tượng nổ do sự cháy mạnh của oxy ở áp suất cao. Sau khi đục lỗ thành công, chuyển sang áp suất cắt cao.
• Cấp khí trước và ngắt khí chậm:

4. Quy trình phụ trợ

• Phun dung dịch tạo lỗ thủng: phun dung dịch tạo lỗ thủng chống nổ đặc biệt (hoặc mực bút đánh dấu thông thường) vào điểm thủng có thể ngăn chặn hiện tượng bắn tung tóe và hiệu quả rất đáng kể.
• Sử dụng màng/miếng dán: đối với thép không gỉ tráng gương, tấm nhôm, v.v., dán màng bảo vệ rồi cắt, có thể giảm phản xạ và cải thiện độ ổn định của lỗ đục.
• Cắt từ mép tấm: nếu quy trình cho phép, hãy cố gắng cắt từ mép tấm để tránh hoàn toàn việc đục lỗ.

FTập trung vào việc giải quyết vấn đề "lỗ thủng".

Thủng là một biểu hiện cực đoan của sự thủng không kiểm soát và đòi hỏi một chiến lược điều trị chính xác hơn.

1. Điều chỉnh tinh các thông số (đối với lỗ khoan nổ mìn)

• Giảm lực đâm xuyên hơn nữa: Đây là bước đầu tiên hiệu quả nhất.
• Tăng mạnh tần số xung: làm cho hoạt động của tia laser "mềm mại" hơn.
• Tăng đáng kể thời gian đục lỗ: cung cấp đủ thời gian để tiêu tán năng lượng và loại bỏ xỉ.
• Hãy thử nâng tiêu điểm: đặt vị trí tiêu điểm lỗ thủng cao hơn bề mặt vật liệu 0,5-2mm (giá trị cụ thể cần được thử nghiệm), sao cho đường kính chùm tia lớn hơn một chút, mật độ năng lượng giảm đi và tránh được hiện tượng "nổ tung" nhẹ.

2. Tối ưu hóa chiến lược khí đốt

• Kiểm tra để đảm bảo áp suất không khí tại vị trí lỗ thủng đã giảm xuống.
• Đối với các tấm thép mạ kẽm và phủ lớp bảo vệ: nên cân nhắc sử dụng khí nitơ hoặc không khí để đục lỗ, và chuyển sang cắt bằng oxy (nếu cần) sau khi quá trình đục lỗ hoàn tất. Bởi vì oxy sẽ phản ứng mạnh với lớp kẽm, dẫn đến lỗ bị vỡ.
• Đảm bảo độ tinh khiết của khí: độ tinh khiết của oxy cần phải trên 99,95%, tạp chất sẽ gây cản trở quá trình.

3. Thích ứng vật liệu và quy trình

• Xử lý tấm thép mạ kẽm/tấm thép phủ: Đây là khu vực chịu tác động mạnh nhất khi khoan lỗ bằng thuốc nổ. Ngoài các phương pháp dùng khí nêu trên, bạn cũng có thể:
• Khi lập trình, điểm đục lỗ được thiết lập ở khu vực không có lớp phủ hoặc có lớp phủ mỏng (ví dụ: mép tấm, khu vực nơi lớp phủ bị cắt bỏ đầu tiên).
• Nếu điều kiện cho phép, hãy xử lý trước các điểm đục lỗ (ví dụ: chà nhám nhẹ lớp phủ).
• Cắt tấm dày bằng oxy: phải sử dụng phương pháp đục lỗ liên tục và kết hợp “công suất thấp - thời gian dài”.

SDanh sách kiểm tra phòng ngừa và kiểm tra hệ thống

Khi gặp sự cố, hãy khắc phục theo thứ tự sau:

Lời khuyên an toàn cuối cùng

Trong trường hợp xảy ra hiện tượng nổ nghiêm trọng, hãy dừng hoạt động ngay lập tức và kiểm tra:

1. Bảo vệ ống kính:Sản phẩm có bị nhiễm bẩn hoặc hư hỏng không? Đây là loại tổn thất phổ biến nhất.

2. Vòi phun:Nó có bị tắc nghẽn hoặc hư hỏng do xỉ không? Cần phải thay thế

3. Bên trong đầu cắt:Có cặn bám do quá trình bắn tóe không? Cần phải vệ sinh chuyên nghiệp.

Tóm lại, bản chất của việc giải quyết vấn đề đục lỗ là: đối với các vật liệu khác nhau (đặc biệt là tôn mạ kẽm), hãy từ bỏ phương pháp đục lỗ “một kích cỡ phù hợp cho tất cả”, áp dụng chiến lược đục lỗ nhẹ nhàng “từng bước”, và tự thiết lập áp suất đục lỗ thấp hơn. Bắt đầu từ thư viện quy trình tiêu chuẩn của thiết bị, có thể tìm ra “các thông số tối ưu” cho các vật liệu hiện có phù hợp nhất bằng cách thử nghiệm và tối ưu hóa thông số từng bước nhỏ, có mục tiêu.