Giới thiệu
Laser sợi xung Nanosecond thường được sử dụng để đánh dấu laser, nhưng vì chi phí của laser sợi quang xung nano giây thấp, nhỏ gọn, đáng tin cậy và không cần bảo trì thường xuyên, nên nó cũng rất phù hợp để cắt bay hơi. Bằng cách áp dụng các thiết kế như MOPA (Bộ khuếch đại công suất khuếch đại chính) điều chỉnh trực tiếp laser hạt giống, chúng ta có thể thu được các xung ngắn và công suất cực đại tương đối cao. Những công nghệ này đã biến laser thành một công cụ xử lý hiệu quả để cắt kim loại.
Thay thế cho máy cắt sóng liên tục, laser sợi quang có thể được sử dụng trong quy trình cắt bay hơi nhiều bước. Thiết bị giám sát điều khiển laser đi qua lại qua đường cắt, chỉ loại bỏ một lượng nhỏ kim loại tại một thời điểm mà không cần vòi phun và hỗ trợ. khí ga. Công nghệ này cung cấp một giải pháp linh hoạt, chính xác và hợp lý. Và thiết bị này về cơ bản là một hệ thống đánh dấu laser đơn giản.
Công nghệ cắt này có thể được áp dụng cho nhiều loại vật liệu, từ kim loại màu và kim loại màu đến gốm sứ, vật liệu polymer và thậm chí cả vật liệu tổng hợp có chứa carbon. Tốc độ cắt có thể dễ dàng thay đổi. Đối với các tấm kim loại mỏng, nó có thể nhỏ hơn 10 mm / phút. Đối với vật liệu dày, tốc độ cắt có thể lớn hơn 1 mm / phút. Khi được sử dụng để cắt kim loại dày, các kỹ thuật đặc biệt như bù đường cắt hoặc xoay chùm phải được sử dụng để mở rộng hiệu quả chiều rộng của vết cắt. Các tốc độ này có thể chậm so với cắt laser truyền thống, nhưng đối với nhiều ứng dụng, chi phí thấp và tính linh hoạt của laser sợi quang xung nano giây là rất hấp dẫn.
Kết quả thí nghiệm cho thấy tất cả các mẫu laser SPI SM / HS / HM có thể đạt được hiệu quả cắt, nhưng đặc tính cắt của mỗi máy sẽ hơi khác nhau, liên quan đến việc lựa chọn vật liệu và đầu ra cần thiết. Lấy chiều rộng khe hẹp làm ví dụ, laser SM với chùm tia chất lượng cao và một điểm nhỏ là phù hợp nhất. Đối với các vật liệu dày hơn, loại HM có công suất cực đại cao hơn và điểm kích thước lớn hơn sẽ tốt hơn.
Vật liệu nhôm
Hợp kim nhôm và nhôm nguyên chất được sử dụng rộng rãi, và một số bộ phận nhỏ và phức tạp có thể được cắt từ các vật liệu dày hơn. (Hình 1) Bề mặt hoàn thiện không có hiệu ứng tuyệt vời như vẽ và phần được đánh bóng cũng có thể được cắt rất tốt. Các bộ phận dày tới 2 mm có thể được cắt và tạo hình như thế này, nhưng tốc độ sẽ chậm hơn.
Hình ảnh 1 Các mẫu cắt bao gồm: 1. 2 mm tấm nhôm, 0. 2 mm tấm thép thiếc 0. 5 mm và 2 mm.
Thép không gỉ
Thép không gỉ là một vật liệu được sử dụng rất rộng rãi. Đặc biệt trong ngành y tế, yêu cầu cắt chính xác rất cao. Đối với các vật liệu cấp 0. 5 mm dày 304 , một hệ thống quét đơn giản có thể được sử dụng để đạt được tốc độ cắt lớn hơn 20 mm / phút trong khi đạt được chất lượng cắt tốt. Tuy nhiên, sử dụng laser 40 W HM, được trang bị đầu cắt cố định và khí phụ trợ đồng trục, tốc độ cắt trên 20 0Thép không gỉ mm có thể đạt tới hơn 1. 5 m / phút! (Hình ảnh 2)
Hình ảnh 2 Xử lý 200 um tấm thép không gỉ dày với 40 W tốc độ HM
1. 5 m / phút
Chất liệu titan
Tấm titan mỏng dễ cắt. Đối với các ứng dụng kỹ thuật, phải cẩn thận để đảm bảo rằng quá trình oxy hóa cạnh không ảnh hưởng đến chất lượng của các cạnh bị cắt. Tuy nhiên, đối với các ứng dụng có chức năng kỹ thuật ít đòi hỏi hơn, chẳng hạn như trang sức trang trí, quá trình này là lý tưởng và có thể được kết hợp với đánh dấu màu.
Hình ảnh 3 Đồ trang sức thủ công bằng titan 300 um dày, sử dụng 20 W tốc độ cắt laser 1-2mm / s
Vật liệu phản chiếu cao
Đồng, đồng thau, bạc và vàng đều có độ phản xạ và độ dẫn điện cực cao, vì vậy những vật liệu này thường được coi là rất khó cắt. Mật độ năng lượng cao là cần thiết để bắt đầu quá trình cắt, nhưng cắt dễ dàng với laser sợi nano.
Đồng thau thường được coi là một vật liệu khó để cắt laser và nó thường được sử dụng làm vật liệu thí nghiệm trước khi cắt vàng để kiểm tra và nghiên cứu các thông số cắt. Miễn là có đủ công suất cực đại, các vật liệu khá dày hoặc thậm chí lên tới 1 mm có thể được cắt bằng laser 20 W HS, và chất lượng rất tốt. Nếu sử dụng laser 40 W HM, độ dày tối đa có thể được xử lý có thể đạt tới 2 mm. (Hình ảnh 4)
Hình ảnh 4 là 0. 8 bánh răng bằng đồng dày mm được xử lý bằng 20 W laser, mất 7 phút
Nhiều ứng dụng kỹ thuật đòi hỏi phải cắt đồng, đặc biệt là trong lĩnh vực điện và điện tử, đặc biệt là vật liệu kim loại tấm. Mặc dù vật liệu này có độ phản xạ cao và độ dẫn cao, công suất cực đại cao được ghép vào kim loại làm cho độ chính xác cắt rất cao và không có vệt (Hình 5). Một ứng dụng mới nổi là cắt đồng các rãnh kết tủa trên bo mạch PCB, vì có một số yêu cầu nhất định để cắt các rãnh dẫn điện trên bo mạch.
Hình ảnh 5 Cắt tấm đồng bằng laser sợi 20 W
Ví dụ, các kim loại quý như bạc và vàng, chúng ta có thể sử dụng laser xung để cắt, bởi vì công nghệ này có thể hoàn thành các hình dạng rất phức tạp và tỷ lệ chất thải vật liệu rất thấp, chắc chắn rất hấp dẫn đối với các nhà kim hoàn. Hình dưới đây là một tấm bạc chất lượng tốt, rất đẹp với đường kính 20 mm. Nó được cắt bằng laser 20 W HS. (Hình ảnh 6)
Kết luận
Laser sợi quang xung Nanosecond rất thích hợp để cắt bay hơi. Các ví dụ trên cho thấy nhiều kim loại có thể bị cắt bởi laser, điều này cũng cho thấy rằng các laser như vậy rất linh hoạt.