Tìm kiếm
Đóng hộp tìm kiếm này.

Cách chọn khí phụ trợ phù hợp để cắt laser

Cách chọn khí phụ phù hợp cho quá trình cắt laser

Cách chọn khí phụ phù hợp cho quá trình cắt laser

Máy cắt laser sợi quang là một thiết bị cắt kim loại CNC tiên tiến, có thể đáp ứng các yêu cầu cắt của nhiều loại vật liệu và hình dạng phức tạp, được sử dụng rộng rãi trong ngành gia công kim loại. Trong quy trình cắt laser, để thu được phôi chất lượng cao, ngoài máy phát laser có thể cung cấp năng lượng cao thì việc lựa chọn khí phụ phù hợp là một phần quan trọng trong việc điều chỉnh quá trình cắt.

Tùy thuộc vào vật liệu và độ dày của phôi cắt mà yêu cầu sử dụng khí phụ cũng khác nhau. Bài viết trình bày chi tiết vai trò của khí phụ trợ cắt và 4 loại khí phụ trợ cắt thông dụng. Hãy đọc tiếp để tìm hiểu cách chọn khí phụ trợ phù hợp cho nhu cầu xử lý của bạn nhằm giúp bạn hoàn thành các dự án kim loại của mình.

Mục lục
Vai trò của khí phụ trợ trong quá trình cắt laser là gì

Vai trò của khí phụ trợ trong quá trình cắt laser là gì?

Người dùng sử dụng một Máy cắt laser Lần đầu tiên có thể họ sẽ thắc mắc: tại sao máy cắt laser lại cần phải dựa vào khí phụ để cắt? Dưới đây là phần giới thiệu về vai trò của khí phụ trong quá trình cắt laser kim loại. Sau khi đọc xong bạn sẽ biết việc sử dụng khí phụ trong quá trình cắt là rất cần thiết.

  • Loại bỏ vật liệu và làm sạch khu vực cắt: Một trong những chức năng chính của khí hỗ trợ là thổi vật liệu nóng chảy hoặc bay hơi ra khỏi khu vực cắt. Khi chùm tia laser làm nóng vật liệu, nó sẽ tan chảy hoặc bốc hơi, tạo ra một vũng vật liệu nóng chảy. Một khí phụ (thường là khí nén, nitơ, oxy hoặc hỗn hợp khí) sẽ thổi vật liệu này đi, ngăn không cho nó cản trở quá trình cắt và đảm bảo rằng tia laser có thể tiếp tục cắt xuyên qua vật liệu mà không bị cản trở.
  • Làm mát vật liệu: Một trong những chức năng chính của khí phụ (thường là nitơ hoặc khí nén) là làm mát vật liệu bị cắt. Cắt laser tạo ra nhiệt độ cao tại điểm cắt, làm cho vật liệu tan chảy hoặc bốc hơi. Khí hỗ trợ làm mát nhanh chóng khu vực xung quanh đồng thời thổi bay vật liệu nóng chảy hoặc bốc hơi. Việc làm mát này giúp vật liệu không bị quá nóng, biến dạng hoặc bị hư hỏng trong quá trình cắt.
  • Che chắn nitơ: Nitơ thường được sử dụng làm khí hỗ trợ khi cắt các vật liệu như thép không gỉ hoặc nhôm. Nó hoạt động như một loại khí bảo vệ, ngăn chặn vật liệu phản ứng với oxy, nếu không có thể dẫn đến quá trình oxy hóa và các cạnh cắt thô ráp. Nitơ tạo ra lưỡi cắt sạch, không chứa oxit.
  • Thúc đẩy quá trình đốt cháy: Trong một số ứng dụng cắt laser, oxy được sử dụng làm khí phụ. Khi chùm tia laser tương tác với oxy, nó sẽ bốc cháy và phản ứng hóa học với vật liệu bị cắt, quá trình này được gọi là cắt đốt có sự hỗ trợ của oxy. Tuy nhiên, lưu lượng oxy cần phải được kiểm soát để ngăn chặn quá trình oxy hóa quá mức. Quá trình oxy hóa quá mức có thể gây ra các cạnh thô hoặc những thay đổi không mong muốn về tính chất vật liệu.
  • Cải thiện chất lượng cắt: Việc lựa chọn khí hỗ trợ và tốc độ dòng chảy của nó sẽ ảnh hưởng đến chất lượng của lưỡi cắt. Bằng cách chọn loại khí phù hợp cho vật liệu và tối ưu hóa tốc độ dòng chảy của nó, người vận hành có thể đạt được các cạnh mượt mà hơn, giảm thiểu các vệt và cắt chính xác.
  • Bảo vệ các bộ phận quang học: Khí phụ trợ giúp bảo vệ các bộ phận quang học bằng cách tạo ra rào cản giữa chúng và các mảnh vụn tạo ra trong quá trình cắt, giúp giảm sự tích tụ cặn và chất gây ô nhiễm trên quang học của đầu cắt laser. Điều này bảo vệ hệ thống quang học khỏi bị nhiễm bẩn hoặc hư hỏng, đảm bảo chùm tia laze vẫn tập trung và chính xác.
  • Ổn định quá trình cắt: Dòng khí hỗ trợ ổn định quá trình cắt bằng cách tạo ra môi trường được kiểm soát xung quanh khu vực cắt. Nó giúp duy trì các điều kiện nhất quán để chùm tia laze tương tác với vật liệu, đảm bảo các vết cắt đồng đều và có thể dự đoán được.
  • Loại bỏ khói: Cắt laser tạo ra khói, đặc biệt khi cắt vật liệu hữu cơ. Khí phụ trợ giúp loại bỏ các khí thải này khỏi khu vực cắt, duy trì môi trường làm việc sạch sẽ, an toàn.

Khí phụ trợ đóng vai trò quan trọng trong quá trình cắt laser. Nó có một số tính năng quan trọng giúp nâng cao hiệu quả và chất lượng cắt laser. Việc lựa chọn khí hỗ trợ phụ thuộc vào loại vật liệu được cắt và các yêu cầu cụ thể của hoạt động cắt, đồng thời đây là thông số quan trọng để tối ưu hóa quy trình cắt laser cho các ứng dụng khác nhau.

Các khí phụ trợ phổ biến là gì

Các khí phụ trợ phổ biến là gì?

Việc sử dụng khí phụ đóng vai trò quan trọng trong hoạt động của máy cắt laser. Hiện nay, có 4 loại khí phụ trợ thường được sử dụng trong quá trình cắt laser kim loại. Đặc điểm cụ thể của chúng như sau:

Khí nén

Không khí là hỗn hợp của nitơ, oxy và các loại khí khác. Khí nén được nén vào bể chứa khí thông qua máy nén khí, sau đó được chiết ra sau khi lọc, làm mát và sấy khô. Phương pháp thu thập của nó tương đối đơn giản và là khí phụ trợ có chi phí thấp nhất. Cần lưu ý khí nén không được có nước, dầu, bụi để tránh làm nhiễm bẩn các bộ phận quang học của máy cắt laser và gây hư hỏng. Vì vậy cần có bộ lọc để đảm bảo không khí trong lành.

Ôxy

Oxy là một trong những khí phụ trợ đầu tiên được sử dụng trong quá trình cắt laser vì tính chất phản ứng của nó khi cắt. Phản ứng giữa oxy và kim loại thực sự tạo ra năng lượng bổ sung dưới dạng nhiệt, hỗ trợ quá trình cắt và hoạt động như một chất hỗ trợ đốt cháy. Trong quá trình cắt, oxy phản ứng với nhiệt, có thể cải thiện đáng kể hiệu quả cắt. Màng oxit thu được làm tăng chỉ số hấp thụ quang phổ chùm tia của vật liệu phản chiếu, cho phép sử dụng năng lượng laser hiệu quả hơn và tăng tốc máy cắt laser.

nitơ

Nitơ không hoạt động về mặt hóa học và không dễ bị oxy hóa khi phôi được xử lý. Trong hầu hết các ứng dụng, ngoại trừ một số vật liệu đặc biệt như titan, nitơ được coi là khí phụ trợ không phản ứng hoặc trơ. Điều này có nghĩa là nitơ không phản ứng với bất kỳ thành phần nào của kim loại trong quá trình cắt. Trong hầu hết các trường hợp, nitơ được coi là khí phụ có thể giúp đạt được chất lượng cạnh tốt nhất cho phôi. Khi cắt bằng nitơ, cần có độ tinh khiết cao hơn.

Argon

Argon cũng là một loại khí trơ có đặc tính hóa học không hoạt động và không dễ bị oxy hóa khi phôi được gia công. Việc sử dụng nó đắt hơn các loại khí phụ trợ khác và là loại khí hiếm nhất và đắt nhất được hầu hết các nhà chế tạo kim loại sử dụng. Những vật liệu cắt tốt bằng nitơ cũng có thể được cắt bằng argon, chất này có thể mang lại các cạnh chất lượng cao tương tự. Lý do chính cho việc sử dụng argon đắt tiền hơn là vì việc cắt bằng nitơ nguyên chất vẫn để lại một số kim loại có hoạt tính hóa học.

Cắt laser kim loại cần loại khí phụ nào

Cắt laser kim loại cần loại khí phụ nào?

Khi bắt đầu một dự án cắt laser, bạn cần chọn loại khí phụ trợ chính xác cho vật liệu và độ dày của tấm kim loại. Các loại khí phụ trợ khác nhau có chức năng và ưu điểm riêng. Chỉ bằng cách tận dụng chính xác lợi thế của các loại khí khác nhau, chúng ta mới có thể đạt được chất lượng cắt cao hơn và tốc độ cắt nhanh hơn.

Ứng dụng khí nén trong cắt laser

Khí nén chủ yếu được sử dụng trong các tình huống xử lý trong đó các tấm kim loại không đòi hỏi nhiều về mặt cắt cuối. Nó dựa vào năng lượng laser để làm nóng chảy các phôi kim loại và sử dụng áp suất không khí cao để thổi bay vật liệu nóng chảy. Khi sử dụng khí nén để hỗ trợ cắt phôi, bề mặt đầu cắt của phôi sẽ chuyển sang màu vàng. Khí nén chủ yếu thích hợp để cắt thép cacbon, nhôm, hợp kim nhôm, đồng thau, thép tấm mạ điện và các vật liệu kim loại khác. Nó được sử dụng rộng rãi trong một số ngành công nghiệp sản phẩm như khung kim loại tấm, tủ và tủ. Khi sử dụng khí nén hỗ trợ cắt, bạn cần chú ý đến việc bảo dưỡng máy nén khí. Nếu không khí không sạch sẽ gây ra những hư hỏng nhất định cho đầu cắt laser, thấu kính và máy phát laser sợi quang, đồng thời cũng sẽ ảnh hưởng lớn đến chất lượng cắt của phôi.

Ưu điểm của khí nén là giá thành rất thấp, có thể được cung cấp trực tiếp bằng máy nén khí nên rất thuận tiện khi sử dụng so với các loại khí khác. Tuy nhiên, khí nén cũng có những nhược điểm rõ ràng trong việc cắt kim loại. Bề mặt cắt sẽ tạo ra các gờ và có thể cần xử lý thứ cấp. Ngoài ra, do khí nén chứa khoảng 20% oxy nên phôi cắt sẽ chuyển sang màu đen, ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm và hiệu quả cắt kém hơn rất nhiều so với cắt bằng oxy.

Ứng dụng oxy trong cắt laser

Khi cắt bằng oxy, vật liệu được làm nóng đến nhiệt độ nhất định bằng chùm tia laser, sau đó cháy và bốc hơi. Oxy là khí phụ trợ phản ứng tiêu chuẩn được sử dụng để cắt thép cacbon bằng laser và nó có thể cắt thép dày hơn vì tính chất phản ứng của nó làm tăng nhiệt cắt. Khi cắt thép cacbon, oxy đốt cháy cacbon trong rãnh thép cacbon để tạo thêm nhiệt, cho phép máy phát laser công suất thấp hơn có thể cắt các vật liệu dày hơn.

Tuy nhiên, phản ứng cắt oxy này cũng có thể có một số tác động tiêu cực. Nếu yêu cầu chất lượng cạnh tốt thì tốc độ cắt và áp suất không khí của vật liệu thường bị hạn chế. Trong quá trình cắt có hỗ trợ oxy, phản ứng hóa học tăng lên khi áp suất khí và tốc độ dòng chảy tăng. Điều này làm tăng nhiệt trong phôi và do đó làm tăng độ nóng chảy của các cạnh. Điều này không lý tưởng cho các ứng dụng yêu cầu lưỡi cắt chất lượng cao. Ngoài ra, kim loại cắt bằng oxy thường tạo thành các oxit trên các cạnh cắt, khiến bề mặt phôi có màu đen và có thể cần phải làm sạch phôi.

Ứng dụng nitơ trong cắt laser

Cắt laser được hỗ trợ bằng nitơ tạo ra các cạnh chất lượng rất cao trên nhiều loại vật liệu có vùng chịu ảnh hưởng nhiệt rất mỏng. Ni-tơ tạo ra chất lượng lưỡi cắt tốt nhất ở mức giá tiết kiệm với tốc độ cắt nhanh trong hầu hết các ứng dụng nhôm, thép nhẹ, thép mạ kẽm và thép ô tô UHSS. Khi sử dụng nitơ làm khí phụ để cắt, nitơ sẽ hình thành bầu không khí bảo vệ xung quanh kim loại nóng chảy để ngăn vật liệu bị oxy hóa, tránh hình thành màng oxit và đạt được khả năng cắt không bị oxy hóa. Tính năng này làm cho nitơ thường được sử dụng cho các bộ phận cần được bảo quản một thời gian trước khi sử dụng, vì oxy và quá trình cắt không khí có thể gây rỉ sét ở các cạnh cắt nếu bảo quản trong thời gian dài. Ngoài ra, phôi cắt không bị oxy hóa có đặc tính hàn trực tiếp, chống ăn mòn mạnh, v.v. và bề mặt đầu cắt có màu trắng. Trong quá trình cắt nitơ, những thay đổi về dòng khí có ảnh hưởng lớn đến quá trình cắt. Trong khi đảm bảo áp suất khí cắt, phải đảm bảo đủ lưu lượng khí.

Nitơ cũng có nhược điểm khi sử dụng làm khí phụ trợ cho quá trình cắt kim loại. Do nitơ không phản ứng hóa học với kim loại nên không có nhiệt phản ứng và khả năng cắt không tốt bằng cắt bằng oxy. Mức tiêu thụ nitơ của quá trình cắt nitơ lớn hơn nhiều lần so với oxy và chi phí cắt cao hơn so với cắt oxy. Về mức tiêu thụ, cắt oxy cần áp suất 2 Bar và mức tiêu thụ khoảng 10 m³/h. Cắt nitơ đòi hỏi áp suất 22/30 Bar và mức tiêu thụ khoảng 40 đến 60/120 m³/h. Ngoài ra, tốc độ cắt laser nitơ chậm hơn khoảng 30% so với cắt laser oxy.

Ứng dụng khí argon trong cắt laser

Argon là khí trơ được sử dụng cho kim loại trải qua các phản ứng hóa học khi cắt bằng nitơ. Nó có thể ngăn chặn quá trình oxy hóa và nitrat hóa trong quá trình cắt laser. Khí Argon thường được sử dụng để gia công titan và hợp kim titan. Ở nhiệt độ mà máy cắt laser làm nóng kim loại, titan sẽ phản ứng hóa học ngay cả trong môi trường nitơ tinh khiết, đó là lý do chính để chọn argon thay vì nitơ. Tuy nhiên, argon rất đắt tiền và không phù hợp để sử dụng lâu dài.

tóm tắt

Qua phần giới thiệu trên chúng ta có thể hiểu được chức năng, ưu điểm của từng loại khí phụ cũng như những hạn chế của chúng. Khí nén có thể được sử dụng trong các ứng dụng không có yêu cầu khắt khe về màu sắc của bề mặt vết mổ. Nó rất dễ dàng để có được và ít tốn kém hơn. Oxy có thể được sử dụng cho các kim loại dày không yêu cầu tiết diện cắt cao, từ đó tăng tốc độ cắt. Nitơ có thể được sử dụng trong các ứng dụng đòi hỏi chất lượng bề mặt cắt cao. Phôi có độ chính xác cao và có thể được xử lý trực tiếp ở bước tiếp theo. Khí Argon chủ yếu được sử dụng cho titan và hợp kim titan.

Việc lựa chọn khí phụ thích hợp theo đặc tính của kim loại cần gia công có thể giúp người dùng tiết kiệm chi phí vận hành hơn mà vẫn đảm bảo chất lượng cắt. Nếu bạn muốn tìm hiểu thêm về cắt laser, hãy chú ý đến AccTekLaser.