Các vấn đề có thể xảy ra khi cắt tấm bằng laser

Trong cắt laser, có những vấn đề như cặn bẩn ở đáy phôi, nếp gấp ở phần dưới của bề mặt cắt, cháy quá mức ở các góc vuông/góc nhọn và bề mặt cắt thô ráp. Phần sau đây sẽ phân tích một cách có hệ thống các nguyên nhân và giải pháp cho những vấn đề này.

Tổng quan về cách khắc phục sự cố cốt lõi

Vấn đề 1: cặn bẩn ở đáy phôi (xỉ treo)

Phân tích nguyên nhân: Sau khi tia laser làm tan chảy vật liệu, phần vật liệu thừa không được thổi bay khỏi đáy vết cắt kịp thời và hoàn toàn bằng khí phụ trợ, dẫn đến ngưng tụ và tạo thành xỉ treo. Về cơ bản, đây là vấn đề cân bằng năng lượng và khí.

Giải pháp:

1. Tối ưu hóa các thông số khí:

• Áp suất; Đối với thép không gỉ, hợp kim nhôm, v.v., khi sử dụng nitơ làm khí phụ trợ có độ tinh khiết cao, áp suất phải đủ cao (ví dụ: 1,6 MPa trở lên) để đạt được quá trình cắt không bị oxy hóa và thổi bay xỉ. Khi sử dụng oxy cho thép cacbon, áp suất nên ở mức vừa phải, quá cao sẽ làm tăng cường phản ứng tạo thành xỉ thô.
• Độ tinh khiết và loại: để đảm bảo độ tinh khiết của khí (đặc biệt là nitơ cần độ tinh khiết trên 99,9%), độ tinh khiết của oxy cũng cần phải trên 99,5%.

2. Hiệu chỉnh tiêu điểm chùm tia:

• Sai lệch vị trí lấy nét là nguyên nhân phổ biến nhất. Hãy hiệu chỉnh lấy nét và thử tinh chỉnh vị trí lấy nét lên xuống. Nói chung, hạ thấp tiêu cự một chút (vào sâu bên trong vật liệu) giúp cải thiện chất lượng cắt đáy.

3. Điều chỉnh công suất và tốc độ

• Tốc độ quá nhanh hoặc công suất quá thấp sẽ dẫn đến cắt xuyên, tạo thành xỉ mềm; tốc độ quá chậm hoặc công suất quá cao sẽ dẫn đến nóng chảy quá mức, tạo thành xỉ cứng và giòn. Cần phải tìm ra sự kết hợp công suất-tốc độ tối ưu phù hợp với độ dày của tấm kim loại.

4. Kiểm tra và thay thế vòi phun:

• Việc sử dụng vòi phun bị hư hỏng, biến dạng hoặc không phù hợp có thể làm gián đoạn luồng khí. Kiểm tra xem lỗ trung tâm của vòi phun có bị tròn không, và chọn vòi phun có đường kính phù hợp theo độ dày của tấm (thường là đường kính lớn cho tấm dày và đường kính nhỏ cho tấm mỏng).

Bài toán 2: Cắt các nếp gấp phía dưới (sọc/đường viền)

Phân tích nguyên nhân: Đây là hiện tượng cháy quá mức điển hình. Do lượng nhiệt cung cấp quá lớn, vật liệu bị nóng chảy quá mức hoặc thậm chí bốc hơi, tạo thành các vệt sần sùi, nhăn nheo ở nửa dưới của phần cắt.

Giải pháp:

• Điều chỉnh cơ bản: Tăng tốc độ cắt. Tốc độ quá chậm là nguyên nhân chính, việc tăng tốc độ có thể giảm thời gian tác dụng của laser trên một đơn vị diện tích, tránh tích tụ nhiệt.
• Giảm công suất laser. Nếu tốc độ không thể tăng thêm nữa, hoặc việc nâng vật dẫn đến cắt xuyên, cần giảm công suất xuống mức thích hợp để giảm tổng lượng nhiệt tỏa ra.
• Điều chỉnh vị trí lấy nét. Thử hạ thấp vị trí lấy nét một chút để tập trung năng lượng hơn và giảm vùng ảnh hưởng nhiệt.
• Kiểm tra và giảm áp suất khí phụ trợ. Đặc biệt khi sử dụng oxy để cắt thép cacbon, áp suất oxy quá cao sẽ làm trầm trọng thêm phản ứng oxy hóa như một "chất cải thiện quá trình cháy" và tạo ra nhiệt lượng quá mức. Giảm áp suất không khí đúng cách có thể gây ra những tác động không mong muốn.

Vấn đề 3: Vết cháy vuông góc/sắc nhọn

Phân tích nguyên nhân: Tốc độ của đầu cắt laser ổn định khi di chuyển theo đường thẳng, nhưng khi cắt ở góc vuông hoặc góc nhọn, nó cần giảm tốc, quay và tăng tốc trở lại. Sự giảm tốc độ ở góc khiến thời gian tiếp xúc của laser kéo dài hơn, và nhiệt tích tụ nhanh chóng, dẫn đến hiện tượng bào mòn ở góc nhọn.

Giải pháp:

1. Sử dụng hiệu ứng chuyển tiếp góc bo tròn (phương pháp hiệu quả nhất):

• Trong giai đoạn thiết kế bản vẽ, góc nhọn được thay đổi thành góc bo tròn nhỏ (góc R). Ngay cả một đường bo tròn nhỏ với bán kính 0,5mm cũng có thể giúp đầu cắt chuyển động mượt mà, tránh những thay đổi tốc độ đột ngột và ngăn ngừa hiệu quả hiện tượng cháy quá mức.

2. Sử dụng chức năng xử lý góc (chức năng làm sáng góc):

• Các hệ thống cắt laser hiện đại được trang bị chức năng “kiểm soát công suất góc” hay “góc sáng”. Chức năng này có thể:
• Khi phát hiện góc khuất, công suất laser sẽ tự động giảm xuống.
• Hoặc sử dụng phương pháp cắt từng đoạn, tắt tia laser trong giây lát ở góc, rồi cắt thành hai đoạn.
• Vui lòng tham khảo hướng dẫn sử dụng hệ điều hành thiết bị của bạn để bật và gỡ lỗi tính năng này.

3. Giảm tốc độ cắt ở góc:

• Trong bảng thông số quy trình, tốc độ cắt góc được thiết lập riêng để thấp hơn tốc độ tuyến tính, nhưng điều này cần được sử dụng kết hợp với việc giảm công suất.

Bài toán 4: bề mặt cắt thô (thớ gỗ thẳng đứng)

Phân tích nguyên nhân: bề mặt cắt xuất hiện các vệt dọc không mịn, rõ ràng, thường là do sự không ổn định năng lượng hoặc sự không phù hợp thông số, dẫn đến trạng thái nóng chảy không đồng đều của vật liệu.

Giải pháp:

• Đảm bảo vị trí lấy nét chính xác và ổn định: Đây là yếu tố quan trọng nhất để có được bề mặt cắt mịn. Một sự thay đổi nhỏ về tiêu cự sẽ dẫn đến sự khác biệt lớn về đường cắt ngang. Làm sạch và hiệu chỉnh thấu kính lấy nét để đảm bảo tiêu cự ổn định.
• Sử dụng khí phụ trợ có độ tinh khiết cao: Tạp chất trong khí có thể cản trở quá trình chảy và làm nguội của kim loại nóng chảy, dẫn đến các phần không đều.
• Tối ưu hóa tốc độ cắt: Tốc độ không ổn định hoặc cài đặt không phù hợp sẽ khiến kim loại nóng chảy tạo thành các vệt không đều trong quá trình làm nguội. Hãy tìm tốc độ ổn định tạo ra các mảnh vụn liên tục và mịn.

Kiểm tra độ ổn định của thiết bị:

• Ray dẫn hướng có trơn tru không? Độ rung của thiết bị sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến bề mặt cắt.
• Vòi phun có đồng trục với chùm tia không? Luồng khí theo các trục khác nhau có thể gây ra sự bất đối xứng và độ nhám của mặt cắt.
• Các thấu kính quang học có sạch hay bị hư hỏng? Các thấu kính bị nhiễm bẩn có thể làm tán xạ năng lượng laser, dẫn đến các vết cắt yếu và các phần gồ ghề.

Danh sách kiểm tra chung của Quỹ

Trước khi thực hiện bất kỳ điều chỉnh thông số nào, hãy chắc chắn thực hiện các bước kiểm tra cơ bản sau:

1. Thấu kính quang học:Kiểm tra xem thấu kính lấy nét và thấu kính bảo vệ có sạch sẽ, không bị bẩn, không bị ố nước, không bị hư hại không.

2. Căn chỉnh vòi phun:Hãy đảm bảo chùm tia laser đi qua chính giữa vòi phun một cách hoàn hảo.

3. Khí đốt và hệ thống dẫn khí:Xác nhận rằng không có rò rỉ trong mạch khí, và loại khí cũng như độ tinh khiết là chính xác.

4. Vật liệu:Để đảm bảo bề mặt tấm sạch, không có lớp oxit, dầu mỡ và vật liệu đồng nhất.

Tóm tắt và các khuyến nghị

Cắt laser là một quy trình chính xác với sự phối hợp của nhiều thông số. Chìa khóa để giải quyết vấn đề là "chỉ thay đổi một biến số tại một thời điểm" và ghi chép lại để xác định nguyên nhân gốc rễ của vấn đề.