Công nghệ tạo hình bằng cắt laze là một hệ thống kỹ thuật toàn diện giúp biến đổi quá trình vật lý của chùm tia laze năng lượng cao tương tác với vật liệu thành kết quả tạo hình hình học ổn định và có thể kiểm soát được. Bản chất của nó nằm ở việc loại bỏ vật liệu cục bộ và hình thành một đường viền xác định trước thông qua sự kết hợp đa trường của ánh sáng, nhiệt và lực. Điều này duy trì các ưu điểm của quá trình xử lý bằng laser không tiếp xúc và có độ chính xác cao-trong khi vẫn đáp ứng các yêu cầu tạo hình của các cấu trúc phức tạp và vật liệu đa dạng thông qua thiết kế hợp tác của chuỗi quy trình.
Quá trình bắt đầu với việc tạo ra và truyền chùm tia laser. Tia laser tạo ra chùm tia kết hợp dựa trên đặc tính hấp thụ bước sóng của vật liệu. Sau khi được định hình và chuẩn trực bằng hệ thống quang học, nó được thấu kính hội tụ tập trung vào một điểm có kích thước micromet{2}}, đảm bảo mật độ năng lượng đủ để làm tan chảy hoặc làm bay hơi vật liệu trong thời gian rất ngắn. Độ ổn định của hệ thống đường quang ảnh hưởng trực tiếp đến vị trí tiêu điểm và tính đồng nhất của phân bố năng lượng; do đó, cần có môi trường cách ly nhiệt độ và độ rung ổn định cũng như hiệu chuẩn quang học thường xuyên để duy trì chất lượng chùm tia không đổi.
Trong giai đoạn tương tác vật liệu, chùm tia laser quét dọc theo đường dẫn được lập kế hoạch được điều khiển bằng số. Nhiệt độ cao tại tiêu điểm khiến kim loại hoặc phi kim loại-nhanh chóng chuyển sang trạng thái nóng chảy hoặc hóa hơi. Tại thời điểm này, khí phụ được phun ở tốc độ cao từ vòi phun đồng trục, sử dụng động lượng để đẩy vật liệu nóng chảy hoặc hơi ra khỏi rãnh cắt và kích hoạt phản ứng tỏa nhiệt trong môi trường khí oxy hóa để nâng cao hiệu quả cắt. Cắt tấm dày đòi hỏi công suất cao hơn và thời gian xử lý lâu hơn để khắc phục tổn thất dẫn nhiệt; các tấm mỏng dựa vào mật độ năng lượng cao và vùng ảnh hưởng nhiệt-nhỏ để tránh biến dạng và quá nhiệt. Việc lựa chọn tiêu điểm đặc biệt quan trọng: làm mờ tiêu cực có lợi cho việc thu được các vết cắt nhỏ ở các tấm mỏng, trong khi làm mờ tích cực có thể cải thiện độ ổn định xuyên thấu của các tấm dày. Trong xử lý thực tế, cần phải tối ưu hóa động dựa trên độ dày vật liệu và các đặc tính vật lý nhiệt.
Việc kiểm soát chất lượng tạo hình được tích hợp vào việc lập kế hoạch đường đi và khớp tham số. Hệ thống CNC không chỉ điều khiển đầu laser di chuyển theo quỹ đạo hai{1}}hoặc ba{2} chiều mà còn cần điều chỉnh đồng bộ công suất, tần số, chu kỳ làm việc và tốc độ cắt để thích ứng với các đặc điểm hình học khác nhau như đường thẳng và đường cong, góc nhọn và vòng cung. Đối với các phôi gia công dễ biến dạng, có thể sử dụng quy trình kết nối bắc cầu hoặc vi{4}}để duy trì độ cứng của phần chưa cắt, tách phần đó ra sau khi làm mát tổng thể, ngăn chặn hiệu quả hiện tượng cong vênh do ứng suất nhiệt. Các thuật toán lồng và lồng thông minh có thể cải thiện việc sử dụng vật liệu, giảm việc di chuyển nhàn rỗi và nâng cao hơn nữa hiệu quả sản xuất.
Quy trình vòng lặp khép kín phụ thuộc vào việc giám sát-thời gian thực và hiệu chỉnh phản hồi. Cảm biến công suất, kiểm tra trực quan và giám sát áp suất khí nắm bắt các bất thường như lệch tiêu điểm, suy giảm năng lượng hoặc dao động khí, cho phép hệ thống điều khiển điều chỉnh các thông số trong thời gian thực để đảm bảo tính nhất quán trong sản xuất hàng loạt. Làm mờ, làm sạch và xử lý bề mặt sau khi cắt là phần mở rộng của quá trình tạo hình, nhằm mục đích cải thiện chất lượng bề mặt của thành phẩm và hiệu suất lắp ráp tiếp theo của nó.
Nhìn chung, công nghệ tạo hình cắt bằng laze là một-quy trình sản xuất công nghệ cao tích hợp truyền dẫn quang học chính xác, kiểm soát năng lượng nhiệt động và điều phối chuyển động CNC. Ưu điểm của nó nằm ở khả năng đạt được-độ chính xác cao khi tạo hình các đường viền phức tạp không-tiếp xúc và khả năng thích ứng với nhiều loại vật liệu và độ dày khác nhau, đóng vai trò không thể thay thế trong các bộ phận kết cấu thiết bị cao cấp-, vỏ dụng cụ chính xác và các sản phẩm tùy chỉnh. Thông qua việc tối ưu hóa liên tục cơ chế tác động năng lượng và sức mạnh tổng hợp của chuỗi quy trình, công nghệ tạo hình cắt bằng laser sẽ tiếp tục mở rộng chiều sâu và chiều rộng ứng dụng, cung cấp hỗ trợ vững chắc cho việc sàng lọc và thông minh hóa quy trình sản xuất.
