Nhược điểm cần biết khi gia công cắt laser trên vật liệu dày

1. Độ vát (độ côn) của mạch cắt tăng lên

Khi cắt vật liệu dày, chùm tia laser hội tụ sẽ bị suy giảm năng lượng và tản rộng dần khi đi sâu vào bên trong tấm kim loại:

• Hiện tượng xuất hiện: Mép cắt ở bề mặt phía trên (nơi tia laser tiếp xúc đầu tiên) sẽ hẹp hơn mép cắt ở đáy dưới, tạo ra một góc nghiêng nhất định (gọi là độ côn hay vát cạnh).
• Ảnh hưởng kỹ thuật: Với các chi tiết cơ khí đòi hỏi độ vuông góc 90 độ tuyệt đối để lắp ghép ren hoặc trục, độ vát này sẽ yêu cầu phải qua công đoạn gia công cơ học bổ sung (như phay, mài) để hiệu chỉnh lại kích thước.

2. Hiện tượng bám xỉ (bavia) ở mặt dưới đáy phôi

Để cắt đứt tấm kim loại dày, máy cần sử dụng nguồn nhiệt lượng rất lớn kết hợp áp lực khí phụ trợ cao nhằm đẩy kim loại nóng chảy ra khỏi mạch cắt:

• Nguyên nhân sinh ra xỉ: Ở đáy tấm phôi dày, tốc độ thoát nhiệt chậm hơn và áp lực khí có thể bị suy giảm cục bộ, khiến một phần kim loại nóng chảy bị đông đặc lại ngay tại mép dưới của đường cắt.
• Xử lý sau gia công: Doanh nghiệp phải tốn thêm thời gian và nhân công để thực hiện bước mài bavia, làm sạch mặt đáy trước khi đưa vào các công đoạn hàn hoặc sơn phủ.

3. Vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) lớn hơn

Do tốc độ di chuyển của đầu cắt trên phôi dày chậm hơn nhiều so với phôi mỏng, lượng nhiệt tích tụ tại vùng lân cận đường cắt sẽ tăng cao:

• Biến đổi cơ tính: Vùng kim loại sát mép cắt dễ bị biến đổi cấu trúc tinh thể, dẫn đến hiện tượng tôi cứng bề mặt cục bộ, gây khó khăn cho việc taro ren hoặc gia công cắt gọt tiếp theo.
• Nguy cơ cong vênh: Sự tập trung nhiệt lượng lớn trên diện tích hẹp có thể làm cho các chi tiết kim loại có hình dạng mảnh, dài bị cong vênh nhẹ sau khi tách khỏi tấm phôi lớn.

4. Chi phí gia công và tiêu hao khí phụ trợ tăng cao

Gia công tấm dày đòi hỏi máy cắt phải vận hành ở mức công suất nguồn laser cao liên tục:

• Tốc độ cắt chậm: Thời gian hoàn thành một chi tiết dày 20 mm có thể gấp 4 – 6 lần so với chi tiết dày 5 mm cùng chu vi.
• Tiêu hao năng lượng và khí: Lượng tiêu thụ điện và khí phụ trợ (Oxy hoặc Nitơ áp suất cao) tăng vọt, đẩy giá thành gia công trên từng sản phẩm lên mức cao hơn so với việc ứng dụng công nghệ cắt Plasma CNC hoặc cắt tia nước (Waterjet) cho các kết cấu thô.

Kết luận