Sự xuất hiện của các gờ trong quá trình cắt laser không chỉ ảnh hưởng đến độ chính xác và hình thức bên ngoài của phôi mà còn làm tăng chi phí cho các quá trình mài tiếp theo. Để đạt được quá trình xử lý không có gờ đòi hỏi phải có sự kiểm soát cộng tác từ nhiều khía cạnh như thông số thiết bị, đặc tính vật liệu và tối ưu hóa quy trình. Các phương pháp cụ thể như sau:
1. Khớp chính xác các thông số laser để kiểm soát năng lượng đầu ra
Tính hợp lý của các thông số laser là rất quan trọng để tránh các vệt. Trước hết,công suất laser phải được điều chỉnh phù hợp với độ dày vật liệu: không đủ năng lượng sẽ dẫn đến việc cắt vật liệu không hoàn chỉnh, để lại-kim loại chưa nung chảy dưới dạng bavia; công suất quá lớn có thể khiến vật liệu-nóng chảy quá mức và kim loại lỏng được làm lạnh sẽ tạo thành các gờ dạng nốt. Ví dụ: khi cắt thép carbon thấp-có độ dày 1-3mm, công suất thường được đặt ở mức 1500-3000W, trong khi đối với các tấm dày 5-10mm, công suất cần tăng lên 3000-6000W.
Thứ hai,điều chỉnh tốc độ và tần số cắt: tốc độ quá chậm sẽ kéo dài thời gian chiếu tia laser lên vật liệu, mở rộng vùng ảnh hưởng nhiệt và dễ gây ra các vệt trên các cạnh; tốc độ quá nhanh sẽ dẫn đến việc cắt không hoàn chỉnh. Nói chung, tấm mỏng phù hợp với tốc độ cao và tần số cao (ví dụ: đối với tấm thép 1-2mm, tốc độ là 10-15m/phút và tần số là 5000-10000Hz), trong khi tấm dày yêu cầu tốc độ thấp hơn và tần số thấp hơn (ví dụ: đối với tấm thép 8 mm, tốc độ là 1-3m/phút và tần số là 1000-3000Hz).
Ngoài ra,tối ưu hóa vị trí tiêu điểm: tiêu điểm quá{0}}sâu sẽ phân tán năng lượng, dẫn đến chiều rộng không đồng đều của phần trên và phần dưới của vết cắt và dễ dàng để lại vệt ở phía dưới; tiêu điểm quá{1}}nông sẽ khiến bề mặt bị tan chảy quá mức. Khi cắt kim loại, tiêu điểm thường phải cách bề mặt vật liệu 0,5-1mm và đối với vật liệu phi kim loại, tiêu điểm có thể được dịch chuyển lên trên một cách thích hợp.
2. Lựa chọn hợp lý khí phụ trợ để nâng cao hiệu quả loại bỏ xỉ
Khí phụ có vai trò thổi bay xỉ và làm mát phôi trong quá trình cắt laser. Loại, áp suất và dòng chảy của chúng ảnh hưởng trực tiếp đến sự hình thành gờ.Đối với kim loại màu như thép cacbon, oxy được ưu tiên làm khí phụ trợ: oxy có thể phản ứng oxy hóa với kim loại, giải phóng thêm nhiệt để hỗ trợ quá trình cắt, đồng thời,-oxy áp suất cao có thể nhanh chóng thổi bay xỉ để giảm cặn. Tuy nhiên, áp suất oxy cần được kiểm soát, thường trong khoảng 0,3-0,8MPa. Áp suất quá thấp sẽ dẫn đến việc loại bỏ xỉ không hoàn toàn, và áp suất quá cao sẽ dễ gây ra quá trình oxy hóa quá mức của cạnh cắt, tạo thành các vệt.
Khi cắt kim loại màu-như thép không gỉ và hợp kim nhôm, nên sử dụng các loại khí trơ như nitơ: khí trơ có thể ngăn chặn quá trình oxy hóa vật liệu và thổi xỉ ra khỏi vết cắt nhờ áp suất cao. Áp suất nitơ thường cao hơn áp suất oxy (0,5-1,2MPa), đặc biệt đối với các tấm dày. Cần đảm bảo lưu lượng khí ổn định để tránh hiện tượng lưu giữ xỉ do biến động áp suất. Ngoài ra, đường kính và khoảng cách của vòi phun khí cũng cần phải phù hợp. Đường kính vòi quá-nhỏ sẽ dễ bị tổn thất áp suất và đường kính vòi phun quá lớn sẽ gây ra hiện tượng khuếch tán khí. Nên chọn vòi phun có đường kính φ1,5-3mm tùy theo độ dày vật liệu và giữ khoảng cách giữa vòi phun và phôi ở mức 0,5-2mm.
3. Vật liệu sơ chế để giảm tác động của các khuyết tật cố hữu
Bản thân trạng thái của vật liệu là cơ sở để xử lý-không có gờ.Đảm bảo bề mặt nguyên liệu phẳng và không có lớp oxit: đối với các tấm kim loại bị rỉ sét hoặc bị đóng vảy-, lớp oxit sẽ hấp thụ một phần năng lượng trong quá trình cắt bằng laze, dẫn đến nhiệt độ cắt không đồng đều và dễ gây ra ba via. Trước khi xử lý, lớp oxit có thể được loại bỏ bằng cách mài, tẩy, v.v. hoặc có thể chọn các tấm có chất lượng bề mặt đủ tiêu chuẩn.
Kiểm soát dung sai độ dày vật liệu: nếu độ lệch độ dày của vật liệu trong cùng một lô vượt quá 0,1mm thì năng lượng laser sẽ khó tác động đồng đều lên vật liệu. Các phần mỏng dễ bị-nóng chảy quá mức và các phần dày dễ để lại các gờ. Do đó, cần phải chọn những vật liệu chất lượng cao{4}}có dung sai độ dày nhỏ và tiến hành kiểm tra từng điểm trên độ dày tấm trước khi cắt. Ngoài ra, đối với vật liệu được phủ (chẳng hạn như tấm mạ kẽm), cần xác nhận trước xem lớp phủ có chịu được nhiệt độ-cao hay không để tránh các vệt hình thành do lớp phủ bị cháy hoặc nóng chảy và bám vào vết cắt.
4. Thường xuyên bảo trì thiết bị để đảm bảo hoạt động ổn định
Tình trạng tốt của thiết bị là điều kiện tiên quyết để xử lý liên tục{0}}không có gờ.Làm sạch gương lấy nét và vòi phun: nếu bề mặt của gương hội tụ bị dính bụi hoặc văng kim loại sẽ khiến tiêu điểm năng lượng laser bị dịch chuyển và giảm khả năng cắt; tắc nghẽn vòi phun sẽ ảnh hưởng đến tốc độ dòng chảy và áp suất của khí phụ, làm suy yếu hiệu quả loại bỏ xỉ. Nên lau gương lấy nét bằng chất tẩy rửa đặc biệt trước khi vận hành hàng ngày và tháo rời vòi để nạo vét và vệ sinh hàng tuần.
Kiểm tra độ chính xác của ray dẫn hướng và hệ thống truyền động: Sự mài mòn của ray dẫn hướng hoặc sự lỏng lẻo của các bộ phận truyền động sẽ làm cho đầu cắt lệch khỏi đường chạy, dẫn đến vết cắt nghiêng và do đó tạo ra bavia. Cần thường xuyên bôi trơn ray dẫn hướng, kiểm tra độ kín của các bộ phận truyền động như bánh răng, dây đai hàng tháng, đảm bảo đầu cắt di chuyển êm ái và được định vị chính xác. Ngoài ra, việc thường xuyên hiệu chỉnh đường quang laser để đảm bảo độ thẳng đứng của chùm tia laser và độ chính xác của vị trí tiêu điểm cũng là biện pháp quan trọng để tránh hiện tượng ba via.
5. Tối ưu hóa quy trình cho các vật liệu đặc biệt
Đối với các vật liệu có độ phản chiếu cao (chẳng hạn như hợp kim đồng và nhôm) hoặc vật liệu có độ cứng-cao (chẳng hạn như hợp kim titan), cần phải áp dụng các quy trình có mục tiêu. Khi cắt các vật liệu có độ phản chiếu cao, có thể sử dụng máy phát laze màu lục hoặc lam (với tốc độ hấp thụ cao hơn đối với laze có bước sóng ngắn{2}} và có thể giảm tốc độ cắt cũng như có thể tăng công suất cực đại để giảm việc cắt không hoàn toàn do phản xạ năng lượng gây ra. Khi cắt các vật liệu có-độ cứng cao, chế độ laser xung có thể được sử dụng để xuyên thủng vật liệu ngay lập tức thông qua các xung tần số-cao, tránh biến dạng nhiệt và các vệt do tác động lâu dài của tia laser liên tục gây ra.
Tóm lại, việc xử lý không có gờ bằng máy cắt laze là một dự án mang tính hệ thống. Cần điều chỉnh chính xác các thông số, tối ưu hóa các quy trình phụ trợ kết hợp với đặc tính vật liệu, làm tốt công tác bảo trì thiết bị để có được đường cắt mịn, phẳng mà vẫn đảm bảo hiệu quả cắt.
--Rayther Laser Jack Sun--