So sánh 2 phương pháp cắt Laser CO2 và Fiber

Công nghệ cắt Laser hiện nay được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực đặc biệt là để gia công cắt, khắc kim loại. Đối với những vật liệu và độ dày khác nhau việc sử dụng công nghệ cắt kim loại tiên tiến này cũng đòi hỏi những yêu cầu, những tiêu chuẩn riêng để đem lại hiệu quả lý tưởng như người dùng hướng tới.

I. Sơ lược về công nghệ cắt kim loại bằng Laser

Phương pháp cắt kim loại bằng Laser là công nghệ cắt kim loại tiên tiết nhất hiện nay. Công nghệ này tạo ra chùm tia ánh sáng gần vùng hồng ngoại rất hẹp và mãnh liệt theo một định hướng duy nhất để tạo ra năng lượng rất lớn đủ để cắt kim loại và các vật liệu khác như nhựa, gỗ, kính…

Trong công nghiệp gia công cơ khí theo yêu cầu mà cụ thể là cắt – khắc kim loại, có 2 loại máy Laser được sử dụng phổ biến là CO2 và Fiber. Mỗi loại đều có những điểm nổi bật và ứng dụng cho từng loại vật liệu và yêu cầu kỹ thuật khác nhau. Laser khí CO2 thích hợp để cắt phi kim, còn Laser Fiber dùng để đánh dấu và cắt kim loại.

Hiện nay, cắt Laser đang ngày càng được sử dụng rộng rãi trong các nhà máy xí nghiệp bởi các đặc tính vượt trội của nó.

Ưu điểm của cắt bằng Laser:

- Chùm tia Laser có nguồn nhiệt tập trung với mật độ nhiệt cao. Vì thế nó có thể cắt tất cả các loại vật liệu, từ kim loại và hợp kim cho đến phi kim loại như nhựa, kính… Có thể cắt vật liệu có từ tính và không từ tính. Cắt được vật liệu phi kim loại chiếm tỷ lệ khoảng 70 %.
- Quá trình cắt không tiếp xúc: có thể cắt theo các hướng khác nhau, cắt theo đường thẳng hay đường cong bất kỳ.
Khi cắt, do không có các tác dụng cơ học nên tồn tại rất ít ảnh hưởng của biến dạng trong quá trình cắt và sau khi cắt. Vùng ảnh hưởng nhiệt nhỏ, biến dạng nhiệt ít, rãnh cắt hẹp, sắc cạnh, độ chính xác cao. Mép cắt sạch đẹp, không cần các bước gia công phụ thêm. Cho năng suất cao, có thể tăng năng suất khi sử dụng các máy CNC.
- Không gây ồn, điều kiện lao động tốt. Ngoài ra điều kiện làm việc của công nhân được cải thiện rất nhiều do lượng bụi ít hơn so với các phương pháp gia công cơ khí.
- Chiều dày cắt hạn chế trong khoảng 25mm (phụ thuộc vào công suất của nguồn Laser cũng như loại vật liệu cắt).

II. Đánh giá chi tiết về công nghệ cắt kim loại Laser CO2 và Fiber
Mỗi công nghệ cắt Laser đem lại tính ứng dụng riêng tùy theo nhu cầu của người sử dụng.

Công nghệ cắt Laser Fiber
Giải thích ngắn gọn, tia Fiber Laser được tạo ra bởi một nhóm các diode. Tia sáng được truyền và khuếch đại qua một sợi cáp quang như loại cáp quang được dùng để truyền dữ liệu. Tia sáng được khuếch đại khi ra khỏi sợi cáp quang sẽ được kéo thẳng và được hội tụ lại bởi một thấu kính lên bề mặt của vật liệu. Ứng dụng công nghệ này cho quá trình gia công cắt gọt kim loại tấm cũng như kim loại ống đem lại lợi ích và tính ứng dụng cao.

Tạo ra tia Laser bằng cách này hiệu quả tới hơn 200% so với cách tạo tia Laser bằng CO2 truyền thống, đồng thời cách truyền ánh sáng cũng đơn giản hơn mà không cần sử dụng tới các loại kính quang học đắt đỏ. Khác với các loại máy Laser CO2 truyền thống, các thấu kính hội tụ được gắn vào các đầu cắt nên không cần phải thay thế các thấu kính này nhiều lần.

Những lợi ích của Fiber Laser bao gồm:

 - Không có bộ phận động hay gương ở trong nguồn tạo ra ánh sáng, không giống như bộ cộng hưởng hay đĩa Laser của máy cắt Laser CO2 thông thường. Điều nào tạo lợi thế khác biệt trong việc giảm yêu cầu bảo dưỡng và chi phí hoạt động.
 - Sử dụng điện năng hiệu quả hơn, kết quả là chi phí vận hành thấp hơn đáng kể. Một máy sợi quang học công suất 3kW sử dụng điện năng chỉ bằng 1/3 so với lượng điện năng mà các máy CO2 Laser công suất 4kW bình thường sử dụng.

 - Tốc độ cắt các vật liệu mỏng cao hơn. So với các máy CO2 Laser công suất 4kW tương tự thì máy fiber Laser cắt nhanh gấp 3 lần khi cắt các vật liệu nhẹ, mạ kẽm hoặc thép không gỉ có độ dày 1mm và nhanh gấp 2 lần khi cắt việt liệu tương tự có độ dày 2mm.
 - Có khả năng cắt các vật liệu có bề mặt phản chiếu mà không sợ tia sáng bị phản xạ ngược lại làm hỏng máy nên máy có thể cắt các vật liệu đồng, đồng thau và nhôm mà không gặp vấn đề gì.
 - Thời gian bảo dưỡng dài hơn 50% và chi phí bảo dưỡng ít hơn 50%.

Công nghệ cắt Laser CO2
Công nghệ cắt Laser CO2 là một trong những phương pháp cắt Laser sớm nhất được phát hiện vào năm 1964. Máy cắt Laser CO2 là loại máy cắt hoạt động dựa vào tác động của khí CO2 được kích thích điện cung cấp những nguồn sáng chất lượng với năng suất cao nên được sử dụng khá phổ biến hiện nay.

Công nghệ Fiber Laser yếu thế hơn công nghệ CO2 Laser khi sử dụng cho các loại vật liệu dày, thường là từ 5mm trở lên. Với độ dày này thì máy cắt Laser CO2 sẽ nhanh hơn khi khắc các nét thẳng hay cắt xuyên qua vật liệu. Ngoài ra cón có ưu điểm là máy Laser CO2 sẽ tạo ra bề mặt mượt hơn khi cắt vật liệu dày. Tuy nhiên dù sử dụng công nghệ cắt Laser nào cũng được đánh giá cao hơn, đem lại lợi ích lý tưởng hơn so với công nghệ cắt plasma.