Thông số cắt laser – Hướng dẫn chi tiết để tối ưu hiệu suất

Công nghệ cắt laser đang ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực gia công kim loại nhờ độ chính xác cao, tốc độ nhanh và linh hoạt. Tuy nhiên, để đạt được chất lượng cắt tối ưu, người vận hành cần hiểu rõ và điều chỉnh thông số cắt laser phù hợp với từng loại vật liệu.

Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về các thông số quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng cắt, cách tối ưu hiệu suất và khắc phục những lỗi thường gặp khi cắt laser.

Tầm quan trọng của thông số cắt laser

Mỗi thông số đều có ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác, tính thẩm mỹ của sản phẩm và chi phí vận hành:

Ảnh hưởng đến chất lượng cắt:

Khi thông số được điều chỉnh đúng, đường cắt sẽ sắc nét, không bị cháy cạnh hay có ba via. Ngược lại, nếu thiết lập sai, bề mặt cắt có thể bị biến dạng, rỗ hoặc không xuyên qua vật liệu.

Ảnh hưởng đến tốc độ gia công:

Một hệ thống cắt laser có thể hoạt động với tốc độ cao nhưng vẫn đảm bảo độ chính xác nếu thông số được tối ưu đúng cách. Nếu tốc độ quá chậm, quá trình sản xuất bị trì trệ, gây ảnh hưởng đến năng suất. Nếu tốc độ quá nhanh mà không đủ công suất hoặc khí hỗ trợ phù hợp, đường cắt sẽ bị gián đoạn hoặc không đạt chất lượng mong muốn.

Tiết kiệm chi phí sản xuất:

Việc điều chỉnh đúng thông số giúp giảm mức tiêu thụ điện năng, hạn chế hao mòn thiết bị và tiết kiệm vật liệu. Ví dụ, sử dụng áp suất khí hỗ trợ hợp lý giúp tối ưu hóa việc làm sạch vùng cắt, tránh lãng phí khí nén.

Kéo dài tuổi thọ thiết bị:

Khi vận hành đúng cách, máy cắt laser sẽ ít bị hư hỏng do hoạt động quá tải. Điều này giúp giảm thiểu chi phí bảo trì, sửa chữa và tăng tuổi thọ của hệ thống laser.

Các thông số cắt laser quan trọng

Công suất laser

Công suất laser (Watt) ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng cắt xuyên vật liệu. Công suất càng cao, tốc độ cắt càng nhanh và có thể xử lý được vật liệu dày hơn.

• Công suất phổ biến: 1kW, 3kW, 6kW, 12kW, 30kW
• Vật liệu mỏng (<3mm): 1kW – 3kW
• Vật liệu trung bình (3mm – 10mm): 3kW – 6kW
• Vật liệu dày (>10mm): 6kW trở lên

Lưu ý:

• Công suất quá thấp có thể khiến đường cắt không xuyên, nhiều ba via.
• Công suất quá cao có thể gây cháy cạnh hoặc biến dạng vật liệu.

Tốc độ cắt

Tốc độ cắt (mm/phút) quyết định độ mịn của đường cắt và khả năng cắt xuyên vật liệu.

• Tốc độ cao: Giúp đường cắt sạch, hạn chế ba via nhưng có thể không cắt xuyên vật liệu dày.
• Tốc độ thấp: Cắt xuyên dễ dàng nhưng có thể làm chảy mép vật liệu.

Ví dụ:

• Cắt thép 3mm bằng laser fiber 1kW có thể đạt tốc độ ~3.000 mm/phút.
• Cắt thép 10mm cần laser 6kW với tốc độ ~800 mm/phút.

Lưu ý:

• Cần điều chỉnh tốc độ phù hợp với từng loại vật liệu và độ dày.
• Nếu tốc độ quá nhanh, có thể không cắt đứt hoàn toàn.
• Nếu tốc độ quá chậm, đường cắt có thể bị cháy hoặc quá nhiệt.

Áp suất khí hỗ trợ

Khí hỗ trợ giúp đẩy phôi ra khỏi đường cắt và làm nguội vùng cắt. Các loại khí phổ biến gồm:

• Oxy (O₂): Tạo phản ứng cháy, phù hợp cắt thép carbon dày.
• Nitơ (N₂): Ngăn oxi hóa, cho đường cắt mịn, dùng cho inox, nhôm.
• Khí nén: Chi phí thấp, phù hợp cắt sắt mỏng, vật liệu đơn giản.

Lưu ý:

• Áp suất quá thấp có thể làm ba via nhiều.
• Áp suất quá cao có thể làm văng phôi gây lỗi cắt.

Khoảng tiêu cự

Khoảng tiêu cự quyết định độ hội tụ của tia laser vào vật liệu.

• Tiêu cự ngắn: Cắt vật liệu mỏng, đường cắt sắc nét.
• Tiêu cự dài: Cắt vật liệu dày, giúp năng lượng tập trung sâu hơn.

Điều chỉnh sai tiêu cự có thể gây mất nét hoặc không cắt xuyên vật liệu.

Độ dày vật liệu

Mỗi loại vật liệu có mức công suất và tốc độ cắt phù hợp. Dưới đây là bảng tham khảo:

Vật liệu	Độ dày (mm)	Công suất (kW)	Tốc độ cắt (mm/phút)	Khí hỗ trợ
Thép Carbon	3	1kW	3.000	O₂
Thép Carbon	10	6kW	800	O₂
Inox	3	1kW	2.500	N₂
Inox	10	6kW	900	N₂
Nhôm	5	3kW	1.500	N₂

Cách tối ưu thông số cắt laser để nâng cao hiệu suất

Để đảm bảo hiệu suất cắt laser đạt mức tối ưu, người vận hành cần điều chỉnh các thông số phù hợp với từng loại vật liệu, độ dày và yêu cầu gia công. Dưới đây là một số cách tối ưu thông số cắt laser giúp nâng cao hiệu quả làm việc:

Chọn công suất laser phù hợp

Công suất laser phải phù hợp với độ dày và loại vật liệu. Nếu công suất quá thấp, tia laser sẽ không đủ mạnh để cắt xuyên vật liệu, gây ra đường cắt thô hoặc không hoàn thành. Ngược lại, công suất quá cao có thể làm cháy cạnh hoặc gây biến dạng vật liệu.

Ví dụ:

• Để cắt thép không gỉ dày 1mm, công suất 1kW – 2kW là đủ.
• Đối với thép dày 10mm, cần 6kW – 12kW để cắt hiệu quả.

Điều chỉnh tốc độ cắt hợp lý

Tốc độ cắt cần được thiết lập tương ứng với công suất máy và độ dày vật liệu. Nếu tốc độ quá nhanh, đường cắt có thể không đứt hoàn toàn hoặc bị gián đoạn. Nếu tốc độ quá chậm, vật liệu sẽ bị cháy hoặc nóng chảy quá mức, làm ảnh hưởng đến chất lượng cắt.

Ví dụ:

• Tốc độ cắt thép carbon 3mm với laser 1kW có thể đạt 3.000 mm/phút.
• Nếu cắt thép dày 10mm bằng 6kW, tốc độ hợp lý là 800 mm/phút.

Sử dụng khí hỗ trợ phù hợp

Khí hỗ trợ giúp làm sạch đường cắt và tối ưu hóa chất lượng bề mặt.

• Oxy (O₂): Dùng cho thép carbon dày, giúp tăng tốc độ cắt nhưng có thể gây oxi hóa mép cắt.
• Nitơ (N₂): Dùng cho inox, nhôm để tạo đường cắt sạch, không bị oxi hóa.
• Khí nén: Chi phí thấp, phù hợp cho sắt mỏng hoặc gia công đơn giản.

Tối ưu khoảng tiêu cự

Tiêu cự ảnh hưởng đến độ tập trung năng lượng của tia laser vào bề mặt vật liệu. Nếu tiêu cự quá dài hoặc quá ngắn so với độ dày vật liệu, đường cắt có thể bị lỗi hoặc không xuyên qua vật liệu.

Theo đó, bạn cần điều chỉnh tiêu cự hợp lý theo từng độ dày:

• Tiêu cự ngắn ≤ 100mm: Dùng cho vật liệu mỏng.
• Tiêu cự dài > 100mm: Dùng cho vật liệu dày.

Những lỗi thường gặp khi thiết lập thông số cắt laser

Dưới đây là một số lỗi phổ biến mà người vận hành thường gặp khi thiết lập thông số cắt laser và cách khắc phục:

Xuất hiện bavia nhiều

Bavia là phần kim loại dư thừa bám vào mép cắt sau khi hoàn thành. Nguyên nhân có thể do:

• Tốc độ cắt quá chậm, làm cho vật liệu bị nóng chảy nhiều hơn cần thiết.
• Áp suất khí hỗ trợ không đủ, không đẩy hết phôi ra khỏi đường cắt.
• Công suất laser chưa đủ, khiến quá trình cắt không hoàn thiện.

Cách khắc phục:

• Tăng áp suất khí hỗ trợ.
• Điều chỉnh tốc độ cắt nhanh hơn một chút.
• Kiểm tra lại công suất laser.

Đường cắt bị cháy cạnh

Cháy cạnh xảy ra khi nhiệt độ quá cao làm biến dạng hoặc đốt cháy mép cắt. Lỗi này thường xuất hiện khi:

• Công suất laser quá cao so với độ dày vật liệu.
• Tốc độ cắt quá chậm, khiến nhiệt tích tụ nhiều.
• Dùng sai loại khí hỗ trợ, ví dụ dùng oxy thay vì nitơ cho inox.

Cách khắc phục:

• Giảm công suất laser xuống mức phù hợp.
• Tăng tốc độ cắt để tránh quá nhiệt.
• Sử dụng nitơ thay vì oxy nếu cần.

Cắt không xuyên hoặc đứt đoạn

Nếu tia laser không thể cắt xuyên qua vật liệu hoặc đường cắt bị gián đoạn, có thể do:

• Công suất laser quá thấp so với độ dày vật liệu.
• Tiêu cự chưa đúng, khiến tia laser không tập trung chính xác vào điểm cắt.
• Ống kính bẩn hoặc hỏng, làm giảm chất lượng chùm tia laser.

Cách khắc phục:

• Kiểm tra và tăng công suất laser nếu cần.
• Điều chỉnh lại tiêu cự phù hợp với độ dày vật liệu.
• Vệ sinh hoặc thay thế ống kính laser.

Câu hỏi thường gặp

Cắt laser tốc độ cao có ảnh hưởng đến chất lượng đường cắt không?

Có. Nếu tốc độ quá nhanh, tia laser có thể không kịp cắt xuyên vật liệu, tạo đường cắt không liền mạch.

Sử dụng khí oxy hay nitơ thì tốt hơn khi cắt thép?

Sử dụng khí oxy hay nitơ khi cắt sẽ tuỳ theo nhu cầu thực tế:

• Oxy tạo phản ứng cháy giúp cắt nhanh hơn nhưng đường cắt có thể bị oxi hóa.
• Nitơ cho đường cắt mịn, không oxi hóa nhưng chi phí cao hơn.

Việc thiết lập đúng thông số cắt laser giúp nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm lỗi và tối ưu chi phí sản xuất. Nếu bạn đang tìm kiếm máy cắt laser CNC với công suất đa dạng từ 3kW, 6kW, 12kW đến 30kW, hãy liên hệ với Nam Vượng – đơn vị cung cấp máy cắt CNC laser chất lượng cao, bảo hành 12 tháng, hỗ trợ kỹ thuật từ xa trọn đời.