Các máy cắt laser ống hiện đại có thể xử lý hiệu quả sáu kim loại chính: thép carbon, thép không gỉ, nhôm, đồng thau, đồng và titan. Những vật liệu này chiếm hơn 85% các ứng dụng công nghiệp trong gia công ống bằng laser, trong đó các hệ thống laser sợi đặc biệt hiệu quả nhờ khả năng thích ứng bước sóng và độ chính xác cao.
Độ bền chống ăn mòn của thép không gỉ khiến nó lý tưởng cho các bộ phận hàng hải, trong khi đặc tính nhẹ của nhôm thúc đẩy việc sử dụng trong chế tạo hàng không vũ trụ. Tính dẫn nhiệt của đồng hỗ trợ sản xuất hệ thống HVAC, như đã được minh chứng trong các nghiên cứu về hiệu suất ngành. Ống titan, được đánh giá cao nhờ tỷ lệ độ bền trên trọng lượng, chiếm ưu thế trong sản xuất thiết bị cấy ghép y tế.
Laser sợi sử dụng bước sóng 1.064 nm mà các kim loại không phản chiếu như thép carbon hấp thụ một cách hiệu quả. Đối với các kim loại phản chiếu như nhôm và đồng, chế độ laser xung và khí hỗ trợ nitơ giảm thiểu sự phản xạ năng lượng, đảm bảo chất lượng cắt ổn định.
Cắt các kim loại có độ phản xạ cao đòi hỏi điều chỉnh tiêu cự chính xác và tối ưu hóa việc cung cấp khí hỗ trợ để ngăn ngừa phản xạ chùm tia. Người vận hành phải cân bằng giữa tốc độ cắt giảm (thường chậm hơn 20–40% so với thép) với các thiết lập công suất cao hơn (3–6 kW) để duy trì độ nguyên vẹn mép cắt và tránh hiện tượng oxy hóa, như được nêu chi tiết trong Báo cáo Xử lý Kim loại 2024.
Đối với các ống thép carbon có độ dày dưới 8mm, hầu hết các xưởng đều nhận thấy rằng laser sợi quang công suất từ 2 đến 3 kW hoạt động khá tốt khi cắt ở tốc độ khoảng 3 đến 5 mét mỗi phút. Tuy nhiên, đối với thép không gỉ thì lại khác. Do chứa nhiều crôm, vật liệu này cần mật độ công suất cao hơn khoảng 10 đến 15 phần trăm. Vì vậy, đối với độ dày thành từ 5mm đến 10mm, người vận hành thường sử dụng laser công suất từ 3 đến 4 kW để đạt được vết cắt chất lượng tốt mà không để lại quá nhiều mảnh chảy. Và cũng đừng quên khí hỗ trợ nitơ. Vận hành ở áp suất từ 12 đến 18 bar giúp giảm thiểu hiện tượng oxy hóa trong quá trình cắt, điều này tạo nên sự khác biệt lớn về chất lượng sản phẩm cuối cùng đối với các loại vật liệu ferrous này.
Khi làm việc với các hợp kim nhôm như 6061-T6, thông thường nên sử dụng laser trong dải công suất từ 3 đến 4 kW đồng thời giảm tốc độ cắt xuống mức từ 1,5 đến 3 mét mỗi phút. Điều này giúp giữ nhiệt độ đủ thấp để các ống thành mỏng không bị cong vênh do tích tụ quá nhiều nhiệt. Với các hợp kim đồng, tình hình trở nên phức tạp hơn vì chúng có xu hướng phản xạ ngược lại ánh sáng laser. Hầu hết các thợ vận hành thấy hiệu quả khi sử dụng chế độ laser xung, trong đó chu kỳ hoạt động nằm ở khoảng từ 70 đến 90 phần trăm. Theo các báo cáo ngành gần đây từ The Fabricator năm 2024, cũng đang có những bước tiến khá ấn tượng. Họ đề cập rằng việc điều chỉnh chiều dài tiêu cự một cách linh hoạt trong quá trình cắt có thể giảm thời gian xử lý khoảng một phần tư khi làm việc cụ thể với các tấm đồng dày 3 mm. Đây là sự cải thiện đáng kể nếu các nhà sản xuất có thể triển khai đúng các kỹ thuật này trên dây chuyền sản xuất của mình.
Một thử nghiệm sản xuất sử dụng máy cắt laser ống 4 kW trên thép không gỉ 304 cho thấy:
ống 6mm :
ống 12mm :
Kết quả cho thấy công suất laser phải tăng đáng kể theo độ dày—yêu cầu nhiều hơn 33% năng lượng khi độ dày vật liệu tăng gấp đôi—trong khi kiểm soát áp suất khí chặt chẽ hơn (20–25 bar) sẽ cải thiện việc đẩy kim loại nóng chảy ra ngoài.
Thiết bị cắt laser ống hiện nay hoạt động với mọi loại hồ sơ bao gồm ống tròn, vuông và chữ nhật thường được sử dụng trong các công trình kết cấu, khung xe ô tô và hệ thống sưởi/làm mát trong các tòa nhà. Mặc dù ống tròn vẫn chiếm khoảng một nửa lượng vật liệu được cắt trên toàn thế giới, nhưng gần đây đang có xu hướng gia tăng sử dụng các hình dạng góc cạnh trong các dự án kiến trúc hiện đại và cơ sở hạ tầng giao thông. Các máy mới được trang bị các tính năng như mâm cặp tự động định tâm và con lăn điều chỉnh được, giúp giữ ổn định khi xử lý các phần không tròn khó gia công. Khi nói đến việc xử lý các vật liệu như thép góc hoặc thép hình chữ C, các nhà sản xuất nhận thấy rằng việc sử dụng hệ thống bốn mâm cặp thay vì phương pháp hai điểm cũ có thể giảm khoảng một phần ba các vấn đề cong vênh trong quá trình gia công.
Khi xử lý các lô vật liệu hỗn hợp như những ống nhôm dài 3 mét cùng với các ống kết cấu bằng thép không gỉ dài hơn 9 mét, tính linh hoạt trở nên rất quan trọng. Các máy cắt laser mô-đun mới nhất được trang bị mâm cặp điều chỉnh được và phần mềm sắp xếp thông minh có thể đạt hiệu suất sử dụng vật liệu lên tới khoảng 89 phần trăm, ngay cả khi làm việc với nhiều loại kích cỡ khác nhau. Những máy này cũng sở hữu một số tính năng khá hiện đại. Bộ phận kẹp xoay thay nhanh mất ít hơn bốn phút để thay đổi, trong khi áp lực kẹp tự động điều chỉnh giữa 20 và 200 psi tùy thuộc vào loại vật liệu đang được cắt. Ngoài ra còn có đầu cắt có khả năng di chuyển toàn bộ 360 độ, giúp giảm thời gian thiết lập khoảng một nửa. Các xưởng sử dụng hai trạm tải nguyên liệu thường xuyên vận hành liên tục hầu hết thời gian, và điều này thường mang lại hiệu quả lợi nhuận đầu tư cao hơn khoảng 40 phần trăm đối với các cơ sở thường xuyên xử lý hơn mười lăm dạng ống khác nhau mỗi tháng.
Với hệ thống laser sợi quang 6kW, có thể cắt thép các bon với độ sâu khoảng 25mm trong khi thép không gỉ đạt khoảng 20mm. Khi nói đến hợp kim nhôm và đồng, những vật liệu này thường đạt giới hạn ở mức khoảng 15mm vì chúng hấp thụ năng lượng laser kém hiệu quả hơn so với thép. Việc cắt các kim loại này đòi hỏi mật độ công suất cao hơn khoảng 30 đến thậm chí 50 phần trăm so với mức cần thiết để gia công thép. Titan mang lại một thách thức khác hoàn toàn. Mặc dù có thể cắt được độ dày lên đến 12mm, nhưng cần phải thực hiện các biện pháp phòng ngừa đặc biệt vì titan có xu hướng bị oxy hóa nhanh trong quá trình cắt. Điều đó có nghĩa là người vận hành cần bảo vệ vật liệu bằng khí trơ trong suốt quá trình hoạt động để đảm bảo kết quả chất lượng mà không xảy ra phản ứng bề mặt không mong muốn.
Đối với các chi tiết nhôm thành mỏng có độ dày từ 0,5 đến 3 milimét, việc đạt được độ chính xác trong khoảng cộng trừ 0,1 mm là hoàn toàn quan trọng đối với các ứng dụng hàng không vũ trụ. Mức độ chính xác này thường đạt được nhờ sử dụng công nghệ laser xung, giúp kiểm soát nhiệt và ngăn ngừa hiện tượng biến dạng. Khi xét đến các vật liệu thép cacbon dày hơn trong khoảng từ 6 đến 25 mm, trọng tâm sẽ thay đổi đôi chút. Độ vuông góc của cạnh trở nên rất quan trọng ở đây, cần duy trì sai lệch dưới nửa độ. Và đương nhiên, không ai muốn để lại xỉ trên sản phẩm hoàn thiện cả. Việc bổ sung khí nitơ áp suất cao trong quá trình gia công có thể cải thiện chất lượng cạnh lên khoảng 40 phần trăm khi làm việc với tấm thép 12 mm. Một điều khác đáng lưu ý là thời gian chờ đâm thủng sơ bộ cần thiết cho thép 20 mm dài hơn bao nhiêu so với nhôm 5 mm. Sự khác biệt thực tế là khoảng ba lần lâu hơn do đặc tính khối lượng nhiệt giữa hai loại vật liệu này.
Các thuật toán đục lỗ thích ứng giảm thời gian đục lỗ hợp kim đồng 55%. Đầu phun lai sử dụng hỗn hợp oxy-nitơ tạo ra bề mặt cạnh nhẵn hơn 25% trên nhôm 15mm. Laser hai bước sóng đạt độ hoàn thiện bề mặt 0,8µm Ra trên các kim loại phản quang — tốt hơn 30% so với hệ thống đơn chế độ. Những đổi mới này đã giảm 18% các bước gia công sau xử lý đối với các chi tiết y tế bằng titan.
Theo một tiêu chuẩn ngành gần đây từ năm 2023, laser sợi quang thực tế tiết kiệm khoảng 30 phần trăm năng lượng so với các mẫu CO2 truyền thống khi làm việc với các kim loại dẫn điện như thép không gỉ và nhôm. Những tia laser này hoạt động tốt nhất trên các tấm kim loại có độ dày khoảng 25mm hoặc nhỏ hơn. Tuy nhiên, đối với các vật liệu không dẫn điện, hầu hết các chuyên gia vẫn sử dụng hệ thống CO2 vì chúng thường hoạt động hiệu quả hơn trong những trường hợp đó. Thế hệ mới của máy cắt sợi quang được trang bị thứ gọi là điều khiển bước sóng thích ứng. Tính năng này giúp giảm các vấn đề do phản xạ gây ra khi cắt đồng và đồng thau, vốn khá khó khăn với thiết bị cũ.
Các hệ thống tiên tiến đạt tốc độ cắt lên đến 120 mét mỗi phút với độ chính xác ±0,1mm, hỗ trợ sản xuất liên tục các ống xả ô tô và ống dẫn HVAC. Tải tự động kết hợp với phần mềm sắp xếp thông minh được hỗ trợ bởi AI giúp giảm lãng phí vật liệu từ 18–22% so với phương pháp thủ công.
| Ngành nghề | Yêu cầu then chốt | Các tính năng laser được khuyến nghị |
|---|---|---|
| Ô tô | Chuẩn bị hàn chính xác (<0,2mm dung sai) | laser sợi quang 3kW trở lên với hệ thống thị giác |
| Cấu trúc | Xử lý thép thành dày (8–25mm) | laser 6kW với cắt hỗ trợ khí |
| HVAC | Các hình dạng 3D phức tạp trong vật liệu thành mỏng | đầu cắt 5 trục với trục xoay |
Đối với gia công kết cấu thép, ưu tiên các máy có khả năng cắt trên 25mm và hệ thống loại bỏ xỉ tự động. Các nhà thầu HVAC được hưởng lợi từ các hệ thống nhỏ gọn có khả năng xử lý ống đường kính 60–150mm với các trục kẹp thay nhanh.
Máy cắt laser ống có thể gia công các vật liệu như thép carbon, thép không gỉ, nhôm, đồng thau, đồng và titan.
Laser sợi sử dụng bước sóng 1.064 nm, và các kim loại phản quang như nhôm và đồng được xử lý bằng chế độ xung laser và khí hỗ trợ nitơ để giảm thiểu sự lệch hướng năng lượng.
Với hệ thống laser sợi 6 kW, khả năng cắt thép carbon có thể đạt độ sâu khoảng 25mm.
Máy cắt laser sợi thường tiết kiệm khoảng 30% năng lượng hơn so với các mẫu CO2 khi làm việc với kim loại dẫn điện, và chúng được trang bị điều khiển bước sóng thích ứng để xử lý tốt hơn các vật liệu phản quang như đồng và đồng thau.
Tin Tức Nổi Bật
RT Laser là một doanh nghiệp công nghệ cao được công nhận trên toàn quốc chuyên nghiên cứu, phát triển, sản xuất và bán thiết bị laser. Các sản phẩm cốt lõi của chúng tôi bao gồm máy cắt laser sợi quang, máy hàn laser cầm tay và máy uốn.
Số 6-8, công viên công nghiệp Binhe, quận Jiyang, thành phố Jinan, tỉnh Sơn Đông, Trung Quốc.
Bản quyền © 2025 thuộc về RAYTU LASER Technology Co., Ltd. Chính sách bảo mật
EN
