Hướng dẫn sử dụng đầu phun máy cắt laser

Hướng dẫn vòi phun máy cắt laser

Các Máy cắt laser Đầu phun là một bộ phận quan trọng ở cuối đầu cắt laser. Nó không chỉ dẫn hướng chùm tia laser mà còn kiểm soát dòng khí hỗ trợ và bảo vệ thấu kính hội tụ khỏi bị bắn tóe. Việc lựa chọn và tình trạng của đầu phun ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng cắt, hiệu quả và tuổi thọ của thiết bị. Việc lựa chọn và bảo trì đầu phun đúng cách rất quan trọng để đạt được đường cắt mịn, giảm gờ và tối đa hóa thời gian hoạt động của máy.

Tìm hiểu về đầu phun của máy cắt laser

Phần này sẽ bắt đầu bằng định nghĩa và giải thích một cách có hệ thống về đầu cắt laser, vai trò cốt lõi của nó trong quá trình cắt và lý do tại sao việc lựa chọn và bảo trì đầu cắt sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng cắt và độ tin cậy của thiết bị.

Định nghĩa: Vòi phun máy cắt laser là một bộ phận chính xác được gắn ở đầu đầu cắt, thường được gia công từ kim loại như đồng thau hoặc đồng. Hình dạng, đường kính lỗ mở và hình dạng bên trong của vòi phun được thiết kế đặc biệt để dẫn hướng vật lý cho chùm tia laser và hỗ trợ khí tác động chính xác và ổn định lên bề mặt phôi. Vòi phun vừa là giao diện giữa hệ thống quang học và phôi, vừa là tuyến phòng thủ đầu tiên cho việc hình thành dòng khí hỗ trợ và bảo vệ quang học.

Chức năng chính của vòi phun

Tập trung chùm tia laser và ổn định mật độ năng lượng: Độ mở và độ đồng tâm của vòi phun ảnh hưởng trực tiếp đến hình dạng điểm và sự phân bổ năng lượng của chùm tia laser khi tiếp cận vật liệu gia công. Vòi phun đồng trục, không bị lệch hướng duy trì mật độ năng lượng ổn định, do đó giảm biến dạng rãnh cắt và cải thiện độ đồng đều của đường cắt.

Cung cấp và điều chỉnh trường dòng khí hỗ trợ: Vòi phun điều khiển dòng oxy, nitơ hoặc không khí áp suất cao được kiểm soát để đẩy nhanh quá trình thoát kim loại nóng chảy khỏi rãnh cắt. Đường kính vòi phun và cấu trúc khoang bên trong quyết định vận tốc và sự phân phối khí, từ đó ảnh hưởng đến độ sâu cắt, quá trình oxy hóa cạnh (hoặc tránh oxy hóa) và sự hình thành ba via.

Bảo vệ thấu kính hội tụ và quang học bên trong: Trong quá trình cắt, xỉ, bắn tóe hoặc nhiễu loạn luồng khí có thể khiến các hạt bật trở lại khoang đầu cắt. Vòi phun hoạt động như một rào cản vật lý, giảm thiểu sự xâm nhập của các hạt vào đường dẫn quang học, giảm thiểu nguy cơ nhiễm bẩn thấu kính và hư hỏng do phản xạ, nhờ đó kéo dài tuổi thọ linh kiện quang học và giảm tần suất bảo trì.

Hỗ trợ quản lý nhiệt và kiểm soát chất lượng đường cắt: Vòi phun, kết hợp với loại khí và áp suất phù hợp, giúp kiểm soát tốc độ làm mát trong đường cắt, giảm thiểu vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) và cải thiện độ hoàn thiện cạnh cắt. Đặc biệt khi cắt ở công suất cao và tấm dày, việc làm mát vòi phun và độ ổn định của luồng khí có tác động đáng kể đến năng suất.

Mặc dù vòi phun là một bộ phận nhỏ trong đầu cắt, nhưng nó lại có tác động quyết định đến độ chính xác cắt, chất lượng cạnh cắt, tốc độ xử lý và độ tin cậy của thiết bị trên máy cắt laser. Lựa chọn vòi phun chính xác, lắp đặt chính xác và bảo trì thường xuyên là cơ sở để đảm bảo quá trình cắt hiệu quả và ổn định.

Loại vòi phun

Phần này giới thiệu hai cấu trúc phổ biến của đầu phun máy cắt laser: đầu phun một lớp và đầu phun hai lớp. Bài viết cũng giải thích nguyên lý hoạt động, ưu và nhược điểm, các tình huống ứng dụng điển hình và gợi ý lựa chọn thông số cắt thực tế để giúp bạn lựa chọn đầu phun phù hợp nhất cho các vật liệu và yêu cầu gia công khác nhau.

Vòi phun một lớp

Định nghĩa và cấu trúc: Vòi phun một lớp có cấu trúc đơn giản, với một đường dẫn khí duy nhất bên trong thân vòi phun. Khí hỗ trợ đi trực tiếp vào rãnh cắt thông qua một lỗ mở hoặc khe hở định hướng duy nhất.
Đặc điểm luồng khí: Luồng khí tập trung và hướng phun ổn định tạo ra cột khí hẹp, mạnh, giúp loại bỏ xỉ nhanh chóng và chính xác khỏi các tấm mỏng.
Vật liệu và độ dày áp dụng: Thường được sử dụng để cắt tấm mỏng (ví dụ: thép cacbon, thép không gỉ, hoặc nhôm ≤3–6 mm, tùy thuộc vào công suất). Chúng rất phù hợp cho các ứng dụng cắt tinh xảo đòi hỏi bề mặt cạnh nhẵn mịn và vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) hẹp.

lợi thế:

Cấu trúc đơn giản và chi phí thấp;
Rãnh cắt hẹp và bề mặt nhẵn hơn để cắt tấm mỏng và đường viền mịn;
Dễ dàng bảo trì và thay thế hơn.

nhược điểm:

Lượng khí lưu thông hạn chế cản trở việc cắt sâu hoặc loại bỏ xỉ nhanh chóng trên các tấm dày.
Sự tích tụ xỉ và độ xuyên thấu kém thường xảy ra khi cắt ở công suất cao và độ dày lớn.

Khuyến nghị về thông số:

Các tấm mỏng có đường kính nhỏ hơn (ví dụ: ~0,8–1,5 mm) có chất lượng cạnh tốt hơn.
Khi sử dụng nitơ (thép không gỉ/nhôm) hoặc oxy (thép cacbon), hãy điều chỉnh áp suất và tốc độ cắt dựa trên độ dày vật liệu để tối ưu hóa độ sạch và hiệu quả.

Vòi phun hai lớp / hai lớp

Định nghĩa và cấu trúc: Vòi phun hai lớp có hai đường dẫn khí đồng trục (hoặc hai lỗ mở) bên trong thân vòi phun, tạo ra luồng khí với các thông số khác nhau ở lớp trong và lớp ngoài. Điều này cho phép điều khiển khí nén phức tạp hơn và tăng cường khả năng làm sạch rãnh cắt.
Đặc tính luồng khí: Thiết kế hai lớp cho phép luồng khí bên trong và bên ngoài hoạt động hiệp đồng—lớp bên trong ổn định dầm và loại bỏ xỉ cục bộ, trong khi lớp bên ngoài cung cấp khả năng làm mát và bảo vệ lan tỏa. Kết quả là luồng khí tổng thể mạnh hơn, ổn định hơn và cải thiện khả năng làm mát.
Vật liệu và độ dày áp dụng: Đặc biệt thích hợp cho việc cắt laser sợi quang công suất cao và gia công tấm dày (như thép cacbon trung bình đến dày, thép không gỉ và hợp kim nhôm dày), cũng như các ứng dụng yêu cầu rãnh cắt không bị oxy hóa hoặc chất lượng bề mặt cao (có thể cắt không màu khi sử dụng nitơ áp suất cao).

lợi thế:

Lưu lượng khí linh hoạt hơn và khả năng kiểm soát cho phép loại bỏ xỉ hiệu quả hơn trong các rãnh sâu.
Hiệu quả làm mát được cải thiện giúp kéo dài tuổi thọ của vòi phun và linh kiện quang học.
Duy trì chất lượng cắt đồng đều và giảm thiểu hiện tượng cháy ngược ngay cả trên các tấm dày hoặc ở công suất cao.

nhược điểm:

Cấu trúc phức tạp và chi phí cao;
Yêu cầu nguồn khí cao hơn và điều chỉnh thông số (cần áp suất/lưu lượng phù hợp và hiệu chuẩn chính xác hơn);
Tương đối khó bảo trì và thay thế.

Khuyến nghị về thông số:

Khi cắt các tấm dày, hãy sử dụng đường kính lớn hơn và áp suất khí cao hơn (đặc biệt là dòng khí bên ngoài) và chú ý điều chỉnh dòng khí bên trong và bên ngoài theo từng lớp.
Khi cần cắt không màu cho thép không gỉ hoặc nhôm, hãy sử dụng nitơ có độ tinh khiết cao và tốt nhất là chọn vòi phun hai lớp để giảm quá trình oxy hóa và đổi màu.

Mỗi loại vòi phun một lớp và hai lớp đều có những ưu điểm riêng. Vòi phun một lớp chủ yếu được đặc trưng bởi cấu trúc đơn giản, tiết kiệm và phù hợp để cắt các tấm mỏng. Mặt khác, vòi phun hai lớp cung cấp luồng khí mạnh hơn, khả năng làm mát được cải thiện và phù hợp hơn với các tấm dày hơn và các ứng dụng công suất cao. Việc đánh giá chính xác vật liệu cần xử lý, độ dày và yêu cầu về năng suất sản xuất, cùng với loại khí và thông số phù hợp, là rất quan trọng để lựa chọn vòi phun phù hợp và đạt được chất lượng cắt laser cao. Để tinh chỉnh thêm cho phù hợp với các điều kiện ứng dụng cụ thể, vui lòng tham khảo bảng dữ liệu thiết bị hoặc liên hệ với các kỹ sư hậu mãi của chúng tôi để được tư vấn tối ưu hóa.

Kích thước vòi phun

Đường kính lỗ phun là một thông số quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng và hiệu quả cắt. Mặc dù bản thân vòi phun không trực tiếp thay đổi đường kính vật lý của chùm tia laser, nhưng lỗ phun quyết định lưu lượng, vận tốc và kiểu phun của khí hỗ trợ, từ đó ảnh hưởng đến hiệu quả loại bỏ xỉ, chiều rộng rãnh cắt, vùng ảnh hưởng nhiệt và độ ổn định của đường cắt.

Ảnh hưởng của các cỡ nòng khác nhau đến quá trình cắt

Nồng độ và tốc độ luồng khí: Khẩu độ nhỏ hơn tạo ra luồng khí tập trung hơn và tốc độ cao hơn (ở cùng áp suất nguồn), giúp chúng phù hợp để nhắm chính xác vào điểm va chạm xỉ. Khẩu độ lớn hơn cho phép luồng khí lớn hơn, giúp chúng hiệu quả hơn trong việc loại bỏ xỉ khỏi các rãnh sâu.
Chiều rộng rãnh và vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ): Khẩu độ nhỏ hơn có xu hướng tạo ra rãnh hẹp hơn và vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) nhỏ hơn. Khẩu độ lớn hơn thường tạo ra rãnh rộng hơn và vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) lớn hơn, nhưng có thể cải thiện năng suất cho các tấm dày hơn.
Tiêu thụ khí và chi phí: Khẩu độ lớn hơn tiêu thụ nhiều khí phụ trợ hơn (đặc biệt là nitơ áp suất cao) trên một đơn vị thời gian, dẫn đến chi phí vận hành cao hơn. Khẩu độ nhỏ hơn cũng làm tăng mức tiêu thụ tức thời trong điều kiện áp suất cao, nhưng nhìn chung tiết kiệm hơn.
Ảnh hưởng đến tuổi thọ ống kính và đầu phun: Khẩu độ lớn hơn, do diện tích bề mặt tiếp xúc lớn hơn, dễ bị bắn ngược hơn. Việc kiểm soát hoặc định vị luồng khí không đúng cách có thể làm tăng tốc độ mài mòn đầu phun và ống kính bảo vệ. Tuy nhiên, khẩu độ nhỏ hơn cũng có thể quá nhiệt và hư hỏng trong điều kiện công suất cao nếu không được làm mát đầy đủ.

Phân khúc cỡ nòng và sự thích ứng điển hình

Đường kính nhỏ: 0,8–1,5 mm
Ứng dụng: Cắt chính xác các tấm mỏng, đường viền phức tạp và các bộ phận nhỏ.
Đặc điểm: Rãnh cắt hẹp, bề mặt nhẵn và vùng HAZ nhỏ.

Nên sử dụng các thông số có độ chính xác cao, áp suất khí cao hoặc ổn định (để đảm bảo xỉ được xả ra hiệu quả) và thường là nitơ hoặc oxy áp suất thấp (tùy thuộc vào vật liệu).

Đường kính trung bình: 1,5–2,5 mm
Ứng dụng: Độ dày trung bình (đơn đặt hàng thông thường và nguyên mẫu), sản xuất hàng loạt nói chung.
Tính năng: Cân bằng giữa độ chính xác và khả năng loại bỏ xỉ, mang lại khả năng thích ứng mạnh mẽ.

Nên sử dụng áp suất khí trung bình và tốc độ cắt vừa phải khi gia công thép cacbon, thép không gỉ và nhôm có độ dày trung bình.

Đường kính lớn: ≥2,5 mm (thường là 3,0 mm).
Ứng dụng: Tấm dày, sản xuất tải trọng lớn và các ứng dụng yêu cầu loại bỏ xỉ tốc độ cao.
Đặc điểm: Lưu lượng khí cao và hiệu quả loại bỏ xỉ cao, nhưng có rãnh cắt rộng và độ chính xác tương đối thấp.

Nên sử dụng áp suất khí cao hơn, công suất lớn hơn và tốc độ cắt chậm hơn để đảm bảo độ xuyên thấu của vết cắt và giảm xỉ ở đáy; tốt nhất nên sử dụng vòi phun hai lớp để tăng cường độ ổn định của luồng khí và hiệu quả làm mát.

Ví dụ về việc kết hợp với vật liệu/độ dày của phôi

Tấm mỏng (ví dụ: ≤3 mm) → 1,0–1,5 mm (đường kính nhỏ), tốt nhất là sử dụng nitơ có độ tinh khiết cao (thép không gỉ/nhôm) hoặc lượng oxy vừa phải (thép cacbon).
Tấm có độ dày trung bình (khoảng 3–12 mm) → 1,5–2,0 mm (đường kính trung bình), lựa chọn giữa nitơ và oxy, và điều chỉnh tốc độ cắt dựa trên vật liệu.
Tấm dày (>12 mm) → 2,5–3,0 mm (đường kính lớn) hoặc lớn hơn, tốt nhất là sử dụng vòi phun hai lớp và lưu lượng khí cao hơn (hoặc cắt hỗ trợ oxy để tăng tốc độ cắt nếu chấp nhận được sự đổi màu do oxy hóa).

Liên kết với áp suất không khí, tiêu điểm và tốc độ cắt

Sau khi chọn cỡ nòng, các thông số sau đây phải được tối ưu hóa:

Áp suất khí: Đường kính nhỏ thường yêu cầu áp suất tại chỗ ổn định hơn hoặc cao hơn để duy trì tia phun hiệu quả; đường kính lớn yêu cầu lưu lượng tổng thể cao hơn và vận tốc tia phun thích hợp.
Chiều cao vòi phun (Độ đồng tâm) và độ đồng tâm: Đường kính càng nhỏ, hiệu ứng cắt do sai số vị trí vòi phun càng nhạy. Đảm bảo độ đồng tâm và thiết lập chiều cao chính xác theo thông số máy công cụ.
Tốc độ và công suất cắt: Khi sử dụng đường kính nhỏ để cải thiện độ chính xác, cần điều chỉnh tốc độ và công suất cắt phù hợp để tránh hiện tượng xỉ và cháy quá mức. Đường kính lớn thường được sử dụng với công suất cao hơn và tốc độ cắt chậm hơn khi cắt các tấm dày.

Điểm bảo trì

Đường kính nhỏ hơn dễ bị tắc nghẽn một phần do xỉ và cần được kiểm tra và vệ sinh thường xuyên hơn. Khuyến nghị chu kỳ vệ sinh ngắn hơn (ví dụ: kiểm tra hàng ngày hoặc mỗi ca). Đối với đường kính lớn, hãy chú ý đến độ mòn và biến dạng của cạnh vòi phun trong quá trình sử dụng nhiều. Bất kỳ sự giãn nở hoặc bất thường nào của vòi phun cần được thay thế ngay lập tức để tránh ảnh hưởng đến chất lượng đường cắt. Bất kể đường kính vòi phun là bao nhiêu, nếu phát hiện thấy vòi phun bị cháy, nứt hoặc lệch tâm đáng kể, cần thay thế vòi phun ngay lập tức và hiệu chuẩn lại đường dẫn quang học và tiêu điểm.

Nếu mục tiêu là độ chính xác cực cao và đường cắt hẹp, hãy cân nhắc sử dụng vòi phun có đường kính nhỏ từ 0,8–1,5 mm. Để cân bằng giữa năng suất và chất lượng, hãy chọn vòi phun có đường kính trung bình từ 1,5–2,0 mm. Đối với tấm dày hoặc sản xuất số lượng lớn, hãy chọn vòi phun có đường kính lớn từ 2,5 mm trở lên (tốt nhất là vòi phun hai lớp), kết hợp với lưu lượng khí cao hơn và các thông số cắt phù hợp.

Kích thước vòi phun chính xác không phải là một thông số riêng biệt; nó tương tác với loại khí/áp suất, phương pháp hội tụ, công suất laser và tốc độ cắt. Trước khi bắt đầu sản xuất, nên tiến hành cắt thử trên một lô nhỏ để ghi lại đường kính vòi phun và kết hợp thông số tối ưu. Điều này sẽ tạo ra một biểu đồ quy trình đáng tin cậy nhằm cải thiện tính nhất quán và năng suất.

Vật liệu vòi phun

Vật liệu đầu phun ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng quản lý nhiệt, khả năng chống mài mòn, tuổi thọ và độ ổn định khi cắt. Vật liệu đầu phun phổ biến là đồng thau và đồng. Phần này sẽ giải thích các đặc tính vật lý, ưu và nhược điểm, các tình huống áp dụng, mẹo bảo trì và khuyến nghị lựa chọn của chúng để giúp bạn chọn được đầu phun tiết kiệm chi phí nhất cho cắt laser sợi quang.

Ảnh hưởng cơ bản của vật liệu đến hiệu suất cắt

Độ dẫn nhiệt: Vật liệu có độ dẫn nhiệt tốt tản nhiệt nhanh hơn, giảm nguy cơ vòi phun quá nhiệt, biến dạng hoặc nứt cục bộ, do đó duy trì luồng khí ổn định và chất lượng rãnh cắt.
Khả năng chống mài mòn và ăn mòn: Vật liệu có khả năng chống mài mòn và ăn mòn cao ít bị hư hỏng hơn khi sản xuất với khối lượng lớn hoặc trong môi trường giàu oxy, giúp giảm tần suất thay thế.
Xử lý và Chi phí: Bản thân vật liệu và độ chính xác của quá trình xử lý quyết định chi phí, từ đó ảnh hưởng đến chiến lược thay thế và tổng chi phí vận hành.

Vòi phun bằng đồng thau

Tính chất vật lý và hiệu suất: Đồng thau là hợp kim của đồng và kẽm, có cả tính gia công và độ bền. Độ dẫn nhiệt của đồng thau tốt, nhưng hơi kém hơn đồng nguyên chất. Chi phí sản xuất và giá thành đơn vị thường thấp hơn đồng nguyên chất.
Ưu điểm: Chi phí thấp và hiệu quả chi phí cao; dễ gia công, có khả năng tạo ra các khoang bên trong phức tạp; hiệu suất ổn định và bền bỉ trong hầu hết các hoạt động gia công thông thường (gia công số lượng ít, cắt tấm mỏng).
Nhược điểm: Độ dẫn nhiệt của nó kém hơn đồng nguyên chất, khiến nó dễ bị nóng hơn khi cắt công suất cao kéo dài hoặc cắt liên tục. Dưới công suất cực cao hoặc tải trọng tấm lớn, tuổi thọ và độ ổn định của nó có thể thấp hơn so với vòi phun bằng đồng.
Ứng dụng hữu ích: Cắt tấm mỏng/trung bình nhẹ hàng ngày hoặc không liên tục; dây chuyền sản xuất nhạy cảm về chi phí khi độ bền cực cao không phải là ưu tiên hàng đầu.
Khuyến nghị bảo trì: Vòi phun bằng đồng thau đường kính nhỏ cần được vệ sinh thường xuyên hơn để tránh tắc nghẽn. Cần thay thế ngay các vết cháy đáng kể, đường kính mở rộng hoặc gờ cạnh để duy trì chất lượng cắt.

Vòi phun bằng đồng

Tính chất vật lý và hiệu suất: Đồng nguyên chất hoặc hợp kim đồng có độ dẫn nhiệt cao mang lại khả năng dẫn nhiệt và tản nhiệt tốt hơn, kiểm soát hiệu quả sự gia tăng nhiệt độ và biến dạng của vòi phun trong quá trình hoạt động liên tục ở công suất cao.
Ưu điểm: Độ dẫn nhiệt tuyệt vời và tản nhiệt nhanh cho phép công suất cao hơn và hoạt động liên tục trong thời gian dài; ổn định hơn trong quá trình cắt cường độ cao hoặc xử lý tấm dày, giảm độ lệch cắt do biến dạng; tuổi thọ thường dài hơn, khiến chúng đặc biệt tiết kiệm (về tuổi thọ) trong môi trường sản xuất khối lượng lớn.
Nhược điểm: Chi phí đơn vị cao hơn đồng thau; chi phí chế biến và sản xuất cao hơn, dẫn đến tăng đầu tư vào hàng tồn kho.
Ứng dụng áp dụng: Máy cắt laser sợi quang công suất cao, xưởng có tần suất hoạt động liên tục hoặc gia công tấm dày; ứng dụng có yêu cầu cao về chất lượng cạnh, độ chính xác định vị lặp lại và tuổi thọ của vòi phun.
Khuyến nghị bảo trì: Ngay cả vòi phun bằng đồng cũng cần được kiểm tra thường xuyên về độ đồng tâm và độ toàn vẹn của lỗ khoan. Ngay cả khi chịu tải nặng kéo dài, nên kiểm tra vòi phun theo từng ca làm việc và duy trì nhật ký thay thế vòi phun để tối ưu hóa chi phí.

Đồng thau và đồng đều có những ưu điểm riêng. Đồng thau phù hợp cho gia công định kỳ, tiết kiệm chi phí với tải trọng đều đặn, mang lại tỷ lệ giá thành/hiệu suất tốt. Đồng lý tưởng cho các tình huống sản xuất liên tục, công suất cao với yêu cầu độ chính xác và tuổi thọ cao. Khi lựa chọn vật liệu đầu phun, chúng tôi khuyến nghị đánh giá toàn diện về công suất laser, tải trọng gia công, loại vật liệu và thời gian chu kỳ sản xuất, cùng với kế hoạch bảo trì và thay thế phù hợp với điều kiện vận hành để đạt được độ ổn định cắt tối ưu và hiệu quả chi phí. Nếu bạn cần tư vấn lựa chọn chi tiết hơn (cho một model máy hoặc dải công suất cụ thể), tôi có thể cung cấp các khuyến nghị về thông số và chu kỳ bảo trì phù hợp hơn dựa trên model máy và điều kiện vận hành chung của bạn.

Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất của vòi phun

Ngay cả khi mẫu vòi phun và vật liệu được lựa chọn chính xác, hiệu quả cắt thực tế vẫn bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố vận hành và môi trường. Phần này giải thích ngắn gọn các yếu tố thường gặp để giúp nhanh chóng xác định và xử lý sự cố trong sản xuất hàng ngày.

Độ sạch (Độ sạch của vòi phun): Xỉ, bụi hoặc bắn tóe bên trong hoặc bên ngoài vòi phun có thể làm thay đổi mô hình luồng khí và làm tắc một phần vòi phun, dẫn đến giảm hiệu suất làm sạch, đường cắt thô hoặc đường cắt không hoàn chỉnh. Vòi phun có đường kính nhỏ đặc biệt dễ bị tắc nghẽn, do đó cần thiết lập hệ thống vệ sinh và kiểm tra thường xuyên.
Độ đồng tâm và hội tụ (Định tâm và hội tụ): Đầu phun phải đồng trục với chùm tia laser và duy trì khoảng cách chính xác từ đầu phun đến chi tiết gia công (khoảng cách chuẩn). Độ lệch tâm hoặc lệch tiêu cự có thể dẫn đến cháy quá mức ở một bên, đường cắt không hoàn chỉnh ở bên kia hoặc đường cắt lệch. Hãy chú ý đến độ chính xác định vị trong quá trình lắp đặt và thực hiện kiểm tra căn chỉnh đường dẫn quang hoặc lấy nét tự động nếu cần.
Khí hỗ trợ và áp suất khí: Loại khí hỗ trợ (oxy/nitơ/khí nén) và áp suất ảnh hưởng trực tiếp đến việc loại bỏ xỉ, tốc độ cắt và màu sắc lưỡi cắt. Áp suất không đủ có thể gây tích tụ xỉ, trong khi áp suất quá cao hoặc luồng khí nhiễu loạn có thể tạo ra nhiễu loạn và làm giảm độ bóng của lưỡi cắt. Tham khảo thông số máy công cụ và điều chỉnh chính xác dựa trên vật liệu và đường kính. Việc duy trì nguồn khí ổn định và sạch cũng rất quan trọng.
Tốc độ cắt và công suất laser: Tốc độ cắt và công suất laser phải được phối hợp với đường kính vòi phun và thông số khí. Tốc độ quá nhanh có thể làm chậm quá trình loại bỏ xỉ, gây ra ba via. Tốc độ quá chậm hoặc công suất quá cao có thể làm tăng sự tích tụ xỉ và hiệu ứng nhiệt. Nên lập biểu đồ quy trình thông qua các lần cắt thử, ghi lại các thông số tối ưu cho các kết hợp khác nhau.
Môi trường và Bảo trì: Các chi tiết như nhiệt độ và độ ẩm trong xưởng, chất lượng không khí (bao gồm độ ẩm, dầu và hàm lượng hạt) và mô-men xoắn của cụm vòi phun cũng có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của vòi phun. Sử dụng nguồn khí sạch, ổn định và quy trình lắp đặt tiêu chuẩn có thể giảm đáng kể nguy cơ hỏng hóc.

Có thấy cặn hoặc tắc nghẽn trong vòi phun không? Vòi phun và chùm tia laser có đồng tâm và có đúng tiêu cự không? Loại và áp suất khí hỗ trợ được sử dụng có phù hợp với vật liệu và đường kính khuyến nghị không? Tốc độ và công suất cắt có phù hợp với đường kính vòi phun không? Nguồn khí có sạch và áp suất ổn định không? Bằng cách nhanh chóng khắc phục sự cố theo trình tự này, hầu hết các vấn đề cắt do vòi phun gây ra có thể được xác định và giải quyết nhanh chóng.

Cách chọn vòi phun phù hợp

Việc lựa chọn vòi phun không chỉ được xác định bởi một thông số duy nhất; đó là sự kết hợp phức tạp giữa loại vật liệu, độ dày tấm, mục tiêu cắt (tốc độ, chất lượng bề mặt, cắt không màu), công suất máy và điều kiện khí. Dưới đây là các điểm ra quyết định có hệ thống hơn, các khuyến nghị về tình huống phổ biến và các mẹo vận hành để hỗ trợ việc lựa chọn và tối ưu hóa vòi phun nhanh chóng trong sản xuất thực tế.

Điểm quyết định

Vật liệu nào sẽ được cắt? (Thép carbon/Thép không gỉ/Nhôm/Khác)
Độ dày của tấm là bao nhiêu? (Tấm mỏng/Tấm trung bình/Tấm dày)
Tốc độ có phải là mục tiêu quan trọng nhất hay chất lượng cạnh/cắt không màu là ưu tiên hàng đầu?
Khả năng cung cấp nguồn khí và công suất laser của máy là gì? (Máy có công suất cao hơn có thể hỗ trợ đường kính lớn hơn và áp suất cao hơn.)
Sự đổi màu do oxy hóa có chấp nhận được không? (O2 có thể đẩy nhanh quá trình oxy hóa thép cacbon, nhưng nó sẽ gây ra sự đổi màu do oxy hóa.)

Sau khi xác định các câu hỏi trên, hãy nhanh chóng lựa chọn model theo các gợi ý phân loại sau. Khuyến nghị theo chất liệu và độ dày (tham khảo chung của ngành):

Thép mềm / Thép cacbon

Khí hỗ trợ quá trình đốt cháy: Oxy thường được sử dụng để tăng tốc độ cắt và sử dụng quá trình oxy hóa để hỗ trợ quá trình cắt.
Loại vòi phun: Có thể dùng vòi phun một hoặc hai lớp, trong đó vòi phun hai lớp được ưu tiên sử dụng cho các tấm dày hơn để tăng cường khả năng loại bỏ xỉ và làm mát.
Khuyến nghị về kích thước: Tấm mỏng (≤3 mm) có thể sử dụng 1,0–1,5 mm; tấm dày trung bình (3–12 mm) sử dụng 1,5–2,5 mm; tấm dày (>12 mm) khuyến nghị sử dụng ≥2,5 mm.

Nếu tốc độ là ưu tiên hàng đầu và màu sắc không quan trọng, có thể chọn đường kính lớn hơn và cắt bằng oxy; nếu cần bề mặt nhẵn, có thể giảm tốc độ hoặc xử lý hậu kỳ cho phù hợp.

Thép không gỉ

Khí hỗ trợ đốt cháy: Nitơ có độ tinh khiết cao dùng để cắt không màu, không oxy hóa.
Kiểu vòi phun: Nên sử dụng vòi phun hai lớp để đảm bảo luồng nitơ áp suất cao ổn định và làm mát rãnh cắt.
Kích thước đề xuất: 1,0–2,0 mm thường được sử dụng cho vật liệu mỏng đến trung bình; đối với vật liệu dày hơn, tăng kích thước lên 2,0–2,5 mm và tăng áp suất khí.

Nitơ có yêu cầu cao về độ sạch và áp suất, chất lượng nguồn khí ảnh hưởng trực tiếp đến màu sắc và độ mịn của các cạnh cắt.

Nhôm và hợp kim nhôm

Khí hỗ trợ quá trình đốt cháy: Nên sử dụng nitơ áp suất cao (khí nén là lựa chọn tiết kiệm chi phí nhưng có thể gây ra hiện tượng đổi màu nhẹ).
Kiểu vòi phun: Vòi phun hai lớp mang lại nhiều lợi thế cho vật liệu có độ dẫn nhiệt cao (cải thiện khả năng làm mát và loại bỏ xỉ).
Kích thước khuyến nghị: 1,5–2,5 mm là kích thước thường dùng. Đối với các tấm dày hơn, hãy điều chỉnh lên trên và sử dụng lực và áp suất cao hơn.

Nhôm tản nhiệt nhanh và có điểm nóng chảy thấp nên cần có công suất phù hợp và áp suất khí cao hơn để ngăn xỉ bám dính.

Các quy tắc lựa chọn thực tế khác

Tấm mỏng (≤3 mm) → Đường kính nhỏ (0,8–1,5 mm), ưu tiên tấm một lớp (cho khoảng cách hẹp và độ chính xác cao).
Tấm dày trung bình (3–12 mm) → Đường kính trung bình (1,5–2,0 mm), chọn khí và cắt một/hai lớp dựa trên vật liệu.
Ưu tiên các tấm dày (>12 mm) → Đường kính lớn (≥2,5 mm), cắt hai lớp với áp suất khí cao hơn hoặc cắt có hỗ trợ oxy (đối với thép cacbon).
Máy công cụ công suất cao/dây chuyền sản xuất liên tục → Vòi phun bằng đồng và cấu trúc hai lớp được ưu tiên để kéo dài tuổi thọ và độ ổn định.
Yêu cầu cắt không màu (ví dụ: thép không gỉ dùng cho thực phẩm, y tế hoặc trang trí) → Nitơ có độ tinh khiết cao + cắt hai lớp với đường kính nhỏ để tối ưu hóa bề mặt hoàn thiện.

Kỹ thuật gỡ lỗi và xác minh

Thử cắt trước khi sản xuất hàng loạt: Đối với vật liệu hoặc độ dày mới, hãy thực hiện 1-3 lần cắt thử, ghi lại đường kính vòi phun, áp suất không khí, công suất và tốc độ tối ưu, sau đó tạo biểu đồ quy trình.
Quan sát rãnh cắt và xỉ đáy: Nếu có quá nhiều xỉ đáy, hãy tăng áp suất khí hoặc sử dụng vòi phun có đường kính lớn hơn. Nếu rãnh cắt bị đen hoặc bị oxy hóa nghiêm trọng, hãy chuyển sang nitơ hoặc giảm lưu lượng oxy.
Chú ý đến tuổi thọ của thấu kính và vòi phun: Đừng ngần ngại thay vòi phun; việc tăng đường kính vòi phun hoặc cháy cạnh sẽ nhanh chóng ảnh hưởng đến độ đồng nhất của sản phẩm.

Chất lượng nguồn khí: Nitơ phải sạch và không có dầu, khí nén phải được lọc và sấy khô; nếu không, sẽ làm tắc vòi phun và làm bẩn thấu kính.

Danh sách kiểm tra nhanh (Xác nhận cuối cùng trước khi lựa chọn)

Loại vật liệu và độ dày có được xác định rõ ràng không?
Tốc độ hay chất lượng bề mặt là mục tiêu chính?
Công suất và khả năng sử dụng khí (áp suất/lưu lượng/độ tinh khiết) của máy có tương thích với vòi phun đã chọn không?
Có kế hoạch cắt thử để xác nhận các thông số không?

Khi lựa chọn vòi phun, hãy cân nhắc vật liệu, độ dày, mục tiêu cắt và khả năng của máy. Đường kính nhỏ được khuyến nghị cho các tấm mỏng, trong khi đường kính lớn được khuyến nghị cho các tấm dày. Đối với bề mặt không màu/bóng cao, nên sử dụng vòi phun nitơ áp suất cao và hai lớp. Đối với sản xuất công suất cao và liên tục, nên sử dụng cấu trúc đồng và hai lớp. Phương pháp đáng tin cậy nhất là thiết lập một thẻ quy trình thông qua cắt thử và sau đó tối ưu hóa quy trình dựa trên dữ liệu vận hành thực tế.

Các vấn đề thường gặp và cách khắc phục sự cố

Các vấn đề về vòi phun là nguyên nhân phổ biến gây ra các vấn đề về chất lượng và độ ổn định trong quá trình cắt laser. Các triệu chứng thường gặp bao gồm vết cắt thô hoặc dăm bào, vết cắt không đối xứng (cháy quá mức ở một bên trong khi cắt thiếu hụt ở bên kia), độ xuyên thấu không ổn định, và vòi phun quá nhiệt, biến dạng hoặc nứt. Nguyên nhân gốc rễ thường được quy cho: vòi phun bị tắc do xỉ hoặc bụi bên trong hoặc bên ngoài, sự không cân chỉnh giữa vòi phun và chùm tia laser hoặc lắp đặt bị lệch, áp suất khí phụ trợ không đủ hoặc nguồn khí bị ô nhiễm, sự không phù hợp giữa các thông số cắt (tốc độ/công suất) và đường kính vòi phun, hoặc vật liệu vòi phun không tương thích với khối lượng công việc (ví dụ, đồng thau dễ bị mất nhiệt khi vận hành ở công suất cao và kéo dài).

Khi gặp sự cố, khuyến nghị nhanh chóng khắc phục sự cố và xử lý theo trình tự sau: Trước tiên, hãy kiểm tra bằng mắt thường—kiểm tra đường kính vòi phun xem có bị tắc nghẽn do xỉ, vết cháy hoặc vết nứt không; đồng thời, kiểm tra nắp bảo vệ và gương bảo vệ xung quanh xem có bị nhiễm bẩn không. Tiếp theo, hãy kiểm tra hệ thống cung cấp khí—xác nhận áp suất khí đáp ứng giá trị khuyến nghị trong biểu đồ quy trình, khí sạch (không có dầu, nước hoặc hạt), và đường ống dẫn khí và bộ lọc không bị tắc nghẽn hoặc rò rỉ. Tiếp theo, hãy xác nhận việc lắp đặt vòi phun và căn chỉnh đường dẫn quang—đảm bảo vòi phun đồng trục với chùm tia laser, cụm lắp ráp chặt chẽ và khoảng cách giữa vòi phun và phôi gia công chính xác. Nếu máy có chức năng căn chỉnh tự động hoặc tự kiểm tra, hãy chạy quy trình hiệu chuẩn. Sau khi hoàn thành các kiểm tra cơ bản này, hãy thực hiện cắt thử để quan sát hình dạng rãnh cắt, độ hoàn thiện cạnh và sự thay đổi của xỉ đáy để xác định xem việc vệ sinh/điều chỉnh thông số có thể giải quyết được sự cố hay cần thay thế vòi phun hoặc thấu kính. Nếu đường kính vòi phun lớn hơn đáng kể, hoặc nếu xuất hiện gờ hoặc vết nứt trên cạnh, hãy thay thế ngay lập tức. Nếu thấu kính bảo vệ bị bẩn nghiêm trọng, hãy vệ sinh hoặc thay thế ngay lập tức để tránh nguy cơ phản xạ ánh sáng.

Giải pháp nhanh chóng cho các lỗi thường gặp: Vòi phun bị tắc nghẽn: Dừng máy, tháo ra và vệ sinh bằng kim vệ sinh chuyên dụng hoặc bàn chải mềm. Nếu tắc nghẽn nghiêm trọng, hãy vệ sinh bằng sóng siêu âm hoặc chỉ cần thay vòi phun mới. Cắt không đối xứng hoặc lệch: Lắp lại và siết chặt theo mô-men xoắn quy định, hiệu chỉnh độ đồng tâm và độ hội tụ. Lượng xỉ đáy quá nhiều: Trước tiên, hãy kiểm tra áp suất khí và độ tinh khiết, tăng áp suất phù hợp hoặc thay thế bằng vòi phun lớn hơn, sau đó tối ưu hóa tốc độ/công suất. Vòi phun quá nhiệt hoặc hư hỏng: Kiểm tra chiều cao và độ hội tụ của vòi phun, tránh làm việc quá gần và cân nhắc chuyển sang vòi phun bằng đồng có độ dẫn nhiệt tốt hơn hoặc giảm tải liên tục.

Để giảm tỷ lệ hỏng hóc, nên thiết lập và thực hiện các biện pháp phòng ngừa sau: Duy trì nguồn khí sạch (lắp đặt và thay thế thường xuyên bộ lọc/máy sấy); lên lịch kiểm tra và vệ sinh vòi phun theo ca làm việc hoặc khối lượng sản xuất (đường kính nhỏ hơn yêu cầu kiểm tra thường xuyên hơn khi tải trọng cao hơn); ghi lại thời gian sử dụng và lý do thay thế cho từng vòi phun để tạo cơ sở dữ liệu tuổi thọ; lắp đặt vòi phun nghiêm ngặt theo thông số máy và ghi lại cài đặt mô-men xoắn và chiều cao; thực hiện cắt thử và tạo thẻ quy trình trước khi đưa vật liệu hoặc độ dày mới vào. Bằng cách kết hợp quy trình khắc phục sự cố nhanh chóng với bảo trì thường xuyên và ghi dữ liệu, hầu hết các sự cố liên quan đến vòi phun có thể được giảm thiểu, duy trì chất lượng cắt ổn định và khả năng sẵn sàng cao của thiết bị.

tóm tắt

Tuy nhỏ, vòi phun của máy cắt laser đóng vai trò quan trọng trong quá trình cắt. Việc lựa chọn loại vòi phun, kích thước và vật liệu phù hợp, cũng như duy trì vệ sinh và lắp đặt đúng cách có thể cải thiện đáng kể chất lượng và hiệu quả cắt.

Là một nhà sản xuất thiết bị laser chuyên nghiệp, AccTekLaser đã tích lũy kinh nghiệm sâu rộng trong việc ứng dụng và bảo trì vòi phun qua nhiều năm kinh nghiệm trong ngành. Nếu bạn đang tìm cách tối ưu hóa hơn nữa quy trình cắt hoặc đang tìm kiếm các giải pháp cắt laser hiệu suất cao, chúng tôi là đối tác đáng tin cậy của bạn.

Thiết bị laser

Thông tin liên lạc

Nhận giải pháp Laser