Tìm hiểu về các thông số để cắt laser

     Các thông số laser đề cập đến các đặc tính khác nhau đặc trưng cho hoạt động của một loại laser cụ thể. Điều quan trọng là phải hiểu các thông số này và cách chúng tác động đến hiệu suất và chất lượng cắt của tia laser. Khi bạn nắm vững những ý tưởng này, bạn sẽ có thể chọn cài đặt tốt nhất cho bất kỳ dự án, phôi hoặc vật liệu nào bạn chọn. 

     Người dùng phải làm quen với 7 thông số laser để tối ưu hóa hợp lý cho các dự án cắt laser cụ thể của mình. Các thông số laser này được mô tả dưới đây: 

1. Công suất

     Công suất đề cập đến tổng năng lượng được phát ra từ tia laser mỗi giây. Các hệ thống cắt laser khác nhau có mức công suất tối đa khác nhau. Công suất là một thông số laser quan trọng vì nó xác định lượng năng lượng đưa vào hoạt động và có khả năng là vết cắt sẽ sâu đến mức nào.  

     - Công suất Laser có tác động gì đến việc cắt Laser? 

     Không thể đánh giá thấp tác động của công suất laser đối với việc cắt laser. Công suất laser càng cao thì chùm tia laser càng mạnh. Tuy nhiên, các yếu tố khác có thể ảnh hưởng đến cường độ chùm tia ngay cả ở mức năng lượng cao. Công suất laser phải được cân bằng với kích thước điểm, một thông số laser khác, để đạt được cường độ phù hợp để cắt xuyên qua một vật liệu nhất định. Điều này tương tự như cách kính lúp tập trung ánh sáng từ mặt trời vào một ngày hè nóng nực. Một tia laser công suất cao phù hợp với kích thước điểm phù hợp sẽ tạo ra chùm tia rất mạnh. 

     Lưu ý rằng thiết bị cắt laze của bạn phải được đánh giá đủ cao để đáp ứng mức công suất mà phôi gia công của bạn cần. Một số không có khả năng cắt hoặc khắc các vật liệu cứng như kim loại hoặc gốm sứ. Vật liệu phôi khác nhau đòi hỏi mức công suất khác nhau. Nói chung, việc khắc đòi hỏi ít năng lượng hơn so với việc cắt. 

2. Bước sóng

     Bước sóng, thường được ghi bằng nanomet (nm), đề cập đến màu sắc của ánh sáng phát ra từ tia laser. Cụ thể hơn, nó liên quan đến tần số và năng lượng của bức xạ điện từ phát ra từ tia laser. Các bước sóng ngắn hơn (chẳng hạn như tia cực tím) có tần số cao hơn các bước sóng dài hơn (như hồng ngoại) và do đó, cũng có năng lượng cao hơn. Các bước sóng được sử dụng trong hệ thống laser trải dài từ hồng ngoại đến tia cực tím, với ánh sáng khả kiến ​​nằm ở giữa.

      - Bước sóng Laser có vai trò gì trong việc cắt Laser?

     Bước sóng đóng một vai trò rất lớn trong việc cắt laser. Mỗi vật liệu đều có đặc tính hấp thụ và phản xạ riêng; bước sóng được vật liệu này hấp thụ tốt có thể không hoạt động tốt ở vật liệu tiếp theo. Bạn phải tránh các bước sóng dễ bị phản xạ vì năng lượng phản xạ có thể gây ra rủi ro về an toàn. 

     Ví dụ, hầu hết các kim loại không được phủ dễ dàng hấp thụ các bước sóng màu xanh lá cây nhưng phản xạ các bước sóng hồng ngoại, khiến việc cắt chúng dễ dàng hơn và ít tiêu tốn năng lượng hơn bằng cách sử dụng tia laser màu xanh lá cây. Mặt khác, các vật liệu thụ động dễ dàng hấp thụ các bước sóng cực tím hơn, vì vậy tia UV là tốt nhất cho chúng. Người dùng cần hiểu thông số laser này ảnh hưởng như thế nào đến sự thành công của quá trình cắt laser bằng cách đánh giá khả năng hấp thụ của vật liệu phôi cụ thể của họ.

3. Phân cực

     Sự phân cực của chùm tia laser đề cập đến hướng mà điện trường phát ra của chùm tia cộng hưởng. Nó được điều khiển bởi các thiết bị quang học cụ thể trong hệ thống laser. Độ phân cực là một thông số laser quan trọng vì nó đặc trưng cho cách vật liệu vừa phản xạ vừa hấp thụ ánh sáng. 

     Có nhiều cách khác nhau để phân cực chùm tia laser. Tuy nhiên, phân cực tròn và phân cực elip là hai phân cực phổ biến nhất trong các thiết bị cắt laser. Phân cực tròn có nghĩa là hướng của điện trường phát ra thay đổi 360° trong một bước sóng. Phân cực elip tương tự ở chỗ hướng của nó thay đổi 360°. Tuy nhiên, sự thay đổi này có thể xảy ra trên nhiều bước sóng.

     Sự phân cực ảnh hưởng đến hoạt động cắt laser một cách khác nhau tùy thuộc vào góc tới của chùm tia. Đây là góc mà tia laser tiếp xúc với vật liệu phôi. Phôi kim loại có thể yêu cầu góc tới cao tới 70 đến 80°. Góc tới cao kết hợp với phân cực tròn hoặc elip có thể cải thiện tốc độ hấp thụ tia laser tới 80% so với ánh sáng phân cực tuyến tính. Điều đó có nghĩa là phôi sẽ hấp thụ nhiều năng lượng hơn và mất ít thời gian hơn để cắt. Người dùng đôi khi cần phải sửa đổi tia laser của mình để tạo ra ánh sáng phân cực tròn.  

4. Làm mát

     Làm mát là một thông số laser quan trọng đơn giản vì đầu laser tạo ra nhiệt trong khi hoạt động. Việc làm mát thích hợp sẽ giữ cho hệ thống quang học laser ở nhiệt độ tối ưu hơn trong suốt quá trình hoạt động. Điều này không chỉ cải thiện chất lượng phôi mà còn kéo dài tuổi thọ chức năng của hệ thống laser. 

- Làm mát có thể trợ giúp như thế nào khi cắt laser?

     Làm mát đóng vai trò gián tiếp trong quá trình cắt laser. Khi hệ thống laser đạt nhiệt độ cao, độ chính xác và độ ổn định của chúng sẽ giảm đi. Ứng suất nhiệt từ nhiệt độ cao này làm hỏng các ống laser, dẫn đến việc sửa chữa tốn kém hoặc thay thế hoàn toàn hệ thống. Bản thân vật liệu phôi không được làm mát; đúng hơn, ống bên trong hệ thống laser được làm mát. Bằng cách giữ ống laser ở nhiệt độ khoảng 59°F đến 77°F, tia laser có thể mang lại những đường cắt chính xác và chính xác, đồng thời có thể sử dụng trong thời gian dài trước khi cần sửa chữa hoặc thay thế. 

5. Độ rộng xung

     Độ rộng xung đề cập đến khoảng thời gian giữa lúc bắt đầu và kết thúc của một xung laser đơn (thời gian bắn ngắn của tia laser). Đây là một tham số laser quan trọng vì nó đặc trưng cho lượng năng lượng được phép tích lũy trong laser trong một khoảng thời gian nhất định. Điều này có thể ảnh hưởng đến chất lượng cắt laser và tốc độ cắt.

     - Việc chọn độ rộng xung thích hợp giúp cắt laser như thế nào? 

     Độ rộng xung thích hợp giúp chất lượng cắt laser tốt hơn và tăng tốc độ cắt. Tuy nhiên, mọi vật liệu phôi đều có độ rộng xung tối ưu riêng. 

     Laser xung có thể cung cấp lượng năng lượng cao hơn cho phôi so với laser bắn liên tục. Ví dụ, trong một giây, tia laser 100W có thể cung cấp năng lượng 100W nếu bắn liên tục. Ngoài ra, nếu độ rộng xung của tia laser là một phần nghìn giây thì tia laser 100W tương tự có thể cung cấp năng lượng 6.000.000 W trong một giây. Do đó, độ rộng xung có thể có ảnh hưởng sâu sắc đến chất lượng của việc cắt hoặc khắc laser.

6. Độ dài mạch lạc

     Độ dài kết hợp đề cập đến khoảng cách mà tia laser có thể truyền đi trước khi ánh sáng của nó lệch pha và bị tán xạ.

7. Kích thước điểm

     Kích thước điểm là tổng đường kính của chùm tia laser được xác định bởi tiêu cự của thấu kính hội tụ của nó. Kích thước điểm nhỏ hơn tập trung nhiều năng lượng hơn vào một khu vực nhỏ hơn, trong khi kích thước điểm lớn hơn cung cấp ít năng lượng hơn trên một đơn vị diện tích. 

     - Kích thước điểm giúp ích như thế nào trong việc cắt laser? 

     Kích thước điểm giúp ích cho việc cắt laser vì nó xác định lượng năng lượng của tia laser tập trung vào bề mặt trên mỗi micron vuông. Kích thước điểm nhỏ hợp nhất năng lượng vào một vùng nhỏ hơn và được kiểm soát bởi tiêu cự của thấu kính lấy nét. Kích thước điểm nhỏ hơn tương ứng với độ sâu tiêu điểm ngắn hơn. Một tia laser có đủ năng lượng và kích thước điểm đủ nhỏ sẽ có thể cắt xuyên qua vật liệu phôi.