Cắt laser là một quá trình chế tạo sử dụng chùm tia laser tập trung, công suất cao để cắt vật liệu thành các hình dạng và thiết kế tùy chỉnh. Quy trình này phù hợp với nhiều loại vật liệu, bao gồm cắt laser kim loại, nhựa, gỗ, đá quý, thủy tinh và giấy, đồng thời có thể sản xuất các bộ phận chính xác, phức tạp và phức tạp mà không cần dụng cụ thiết kế riêng.
So với các loại hình cắt khác, cắt laser cung cấp một số lợi thế. Bao gồm các:
- Độ chính xác và độ chính xác cắt cao hơn
- Các cạnh chất lượng cao hơn
- Chiều rộng kerf hẹp hơn
- HAZ nhỏ hơn và ít biến dạng vật liệu hơn
- Ít ô nhiễm vật liệu và chất thải
- Giảm chi phí bảo trì và sửa chữa
- An toàn hơn cho người vận hành
Máy cắt laser có khả năng cắt nhiều loại thiết kế với độ chính xác và độ chính xác cao hơn so với các loại máy cắt thông thường. Vì máy cắt laser có thể được điều khiển hoàn toàn bằng CNC, chúng có thể sản xuất liên tục và liên tục các bộ phận phức tạp và phức tạp với dung sai cao. Cắt laser cũng tạo ra các vết cắt và cạnh chất lượng cao mà thường không yêu cầu làm sạch, xử lý hoặc hoàn thiện thêm, giảm nhu cầu về các quy trình hoàn thiện bổ sung.
Chùm tia tập trung cho phép chiều rộng kerf hẹp hơn và hệ thống sưởi cục bộ cho phép đầu vào nhiệt tối thiểu cho phần lớn vật liệu được cắt. Kerf nhỏ hơn sẽ giảm thiểu lượng vật liệu bị loại bỏ và đầu vào nhiệt thấp giảm thiểu các vùng bị ảnh hưởng nhiệt (HAZ), do đó làm giảm mức độ biến dạng nhiệt. Bản chất không tiếp xúc của quá trình cắt laser cũng làm giảm nguy cơ biến dạng cơ học, đặc biệt là đối với các vật liệu dẻo hoặc mỏng, cũng như giảm nguy cơ nhiễm bẩn vật liệu. Do dung sai chặt chẽ hơn, chiều rộng kerf hẹp hơn, vùng ảnh hưởng nhiệt nhỏ hơn và mức độ biến dạng vật liệu ít hơn, các thiết kế bộ phận cắt bằng laser có thể được sắp xếp gần nhau hơn trên vật liệu. Sự gần gũi của thiết kế này làm giảm lượng chất thải vật liệu, dẫn đến chi phí vật liệu thấp hơn theo thời gian.
Mặc dù đầu tư ban đầu vào thiết bị cắt laser thường cao hơn so với các quy trình cắt khác, nhưng chi phí vận hành và bảo trì tương đối thấp. Máy cắt laser có khả năng thực hiện nhiều hoạt động và ứng dụng mà không cần phải mua hoặc thay đổi dụng cụ riêng biệt, được thiết kế riêng; đặc tính này của cắt laser làm giảm cả tổng chi phí thiết bị và thời gian thực hiện giữa các quy trình và ứng dụng khác nhau. Ngoài ra, vì cắt laser là quá trình không tiếp xúc nên các thành phần laser ít mỏi hơn – và do đó kéo dài hơn – so với các thành phần trong quy trình cắt tiếp xúc như cắt cơ học hoặc cắt khuôn quay. Cùng với sự rẻ tiền tương đối của các thành phần laser thay thế,
Các ưu điểm khác của cắt laser bao gồm giảm nguy cơ thương tích cho người vận hành và vận hành êm ái hơn. Quá trình cắt laser sử dụng ít hoặc không sử dụng các thành phần cơ học và xảy ra trong vỏ bọc, do đó ít nguy cơ gây thương tích cho người vận hành. Vì có ít tiếng ồn tạo ra trong quá trình cắt laser, môi trường làm việc tổng thể cũng được cải thiện.
Hạn chế của cắt laser
Mặc dù cắt laser thể hiện ưu điểm so với các hình thức cắt khác, nhưng quy trình này cũng có những hạn chế, bao gồm:
- Phạm vi vật liệu phù hợp
- Tỷ lệ sản xuất không nhất quán
- Làm cứng kim loại
- Năng lượng và tiêu thụ điện năng cao hơn
- Chi phí thiết bị cao hơn
Như đã chỉ ra trong các phần trước, cắt laser phù hợp với nhiều loại kim loại và phi kim loại. Tuy nhiên, vật liệu được cắt và các đặc tính của nó thường hạn chế tính phù hợp của một số cơ chế cắt, khí trợ lực và các loại laser. Ngoài ra, độ dày vật liệu đóng một yếu tố quan trọng trong việc xác định công suất laser tối ưu, hỗ trợ áp suất khí và vị trí tiêu điểm cho ứng dụng cắt laser. Vật liệu thay đổi hoặc độ dày khác nhau trong một vật liệu cũng cần điều chỉnh tốc độ và độ sâu cắt trong suốt quá trình cắt. Những điều chỉnh này tạo ra sự mâu thuẫn trong thời gian sản xuất, cũng như làm tăng thời gian quay vòng, đặc biệt là trong các đợt sản xuất lớn.
Một ưu điểm của việc cắt laser là tạo ra các vết cắt chất lượng cao thường không yêu cầu làm sạch, xử lý hoặc hoàn thiện lần thứ cấp. Mặc dù ở một khía cạnh nào đó, điều này là có lợi, nhưng kết quả là việc làm cứng các cạnh cắt bằng laser có thể là vấn đề đối với một số ứng dụng. Ví dụ, các bộ phận cần xử lý thêm, chẳng hạn như sơn tĩnh điện hoặc sơn, trước tiên sẽ cần xử lý bề mặt sau quá trình cắt laser trước khi nhận được lớp phủ hoặc sơn cần thiết. Việc bổ sung bước này làm tăng cả thời gian quay vòng và tổng chi phí xử lý.
Mặc dù cắt laser có thể có chi phí bảo trì và vật liệu thấp hơn theo thời gian, nhưng đối với một số ứng dụng sản xuất, việc sử dụng các quy trình cắt khác có thể tiết kiệm chi phí hơn. Ví dụ, trong khi cả vật liệu kim loại và phi kim loại đều có thể được cắt bằng tia laser, thì việc cắt nhựa bằng tia laser gây ra sự phát ra các khí độc hại tiềm tàng. Những khí thải này đòi hỏi thiết bị kiểm soát ô nhiễm không khí, làm tăng chi phí thiết bị cần thiết. Đối với các nhà sản xuất và cửa hàng việc làm mới thành lập, mặc dù các bộ phận thay thế và bảo trì tương đối rẻ, nhưng khoản đầu tư ban đầu cho thiết bị cắt laser cũng có xu hướng cao hơn nhiều so với các quy trình cắt thông thường. Ngoài ra, thiết bị cắt laser thường tiêu thụ nhiều điện năng và năng lượng hơn các quy trình cắt khác, dẫn đến tăng chi phí vận hành. Nhìn chung, thiết bị ban đầu và chi phí vận hành cao có thể khiến việc cắt laser không phù hợp với các hoạt động kinh phí thấp.
Xem thêm:
Một số loại đèn năng lượng mặt trời
