Công nghệ cắt laser carbon dioxide đã được sử dụng rộng rãi trong sản xuất công nghiệp của Trung Quốc, và vẫn có tiềm năng lớn trong lĩnh vực cắt công nghệ cắt tốc độ cao và thép tấm dày.Quá trình cắt laser chủ yếu bao gồm cắt nhiệt hạch, cắt hóa hơi, nung chảy oxy hóa và kiểm soát đứt gãy.Hãy thảo luận về các nguyên tắc và đặc điểm của từng quy trình trong số bốn quy trình.
Cắt tan chảy
Cắt nhiệt hạch được sử dụng để làm nóng vật liệu bằng một chùm tia laze tới.Khi mật độ công suất của chùm tia laze vượt quá một giá trị nhất định, phần vật liệu được chiếu xạ sẽ bắt đầu bốc hơi bên trong, do đó tạo thành một lỗ rất nhỏ.Những lỗ như vậy tiếp tục hấp thụ năng lượng của tia laser, làm tan chảy các bức tường kim loại mà nó bảo vệ.Đồng thời, luồng không khí phụ phù hợp với chùm tia mang đi vật liệu nóng chảy xung quanh lỗ.Khi phôi di chuyển, một khe có thể bị cắt trên bề mặt kim loại.
Cắt hóa hơi
Cắt hóa hơi yêu cầu công suất của chùm tia laze cao hơn so với cắt nhiệt hạch.Dưới một chùm tia như vậy, vật liệu được cắt có thể đạt đến điểm sôi trực tiếp mà không bị nóng chảy.Bằng cách này, vật liệu có thể bị mất đi ở trạng thái hơi nước, mang đi các phần tử tan chảy và các mảnh vụn tạo thành các lỗ rỗng.Trong quá trình hóa hơi, khoảng 40% vật liệu bị mất đi dưới dạng hơi nước, trong khi 60% khác bị loại bỏ bởi luồng không khí dưới dạng các giọt, sau đó được thổi ra khỏi đáy khe dưới dạng phun ra.Trong quá trình xử lý, có thể gặp rất nhiều vật liệu không nóng chảy, chẳng hạn như gỗ và vật liệu carbon, có thể được xử lý qua quá trình cắt này.
Sự nóng chảy oxy hóa
Quá trình cắt nhiệt hạch được thực hiện bằng cách sử dụng các khí phản ứng như oxy như một dòng phụ trợ.Khi cắt, bề mặt của vật liệu được đốt nóng đến nhiệt độ của điểm bắt lửa dưới sự chiếu xạ của chùm tia laze, và sau đó phản ứng cháy dữ dội với oxy xảy ra, và một lượng lớn nhiệt được giải phóng.Nhiệt này làm nóng vật liệu để tạo ra các lỗ nhỏ chứa đầy hơi nước bên trong và làm nóng chảy các bức tường kim loại bao quanh các lỗ.
Tốc độ cháy của kim loại trong ôxy được kiểm soát bởi việc chuyển vật liệu cháy thành xỉ, vì tốc độ cháy được quyết định trực tiếp bởi tốc độ khuếch tán ôxy qua xỉ đến phía trước đánh lửa.Tốc độ dòng oxy càng cao, phản ứng cháy càng mạnh, và loại bỏ xỉ càng nhanh, tốc độ cắt càng cao.Tất nhiên, tốc độ dòng oxy càng cao càng tốt, vì tốc độ dòng chảy quá nhanh có thể dẫn đến việc làm nguội nhanh sản phẩm phản ứng ở đầu ra khe, tức là oxit kim loại, rất không tốt cho chất lượng cắt.
Trong quá trình cắt này, kim loại được nấu chảy bằng hai nguồn nhiệt, một từ sự chiếu xạ của tia laze và một nguồn từ phản ứng hóa học của oxy với kim loại.Người ta ước tính rằng khoảng 60% tổng năng lượng cần thiết để cắt thép được giải phóng bởi phản ứng oxy hóa.Do đó, tốc độ đốt cháy oxy và tốc độ di chuyển của tia laze phải được tính toán chính xác để đạt được sự kết hợp hoàn hảo.Nếu ôxy cháy nhanh hơn tia laze di chuyển, khe có vẻ rộng và gồ ghề.Nếu tia laze di chuyển nhanh hơn lượng oxy đốt cháy, thì khe tạo thành sẽ hẹp và nhẵn.
Kiểm soát gãy xương
Đứt gãy có kiểm soát là tốc độ cao, được kiểm soát khỏi vật liệu bằng cách đốt nóng bằng tia laze.Quá trình này rất hiệu quả đối với các vật liệu giòn, dễ bị phá hủy bởi nhiệt.Quá trình cụ thể là: chùm tia laze được sử dụng để đốt nóng một khu vực nhỏ của vật liệu giòn, gây ra một gradient nhiệt lớn và biến dạng cơ học nghiêm trọng trong khu vực đó, dẫn đến hình thành các vết nứt trên vật liệu.Miễn là gradient gia nhiệt được cân bằng, chùm tia laser có thể hướng các vết nứt theo bất kỳ hướng nào cần thiết.
Cần lưu ý rằng kiểu cắt gãy có kiểm soát này không thích hợp để cắt đường cắt góc và cạnh góc cấp tính.Không dễ dàng để thành công bằng cách cắt bỏ phom dáng quá khổ đóng kín.Tốc độ cắt điều khiển nhanh chóng, không cần công suất quá cao, nếu không sẽ làm chảy bề mặt phôi, phá hủy mép đường may.Các thông số điều khiển chính là công suất laser và kích thước điểm.
