Tổng hợp các loại laser khí và ứng dụng

Đối với những người làm trong ngành gia công kim loại thì khái niệm cắt laser, cũng như các loại laser khí cắt kim loại đã khá là quen thuộc. Tuy nhiên, để giúp mọi người hiểu hơn về quá trình cắt laser và các loại khí hỗ trợ cắt laser được sử dụng phổ biến hiện nay thì MIG đã tổng hợp các thông tin lại nhằm giúp các bạn dễ dàng nắm bắt hơn, từ đó có thể có được sự lựa chọn phù hợp. 

khi-tron-laser

Công nghệ cắt laser

Cắt laser là gì?

Trước tiên để tìm hiểu rõ về khí hỗ trợ cắt laser, chúng ta sẽ làm rõ hơn về công nghệ cắt laser. 

Cắt laser là quá trình chiếu tia laser có cường độ sáng cao vào vật liệu cần cắt. Một chùm laser mạnh làm tan chảy hoặc làm bay hơi vật liệu. 

Hiểu theo đơn giản, cắt laser là quá trình chế tạo sử dụng chùm tia laser hẹp, hội tụ để khắc và cắt vật liệu thành các mẫu được thiết kế, hoa văn và hình dạng cụ thể. 

Khí hỗ trợ cắt laser

Đối với những người làm trong ngành công nghệ gia công kim loại thì họ đã khá quen thuộc với các loại khí sử dụng cắt laser kim loại. 

Như trên đã đề cập, khi cắt khắc kim loại bằng tia laser, nhiệm vụ chính chùm tia laser là làm nóng chảy hoặc làm bay hơi vật liệu. Còn để có thể tạo ra các mạch cắt, cần phải có một luồng khí thổi bay phần kim loại này ra khỏi vị trí cắt. Khí này trong gia công kim loại người ta gọi là khí phụ trợ, hay còn gọi là khí cắt.

Các loại laser khí hỗ trợ cắt kim loại phổ biến hiện nay

Đối với ngành gia công kim loại, thì trong cắt laser có 3 loại khí được sử dụng phổ biến nhất là oxi, nitơ và khí nén. Để giúp mọi người hiểu hơn, chúng ta cùng tìm hiểu cụ thể đối với từng loại khí hỗ trợ cắt laser này.

Khí oxy

Trong 3 loại khí được sử dụng để hỗ trợ cắt laser thì Oxy là khí cắt đầu tiên được sử dụng trong gia công kim loại bằng công nghệ tia laser.

Khí này thường được sử dụng để cắt sắt và thép cacbon dày. Khi ở nhiệt độ cao do tia laser phát ra, lúc đó oxy sẽ phản ứng với sắt nóng chảy, phản ứng này trong hóa học người ta gọi là phản ứng tỏa nhiệt.

Quá trình này xảy ra làm tăng tốc độ cắt và nhiệt độ tại điểm cắt. Chính vì thế, quá trình nó có thể tạo ra một đường cắt đẹp cho dù độ dày của tấm kim loại lên đến 50mm.

Bên cạnh đó, khí Oxy cũng có thể dùng để cắt inox. Tuy nhiên, quá trình này không được thẩm mỹ vì đường cắt sẽ bị đen do quá trình oxy hóa xảy ra. Do đó, thông thường người ta ít khi sử dụng hoặc thậm chí không sử dụng khí oxy để cắt inox.

Khí nitơ

Sau thời gian nghiên cứu và phát triển thì các nhà khoa học đã phát hiện ra việc sử dụng khí Nitơ trong cắt laser cho chất lượng đường cắt cao hơn. Đặc biệt là với các bề mặt yêu cầu không bị oxy hóa như inox, nhôm, đồng,…

cat-laser

Việc sử dụng khí nitơ hỗ trợ trong việc cắt laser sẽ tạo ra các sản phẩm có các cạnh sáng bóng, sắc nét, không bị cháy cạnh. Chính vì thế, mà khí nitơ đáp ứng được tất cả các ngành công nghiệp yêu cầu chất lượng và độ chính xác cao. 

Tuy nhiên để có được đường cắt đẹp, không bị ố vàng thì áp suất khí nitơ phải dao động từ 17-20 bar, độ tinh khiết phải đạt từ 99.999% trở lên.

Ngoài ra, khí nitơ còn được dùng làm khí hỗ trợ cắt laser đối với sắt và thép carbon mỏng, mang đến chất lượng đường cắt tốt hơn. Tuy nhiên, do chi phí đối với việc sử dụng khí nitơ cao nên rất ít khi được sử dụng để cắt thép và carbon thấp. 

Khí nén

Ngoài khí oxy và nitơ, thì việc hỗ trợ cắt laser không thể nhắc đến là khí nén. Nếu như việc sử dụng khí nitơ được sử dụng nhằm đảm bảo chất lượng mạch cắt. Thì khí nén lại được sử dụng như một giải pháp thay thế hiệu quả và còn giúp tiết kiệm chi phí. 

Khí nén bao gồm khí nitơ và một số khí khác. Việc sử dụng khí nén trong cắt laser giúp tận dụng được ưu thế cắt của khí nitơ, đồng thời nó còn giúp tận dụng các lợi ích của việc thay thế khí pha loãng hơn.

Nếu như đem so sánh với việc sử dụng khí nitơ trong hỗ trợ cắt laser, thì chất lượng mạch của khí nén không thể đẹp bằng. Nhưng về chi phí thì lại khá tốn kém hơn. Theo thực tế chi phí của khí sử dụng trong cắt laser có thể chiếm tới 90% tổng chi phí vận hành. Do đó, việc sử dụng khí nén sẽ giúp tiết kiệm chi phí hơn rất nhiều.

1 số loại laser khí khác

Môi trường kích thích và loại Bước sóng Nguồn kích thích Ứng dụng và ghi chú
Laser khí He-Ne 632.8 nm (543.5 nm, 593.9 nm, 611.8 nm, 1.1523 μm, 1.52 μm, 3.3913 μm) Cực phóng điện Giao thoa kế, holograph, quang phổ học, đọc mã vạch, cân chỉnh, miêu tả quang học.
Laser khí ion Argon 488.0 nm, 514.5 nm, (351 nm, 465.8 nm, 472.7 nm, 528.7 nm) Cực phóng điện Chữa trị võng mạc bằng ánh sáng (cho người bệnh tiểu đường), in thạch bản, là nguồn kích thích các laser khác.
Laser khí Ion Kryton 416 nm, 530.9 nm, 568.2 nm, 647.1 nm, 676.4 nm, 752.5 nm, 799.3 nm Cực phóng điện Nghiên cứu khoa học, trình diễn ánh sáng.
Laser khí ion Xenon Nhiều vạch từ cực tím đến hồng ngoại. Cực phóng điện Nghiên cứu khoa học.
Laser khí Nitơ 337.1 nm Cực phóng điện Là nguồn kích thích cho laser màu, đo độ ô nhiễm, nghiên cứu khoa học, Laser nitơ có khả năng hoạt động ở cường độ yếu.
Laser H-F 2.7 đến 2.9 μm (H-F) 3.6 đến 4.2 μm (D-F) Phản ứng cháy ethylene và NF3 Dùng cho nghiên cứu vũ khí laser, dùng sóng phát ra liên tục và có tính công phá lớn.
Laser (cuộn) hóa học Ôxy-Iốt 1.315 μm Phản ứng hóa học trong giữa Ô-xy và I-ốt, Vũ khí laser, nghiên cứu vật liệu và khoa học.
Laser thán khí thể khí 10.6 μm, (9.4 μm) Phóng điện ngang (công suất cao) hay dọc (công suất thấp) Gia công vật liệu (cắt, hàn), phẫu thuật.
Laser khí CO 2.6 đến 4 μm, 4.8 đến 8.3 μm Cực phóng điện Gia công vật liệu (chạm khắc, hàn), phổ học quang-âm.
Excimer laser 193 nm (ArF), 248 nm (KrF), 308 nm (XeCl), 353 nm (XeF) Excimer tái hợp nhờ phóng điện Quang thạch bản cực tím cho chế tạo link kiện bán dẫn, phẫu thuật laser, LASIK.
Femtosecond Laser 1040 nm Femtosecond Laser được tạo thành do kỹ thuật ép xung quang điện  cắt dũa kim loại,thay thế dao cơ học microkeratome trong phẫu thuật Lasik,điều trị ung thư.

Nguồn: https://vi.wikipedia.org/wiki/Danh_s%C3%A1ch_c%C3%A1c_lo%E1%BA%A1i_laser

Việc lựa chọn khí hỗ trợ cắt laser có quan trọng không?

Như trên đã đề cập, cắt laser là quá trình gia công nhiệt và chùm tia laser làm nhiệm vụ chính. Chính vì thế, công suất laser hay là laser khí hỗ trợ đều làm ảnh hưởng đến chất lượng và thời gian xử lý trong quá trình vận hành cắt. 

Ví dụ, trong quá trình cắt các tấm kim loại như sắt, thép thì yêu cầu một lượng nhiệt đáng kể. Thì việc sử dụng khí oxy sẽ mang lại hiệu quả cao hơn, đường cắt đẹp hơn. Vì oxy giúp tăng nhiệt độ và tốc độ cắt nhờ phản ứng tỏa nhiệt với sắt. Còn đối với sắt, thép dưới 2mm thì lại không cần sự tỏa nhiệt quá lớn, vì nó có thể làm đường cắt bị đen, mất góc. 

Đối với Nitơ thì thường mang lại chất lượng cạnh cao, giúp tăng tốc độ gia công. Tuy nhiên, chi phí sử dụng khí nitơ trong việc hỗ trợ cắt laser thì không hề rẻ. 

Chính vì thế, tùy vào từng yêu cầu cụ thể như tốc độ gia công, chất lượng cạnh cắt, độ dày vật liệu mà chúng ta phải lựa chọn loại khí phù hợp để đạt được tính thẩm mỹ cao với chi phí phù hợp nhất. 

Hy vọng với một số thông tin tổng hợp các loại khí cắt laser mà Migco đã đề cập trên đây có thể phần nào đó giúp mọi người hiểu hơn về các loại khí được sử dụng trong công nghệ cắt laser và có sự lựa chọn phù hợp nhất với mình. 

Nếu bạn cần mua laser khí chất lượng, hãy liên hệ ngay với Migco để được tư vấn và báo giá