Tin tức

Lịch sử cắt laser kim loại - một sự tiến hóa mang tính cách mạng

Cắt laser kim loại là một phương pháp hàng ngày để sản xuất chi tiết của bạn ngày hôm nay. Ngành công nghiệp trị giá 4 tỷ đô la chịu trách nhiệm sản xuất ô tô, tàu thủy, máy móc, đồ nội thất, vv Mặc dù nó có mặt ở khắp mọi nơi, ít người trong chúng ta biết lịch sử đằng sau việc cắt laser. Công nghệ cách mạng có nguồn gốc từ đầu thế kỷ trước.

 

Đặt nền móng

Laser là từ viết tắt - Khuếch đại ánh sáng bằng sự phát xạ kích thích. Các hình thức rút ngắn là một điều cần thiết bởi vì sự hiện diện chính của nó. Cắt kim loại là một trong những trường hợp sử dụng đã đạt được nhiều cơ sở. Mặc dù nhiều người coi nó là một công nghệ mới, lịch sử cắt laser kim loại có từ một trăm năm trước.

Tất nhiên, chính thiên tài Albert Einstein, người đứng đằng sau ý tưởng giúp sản xuất nhanh hơn. Năm 1917, ông đã đặt ra những nền tảng lý thuyết để tạo ra tia laser trong bài viết của mình về Lý thuyết lượng tử của bức xạ.

Các nhà khoa học khác đổi mới hơn nữa về ý tưởng của Einstein. Những tiến bộ khác nhau trong nửa đầu thế kỷ đã làm cho công nghệ đương đại trở nên khả thi. Vào giữa thế kỷ, sự phát triển đã tăng tốc.

Đọc thêm: cắt laser tân bình, cắt laser tại tân bìnhcắt laser kim loại tại bình tâncắt laser kim loại tại tân bìnhcắt laser kim loại tân bình

 

Nguyên mẫu laser xung đầu tiên có từ năm 1960. Ngay sau đó đã xuất hiện loại laser khí đầu tiên có khả năng hoạt động liên tục. Trong những năm 60, cắt laser kim loại được xem là một giải pháp . Vấn đề để phù hợp với giải pháp vẫn còn thiếu. Mọi người không mất nhiều thời gian để nhận ra các ứng dụng tiềm năng trong các ngành công nghiệp khác nhau.

Điều này dẫn đến sự ra đời của những chiếc máy cắt laser kim loại sản xuất đầu tiên vào năm 1965. Western Electric, công ty chịu trách nhiệm chế tạo những chiếc máy này, đã sử dụng chúng để cắt lỗ trên khuôn kim cương. 50 năm sau bài báo của Einstein, vào năm 1967, máy cắt laser tia khí được sử dụng để cắt các tấm kim loại dày 1mm. Các khả năng thể hiện đã nâng cao đầu của nhiều người.

Trong số những người đứng đầu là ngành công nghiệp hàng không vũ trụ. Họ bắt đầu sử dụng laser để cắt các vật liệu như titan và gốm sứ vào những năm 70. Đây là một bước tiến lớn đối với trường hợp sử dụng đương đại, vì laser trước đây chủ yếu có thể cắt phi kim loại.

Laser CO2

Phương pháp cắt laser trải rộng đầu tiên là CO2. Nó vẫn là công nghệ số một để cắt chất lượng tốt.

Cắt laser phân loại như là một quá trình cắt nhiệt. Thiết bị laser tạo ra chùm tia và hướng nó về phía ổ cắm thông qua gương. Các gương tạo thành một bộ cộng hưởng tích tụ năng lượng ánh sáng trong chùm tia. Trên đường đi, nó đi qua một thấu kính hội tụ tập trung chùm tia. Từ đó, một vòi phun nó vào phần làm việc. Các chùm khuếch đại làm tan chảy kim loại.

Cùng với chùm tia laser, khí được phát ra. Khi cắt thép nhẹ , oxy tinh khiết được giải phóng để bắt đầu quá trình đốt cháy. Trong trường hợp cắt thép không gỉhoặc nhôm, chùm tia laser chỉ làm tan chảy kim loại. Khí cắt sau đó là nitơ, để thổi ra kim loại nóng chảy và giữ cho vết cắt sạch sẽ.

Để laser hoạt động, vật liệu phải hấp thụ nhiệt phát ra. Với kim loại, một phần lớn ánh sáng bị phản xạ trở lại. Do đó, một tia laser mạnh là cần thiết để tạo ra nhiệt cần thiết để cắt bất chấp sự phản xạ.

Ánh sáng dội ngược lại có thể gây hại cho máy. Một số hợp kim và các loại nhôm dựa trên đồng quá phản chiếu đối với laser CO2 . Đây là một hạn chế cản trở các trường hợp sử dụng khác nhau.

Laser sợi

Các laser sợi quang đầu tiên được giới thiệu vào năm 2008 tại EuroBlech . Các phương pháp truyền tia laser khác nhau cho phép cắt các kim loại có độ phản xạ cao. Bây giờ, các kim loại như nhôm, đồng thau, đồng và thép mạ kẽm có sẵn để cắt laser.

Laser sợi quang đơn giản và bền hơn. Ánh sáng laser đầu tiên được tạo ra bởi các điốt. Sau đó, nó được truyền qua cáp quang, nơi nó được khuếch đại. Các dây cáp được pha tạp với các yếu tố đất hiếm như erbium, thulium và tương tự. Những yếu tố này được sử dụng để khuếch đại ánh sáng. Cuối cùng, ống kính tập trung ánh sáng để tạo thành chùm tia laser sẵn sàng để cắt. Hệ thống mới không cần khí, cảnh giới gương cũng không ấm lên.

Một lợi thế lớn của laser sợi quang là tốc độ chuyển đổi năng lượng cao. Khoảng 75% năng lượng nhận được được chuyển đổi thành chùm tia laser. Hiệu suất laser CO2 là khoảng 20%. Sự khác biệt đáng kể chủ yếu đến từ những tổn thất thấp trong quá trình sinh nhiệt. Điều này làm cho laser sợi quang 2kW có thể so sánh với các đối tác CO2 4 kW của chúng.

Những cải tiến lớn thúc đẩy các kỹ sư tiếp tục phát triển công nghệ mang tính cách mạng này. Đây là một dấu hiệu cho tương lai.

Xu hướng tương lai

Mặc dù phần lớn thị trường vẫn đang trong tầm ngắm của laser CO2, nhưng laser sợi quang đang bắt kịp. Bây giờ, một phần ngày càng lớn của doanh số bán hàng mới được dành cho sau này.

Chi phí và bảo trì laser sợi quang là một điểm bán hàng lớn. Có ít bộ phận di chuyển và điều chỉnh ít hơn để thực hiện. Điều đó dẫn đến thời gian xuống thấp hơn do bảo trì.

Ngày nay, laser sợi quang nhanh hơn đáng kể khi cắt kim loại mỏng. CO2 vẫn đánh bại sợi khi cắt các vật liệu dày hơn (10 mm trở lên) với chất lượng cạnh tốt hơn. Xem xét thời gian ngắn trên thị trường, chúng tôi dự đoán nhiều tiến bộ trong lĩnh vực này. 

Các tin khác