Thông số cắt laser & những lưu ý khi cài đặt thông số cắt laser

Trong ngành gia công cơ khí, máy cắt laser fiber đóng vai trò then chốt, mang lại độ chính xác cao và đường cắt sắc nét. Tuy nhiên, để đạt được kết quả gia công tối ưu, việc nắm vững và thiết lập chính xác các thông số cắt laser là vô cùng quan trọng.

Bài viết này, VNTECH sẽ đi sâu vào tìm hiểu các thông số cắt laser cơ bản, ảnh hưởng của chúng đến chất lượng sản phẩm và cách tối ưu hóa chúng cho từng loại vật liệu cụ thể.

Các thông số cắt Laser là gì?

Thông số cắt laser là tập hợp các cài đặt và biến số ảnh hưởng đến quá trình cắt vật liệu bằng tia laser. Chúng quyết định chất lượng và hiệu quả của đường cắt. Dưới đây là một số thông số chính:

1/ Công suất laser: Là lượng năng lượng mà tia laser mang theo, quyết định khả năng cắt vật liệu dày hay mỏng.

– Công suất Laser đề cập đến công suất đầu ra, thường tính bằng watt (W).

– Công suất Laser càng lớn thì năng lượng và khả năng chiếu xạ của Laser càng mạnh.

>>> Xem thêm: Máy cắt ống laser tự động ILM

2/ Tốc độ cắt: Tốc độ di chuyển của đầu laser trên vật liệu, ảnh hưởng đến độ mịn và độ chính xác của đường cắt.

3/ Tiêu điểm: Vị trí mà tia laser hội tụ, ảnh hưởng đến độ sắc nét của đường cắt.

4/ Thông số khí hỗ trợ: Loại khí (oxy, nitơ, argon…) và áp suất khí sử dụng để thổi bay vật liệu nóng chảy và bảo vệ vùng cắt.

5/ Độ dày vật liệu: Yêu cầu thông số cắt khác nhau cho vật liệu dày hay mỏng.

6/ Tần số xung: Tần số Laser sợi quang đề cập đến tần số lặp lại của xung đầu ra Laser, thường tính bằng kilohertz (kHz).

– Tần số lặp lại càng cao thì tốc độ xử lý càng nhanh.

– Độ rộng xung Laser đề cập đến độ rộng thời gian của xung đầu ra Laser, thường tính bằng pico giây (ps).

– Độ rộng xung càng ngắn thì mật độ năng lượng và độ chính xác chiếu xạ càng cao.

7/ Đường kính vòi phun: Kích thước vòi phun khí hỗ trợ, ảnh hưởng đến luồng khí và chất lượng cắt.

8/ Bước sóng Laser: Bước sóng ánh sáng phát ra từ Laser, thường tính bằng nanomet (nm).

– Laser có các bước sóng khác nhau phù hợp với các ứng dụng khác nhau.

9/ Chế độ của Laser có thể là chế độ đơn hoặc chế độ đa.

– Đầu ra chùm tia của Laser chế độ đơn được định hướng tốt hơn và phù hợp với các ứng dụng đòi hỏi độ chính xác cao.

– Trong khi đầu ra chùm tia của Laser chế độ đa lỏng lẻo hơn và phù hợp với các ứng dụng đòi hỏi chiếu xạ diện tích lớn.

10/ Chất lượng chùm tia laser đề cập đến chất lượng của chùm tia laser đầu ra, thường được đo bằng giá trị M2.

– Chất lượng chùm tia càng cao thì chùm tia càng có thể hội tụ tốt hơn.

11/ Độ ổn định của laser đề cập đến độ ổn định của công suất đầu ra của laser, thường được biểu thị bằng phần trăm (%).

– Độ ổn định của laser càng cao thì phạm vi dao động của công suất đầu ra càng nhỏ.

12/ Tuổi thọ của laser đề cập đến tuổi thọ của laser, thường tính bằng giờ (h).

– Tuổi thọ laser dài hơn dẫn đến việc bảo trì và thay thế thiết bị ít thường xuyên hơn.

>>> Xem thêm: Lập kế hoạch bảo trì máy cắt laser để nâng cao tuổi thọ máy

Việc điều chỉnh các thông số này phù hợp với loại vật liệu và độ dày là rất quan trọng để đạt được kết quả cắt tối ưu.

Hướng dẫn cài đặt thông số cắt laser

Hệ thống cung cấp 8 layer màu, người dùng có thể đặt các thông số quy trình khác nhau cho từng layer riêng biệt bao gồm tốc độ cắt, chiều cao theo dõi,…

Giải thích:

1. Tốc độ cắt: Khi tốc độ tiến của đầu cắt là 100%, là tốc độ mục tiêu cắt thực tế.

2. Công suất cắt: Điều chỉnh tia laser thông qua PWM để đặt công suất trung bình trong quá trình cắt.

3. Tần số cắt: Tần số sóng truyền của tín hiệu điều chế PWM trong quá trình cắt cũng là số lần phát sáng trong một giây.

+ Giá trị càng lớn thì phát sáng càng liên tục.

4. Áp suất không khí cắt: Áp suất khí trong quá trình cắt.

5. Khí cắt: Loại khí được sử dụng khi cắt.

6. Tiêu cự cắt: Vị trí của tiêu cự trong quá trình cắt.

Cài đặt thông số vạch dấu

Khi thực hiện vạch dấu, tốc độ di chuyển của đầu cắt thường duy trì từ 100mm/s đến 150mm/s.

– Nên thiết lập mức công suất thấp và chu kỳ làm việc dưới 30%

=> Để đảm bảo đường nét thanh mảnh, không ăn sâu vào bề mặt vật liệu.

– Khí Nitơ (N2) là lựa chọn tối ưu để vạch dấu.

– Tuyệt đối tránh sử dụng Oxy vì nhiệt phản ứng cực mạnh của Oxy sẽ khiến vết dấu bị cháy sạm, loang lổ và mất thẩm mỹ.

– Chiều cao làm việc thường thiết lập trong khoảng 5mm – 15mm.

– Tiêu điểm dùng để vạch dấu thường được chọn tại giá trị 0 để đảm bảo độ sắc nét cao nhất.

– Khi bắt đầu vạch dấu, hệ thống nên sử dụng phương pháp đánh thủng trực tiếp để tối ưu hóa thời gian và quy trình gia công.

Cài đặt thông số cắt phim

– Kỹ thuật này thường được sử dụng cho các loại vật liệu được phủ lớp màng bảo vệ bề mặt, phổ biến nhất là các tấm thép không gỉ (Inox).

– Chế độ cắt màng sẽ thực hiện 2 lượt chạy trên cùng một quỹ đạo bản vẽ.

+ Lượt đầu tiên máy sẽ chỉ cắt đứt lớp phim bảo vệ.

+ Sau đó mới tiến hành cắt chính xác vào tấm kim loại.

Để đảm bảo bề mặt kim loại không bị trầy xước hoặc cháy phim, các thông số về công suất laser và áp suất khí dùng để cắt lớp màng bảo vệ phải được thiết lập và tinh chỉnh riêng biệt so với thông số cắt kim loại thông thường.

 

Cài đặt thông số đánh thủng (Mồi lỗ)

Như trong hình, lỗ thủng được chia thành 3 cấp: Tốc độ tăng dần, dòng điện, tần số, công suất, áp suất, khí, độ cao, tiêu điểm, độ trễ và dừng thổi nhẹ của cấp độ thứ nhất, thứ hai và thứ ba có thể được thực hiện tương ứng.

– Thời điểm ngừng thổi là thời gian thổi sau khi tia laser tắt sau khi hoàn thành việc đục lỗ.

Giải thích thông số

1 Tốc độ tiến lùi: Đặt tốc độ giảm dần từ chiều cao đánh thủng đến chiều cao cắt khi sử dụng phương pháp đánh thủng liên tục.

2. Công suất đánh thủng: Điều chỉnh tia laser thông qua PWM để đặt công suất trung bình trong quá trình đánh thủng.

3. Chiều cao đánh thủng: chiều cao của vị trí đánh thủng của bép đến tấm.

4. Tần số đánh thủng: Tần số sóng truyền của tín hiệu điều chế PWM trong quá trình đánh thủng. Nói chung, tần số thấp hơn được sử dụng trong quá trình đánh thủng và số xung đánh thủng được sử dụng để tránh bắn tóe kim loại lỏng.

5. Áp suất đánh thủng: Áp suất khí trong quá trình đánh thủng.

6. Khí đánh thủng: Loại khí phụ được sử dụng trong quá trình thủng.

7. Tiêu cự đánh thủng: Vị trí của tiêu cự trong quá trình đánh thủng.

8. Thời gian trễ khi đánh thủng: Thời gian bật tia laser ở đỉnh của chiều cao đánh thủng trong quá trình đánh thủng.

Các phương pháp đánh thủng

1/ Đánh thủng trực tiếp (Direct Piercing): Đây là phương pháp đơn giản nhất, thường dùng cho vật liệu mỏng:

– Quy trình: Máy bắt đầu thổi khí hỗ trợ tại vị trí cắt.

– Thời gian trễ: Sau một khoảng nghỉ ngắn (độ trễ thổi khí) để ổn định áp suất, laser sẽ được bật lên ngay tại độ cao cắt để xuyên thủng vật liệu.

– Kết thúc: Ngay khi lỗ được xuyên thủng, máy chuyển sang chế độ cắt chính thức.

2/ Đánh thủng liên tục (Continuous Piercing): Phương pháp này giúp giảm thiểu tình trạng bắn tóe kim loại lên đầu cắt:

– Quy trình: Đầu cắt đứng ở một “độ cao đánh thủng” (thường cao hơn độ cao cắt) và thổi khí.

– Xuyên thấu: Laser được bật để đục lỗ.

– Hạ đầu cắt: Điểm khác biệt là laser không tắt; máy sẽ vừa duy trì tia laser vừa từ từ hạ đầu cắt xuống độ cao làm việc trong khi máy bắt đầu di chuyển theo bản vẽ.

3/ Đánh thủng phân đoạn (Stage Piercing): Phù hợp cho vật liệu có độ dày trung bình, cần kiểm soát nhiệt lượng:

– Quy trình: Đầu cắt di chuyển đến “độ cao lỗ thủng” và thổi khí ổn định.

– Thực hiện: Laser bật theo từng khoảng thời gian lập trình sẵn (trễ thủng) để xuyên thấu từ từ vào bề mặt vật liệu.

– Kết thúc: Sau khi hoàn thành thời gian trễ, máy xác nhận lỗ đã thủng và sẵn sàng cắt.

4/ Đánh thủng ba cấp (Three-stage Piercing): Đây là giải pháp tối ưu cho các tấm sắt, inox siêu dày (như thép 80mm hoặc inox 60mm trên máy 30kW):

– Nguyên lý: Chia quá trình mồi lỗ thành 3 giai đoạn với các thông số (độ cao, công suất, tần số, áp suất khí) khác nhau.

– Quy trình: Đầu cắt bắt đầu ở vị trí cao nhất (Cấp 1) để nổ mìn sơ bộ, sau đó hạ dần xuống các mức trung gian (Cấp 2) và mức cuối cùng (Cấp 3).

– Ưu điểm: Cách tiếp cận dần dần này giúp bảo vệ kính bảo vệ của đầu cắt BOCI BLT 683 khỏi bị xỉ kim loại bắn ngược và đảm bảo lỗ mồi cực kỳ chính xác trên vật liệu cực dày.

Các thông số cắt laser khác cần chú ý

1. Bỏ qua lớp xử lý:

– Khi chọn mục này, hệ thống sẽ mặc định không thực hiện cắt đối với tất cả các hình ảnh, đối tượng nằm trong Layer hiện tại.

2. Duy trì khí cắt liên tục:

– Nếu đánh dấu vào đây, hệ thống sẽ giữ cho van khí luôn mở trong suốt quá trình xử lý Layer này.

=> Giúp ổn định áp suất khí và đẩy nhanh tốc độ thực hiện.

3. Mở khí thổi bên trong khi mồi lỗ:

– Khi kích hoạt, hệ thống sẽ tự động mở cổng thổi khí bên trong (khí trợ cắt) ngay tại thời điểm đánh thủng vật liệu để hỗ trợ xuyên thấu tốt hơn.

4. Mở khí thổi bên trong khi cắt:

– Tùy chọn này đảm bảo van khí trợ cắt luôn mở trong suốt quá trình di chuyển để thực hiện các đường cắt sau khi đã mồi lỗ thành công.

5. Chế độ đánh thủng trước (Pre-piercing):

– Kích hoạt chức năng này cho phép máy thực hiện đánh thủng toàn bộ các vị trí lỗ trước khi bắt đầu cắt chính thức.

– Nhà sản xuất khuyến nghị dùng kiểu đánh thủng phân đoạn hoặc tiến triển cho tính năng này.

6. Khởi động cắt chậm cho tấm dày:

– Để đảm bảo chất lượng khi cắt kim loại dày, máy sẽ bắt đầu cắt một đoạn ngắn với tốc độ chậm để khí thổi xuyên qua tốt.

– Sau đó mới tăng lên tốc độ bình thường.

7. Cắt tại độ cao cố định:

– Máy sẽ duy trì đầu cắt ở một tọa độ trục Z không đổi (do người dùng nhập hoặc thiết lập sẵn) để gia công.

– Thay vì sử dụng cảm biến theo dõi độ nhấp nhô của bề mặt.

8. Thời gian trễ làm mát:

– Đây là khoảng thời gian máy tạm tắt tia laser tại các điểm dừng làm mát để nhiệt độ tại vị trí cắt giảm xuống, tránh làm cháy hoặc biến dạng vật liệu.

9. Cắt từ ngoài mép tấm (Edge Start):

– Thay vì đục lỗ giữa tấm, máy sẽ bắt đầu cắt trực tiếp từ cạnh bên ngoài của phôi vào trong.

– Phương pháp này thường dùng cho tấm siêu dày để bảo vệ đầu cắt và đảm bảo độ chính xác.

10. Sử dụng khí làm mát riêng biệt:

– Bạn có thể chọn loại khí làm mát (không khí, Nitơ hoặc Oxy) khác với khí cắt chính để giảm nhiệt độ vùng gia công nhanh hơn.

Thông số cắt laser cho các vật liệu khác nhau

Dưới đây là bảng thông số cắt laser sợi quang công suất từ 1000W – 15kW.

*Độ dày vật liệu tính theo mm

Vật liệu	1000W	1500W	2000W	3000W	4000W
Thép Carbon	0.8-10	1-16	1-20	1-22	1-25
Inox	0.8-5	1-6	1-8	1-10	1-15
Nhôm	0.8-3	1-4	1-6	1-8	1-10
Đồng Vàng	1-3	1-3	1-5	1-6	1-8

Vật liệu	6000W	8000W	10000W	12000W	15000W
Thép Carbon	1-30	1-40	1-45	1-50	1-60
Inox	1-20	1-30	1-40	1-45	1-50
Nhôm	1-20	1-30	1-40	1-45	1-40
Đồng Vàng	1-12	1-16	1-20	1-20	1-20

Ảnh hưởng của thông số cắt laser

1. Góc nghiêng ngược của tia lửa đi về phía trước càng lớn.

2. Không thể cắt qua, tia lửa được phun trên đầu tấm.

3. Một số khu vực có thể được cắt qua, nhưng một số khu vực không thể được cắt qua.

4. Toàn bộ phần thô.

5. Phần cắt có sọc xiên và xỉ được tạo ra ở phần dưới.

1 .Spark nghiêng về phía trước.

2. Gây ra hiện tượng quá nóng chảy, phần cắt thô.

3. Khe trở nên rộng hơn và các góc nhọn bị tan chảy hoàn toàn.

Mối quan hệ giữa tiêu cự và bề mặt cắt

Khi tiêu cự thay đổi sẽ ảnh hưởng tới chất lượng mạch cắt:

1/ Trên thép Carbon:

– Phần dưới không đủ năng lượng, không đủ oxy hóa.

=> Các đường nét dày, xuất hiện răng cưa lởm chởm.

– Nếu khe hở quá nhỏ, phôi sau khi cắt xong sẽ bị bó chặt vào tấm kim loại.

=> Không thể tự rơi ra ngoài, gây khó khăn cho việc lấy sản phẩm.

– Năng lượng không đủ, bề mặt cắt hình thành bởi nhiệt của phản ứng oxy hóa.

=> Các đường ở phần dưới bị nghiêng nghiêm trọng.

– Đường cắt quá lớn, năng lượng ở phần dưới không đủ để thổi kim loại nóng chảy ra ngoài.

=> Hình thành các cục xỉ bám chặt dưới đáy mạch cắt.

2/ Trên inox:

Mối quan hệ giữa bép cắt và chất lượng cắt

1/ Tác dụng của bép cắt

– Ngăn chặn các tia bắn ngược lên trong quá trình cắt.

=> Tránh làm bẩn thấu kính bảo vệ

– Kiểm soát diện tích khuếch tán và kích thước của khí để kiểm soát chất lượng cắt.

2/ Độ lệch tia của bép ảnh hưởng như nào?

– Nhiệt lượng sẽ bị phân bổ lệch.

=> Hiện tượng một bên mặt cắt bị nóng chảy loang lổ trong khi mặt còn lại vẫn bình thường.

– Khi máy thực hiện cắt các góc nhọn hoặc chi tiết nhỏ, nhiệt lượng tích tụ tại một điểm quá lớn.

=> Hiện tượng kim loại bị nóng chảy quá mức, làm biến dạng hoặc hỏng hình dáng sắc nét của góc.

– Khi các thông số đánh thủng không được tối ưu, quá trình đục lỗ sẽ thiếu ổn định.

=> Gây ra hiện tượng sủi bọt kim loại hoặc nóng chảy lan rộng.

=> Khiến việc thiết lập các thông số mồi lỗ cho thép dày trở nên khó khăn.

3/ Điều chỉnh đồng trục tâm lỗ bép và tia laser

– Dán một lớp băng dính trắng hoặc băng keo trong suốt phủ kín bề mặt đầu ra của bép cắt.

– Điều chỉnh mức công suất laser xuống thấp (khoảng 10% – 20%) và phát một xung ngắn để tia laser tạo vết trên băng keo.

– Sau khi nhấn nút phát xung, gỡ lớp băng keo ra.

+ Lưu ý giữ đúng hướng khi gỡ để dễ dàng xác định vị trí lệch của tia laser so với lỗ bép.

+ Nếu tia laser lệch quá xa tâm bép, dấu vết sẽ không xuất hiện trên băng keo mà có thể bắn trực tiếp vào thành bép cắt.

Ảnh hưởng của khí đến chất lượng cắt

– Đối với thép carbon (thép đen), phương pháp tiêu chuẩn là sử dụng khí Oxy (O2).

+ Quy trình tối ưu là mồi lỗ ở áp suất thấp.

+ Thực hiện cắt ở áp suất cao để đảm bảo mạch cắt ổn định.

– Khí Nitơ (N2) là lựa chọn hàng đầu khi cắt thép không gỉ (Inox).

+ Sử dụng Nitơ giúp ngăn chặn quá trình oxy hóa, giữ cho mạch cắt luôn trắng sáng và bóng mịn.

– Độ tinh khiết của khí ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng mạch cắt.

+ Oxy cắt thép carbon phải đạt tối thiểu 99,6%

+ Nitơ cắt Inox phải đạt ít nhất 99,99% để tránh làm đen hoặc cháy cạnh vật liệu.

– Khí có 3 vai trò cốt yếu:

+ Hỗ trợ quá trình đốt cháy tại điểm cắt.

+ Tản nhiệt để bảo vệ vùng vật liệu xung quanh.

+ Tạo áp lực thổi bay kim loại nóng chảy (xỉ) ra khỏi mạch cắt.

–  Nếu áp suất khí không đủ, xỉ nóng chảy không được thổi sạch sẽ bám lại tạo thành các vết bẩn sâu dưới đáy mạch cắt.

+ Điều này khiến máy không thể tăng tốc độ, làm giảm đáng kể hiệu suất sản xuất.

– Ngược lại, áp suất quá lớn sẽ gây nhiễu loạn dòng chảy kim loại.

+ Làm mạch cắt bị rộng ra (khe hở lớn) và bề mặt cắt trở nên thô ráp.

+ Làm giảm tính thẩm mỹ và độ chính xác của sản phẩm.

Ảnh hưởng của khí đến đục lỗ

– Luồng khí không đủ mạnh sẽ khiến quá trình đánh thủng trở nên khó khăn.

+ Thời gian xuyên thấu kéo dài và làm giảm hiệu suất gia công đáng kể.

– Áp lực khí quá lớn tại điểm mồi lỗ sẽ gây tích tụ nhiệt dư thừa.

+ Làm vùng vật liệu xung quanh bị nóng chảy quá mức, tạo ra lỗ thủng lớn và thô ráp.

– Nguyên tắc điều chỉnh theo độ dày:

+ Vật liệu mỏng: Nên sử dụng áp suất khí cao để xuyên thủng nhanh và dứt khoát.

+ Vật liệu dày: Nên sử dụng áp suất khí thấp hơn để kiểm soát nhiệt lượng, đảm bảo lỗ mồi ổn định và bảo vệ đầu cắt.

Các lỗi khi cài đặt thông sốcắt laser

Cách kiểm tra cài đặt thông số cắt laser

– Chiều cao cắt: Khuyến nghị chiều cao cắt thực tế nằm trong khoảng 0,8~1,2mm.

+ Nếu chiều cao cắt thực tế không chính xác, cần hiệu chuẩn.

– Vòi cắt: Kiểm tra xem mẫu mã và kích thước của vòi cắt có được sử dụng đúng không.

+ Nếu đúng, hãy kiểm tra xem vòi cắt có bị hỏng không và độ tròn có bình thường không.

– Tâm quang học: Nên sử dụng vòi cắt có đường kính 1.0 để kiểm tra tâm quang học.

+ Các điểm sáng tạo ra theo cách này nhỏ và dễ quan sát.

– Bảo vệ ống kính: Kiểm tra xem ống kính bảo vệ có sạch không: không có nước, không có dầu và không có cặn.

+ Đôi khi ống kính bảo vệ có thể bị mờ do điều kiện thời tiết hoặc không khí quá lạnh.

– Lấy nét: Kiểm tra xem tiêu điểm có được đặt đúng không.

+ Nếu là đầu cắt lấy nét tự động, bạn phải sử dụng APP để kiểm tra xem tiêu điểm có đúng không.

>>> Xem thêm: Mã Lỗi Nguồn Laser MAX & Biện Pháp Xử Lý

Sửa đổi các thông số cắt laser

Phân biệt các bước sóng trong các thông số cắt laser:

– Bước sóng của laser đỏ: Thường nằm trong khoảng từ 630nm đến 680nm và ánh sáng phát ra là màu đỏ.

+ Đây cũng là loại laser phổ biến nhất (chủ yếu được sử dụng trong lĩnh vực chụp nhũ ảnh y khoa, v.v.);

– Bước sóng của laser xanh lá cây: Thường nằm trong khoảng 532nm

+ Chủ yếu được sử dụng trong lĩnh vực đo khoảng cách bằng laser.

– Bước sóng của laser xanh lam: Thường nằm trong khoảng từ 400nm-500nm

+ Chủ yếu được sử dụng trong lĩnh vực phẫu thuật bằng laser và khắc.

– Laser cực tím: nằm trong khoảng từ 350nm-400nm

+ Chủ yếu được sử dụng trong lĩnh vực y sinh học và xử lý vật liệu.

 

Thông số cắt laser đóng vai trò then chốt trong việc quyết định chất lượng và hiệu quả của quá trình gia công. Việc nắm vững và tối ưu hóa các thông số này không chỉ giúp tạo ra sản phẩm với độ chính xác và chất lượng cao, mà còn tiết kiệm thời gian và chi phí sản xuất.

---

VNTECH - Đơn vị cung cấp máy móc gia công cơ khí chính hãng, uy tín, đa dạng về chủng loại, đáp ứng mọi nhu cầu sản xuất. Để được tư vấn chi tiết và nhận báo giá tốt nhất, quý khách vui lòng liên hệ theo thông tin bên dưới.

________________

THÔNG TIN LIÊN HỆ

• Địa chỉ văn phòng:

- Địa chỉ Hà Nội: NO-05A23, Khu/Ngõ 1 Nguyễn Khắc Viện, Khu tái định cư Giang Biên, Hà Nội

- Chi Nhánh Đà Nẵng: Lô 11, Khu A4, Nguyễn Sinh Sắc, Hoà Minh, Liên Chiểu, Đà Nẵng

- Chi Nhánh HCM: 43 Đường N2, KP Thống Nhất, Dĩ An, Bình Dương

• SĐT: 0984.537.333
• Email: sale@vntechcnc.vn
• Facebook: https://www.facebook.com/vntechcnc
• Website: https://thietbivntech.vn