Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến sóng cắt trong quá trình cắt laser tấm kim loại và các chiến lược tối ưu hóa

Ngày 30 tháng 6 năm 2022

Cắt bằng laser Công nghệ này đã được ứng dụng rộng rãi trong gia công kim loại tấm, đặc biệt là để đáp ứng nhu cầu sản xuất các lô hàng nhỏ với đa dạng sản phẩm. Kỹ thuật này, nổi tiếng với độ chính xác và hiệu quả cao, hiện đang được áp dụng rộng rãi, đặc biệt trong các ngành công nghiệp như tủ kệ gia dụng, thiết bị gia dụng, sản phẩm kim khí, dụng cụ đo lường, bảng hiệu và thiết bị chiếu sáng. Trong những năm gần đây, công ty chúng tôi đã tập trung vào việc mở rộng ngành công nghiệp lưu trữ đĩa quang, nơi các bộ phận kim loại tấm cốt lõi đòi hỏi độ chính xác kích thước rất cao (±0,1mm). Với mục đích này, chúng tôi đã giới thiệu máy đục lỗ kết hợp laser sợi quang AMADA, mang lại độ chính xác cắt ±0,07mm/1000mm. Tuy nhiên, trong quá trình thực tế Cắt bằng laser Trong quá trình sản xuất, các vấn đề như sóng cắt và gờ thường xuyên xảy ra, đặc biệt là đối với các sản phẩm có kích thước lớn, với tỷ lệ lỗi lên tới 10%, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến chất lượng sản phẩm và chi phí sản xuất.

Tình hình hiện tại của công nghệ cắt sóng trong cắt laser

Khi sử dụng máy ghép để Cắt bằng laser, các kẹp của máy di chuyển tấm kim loại dọc theo các hướng X và Y. Tuy nhiên, khi quá trình gia công diễn ra, ứng suất cục bộ trong tấm kim loại dần được giải phóng, dẫn đến sự suy giảm độ bền kết cấu tổng thể của vật liệu. Điều này gây ra rung động trong quá trình di chuyển, từ đó tạo ra các dao động trong quá trình cắt. Vấn đề này trở nên rõ rệt hơn khi gia công các chi tiết có kích thước lớn, do hiện tượng giải phóng ứng suất diễn ra mạnh mẽ hơn và rung động bị gia tăng, làm giảm chất lượng cắt. Do đó, việc duy trì sự ổn định và độ bền cấu trúc của tấm kim loại trong quá trình Cắt bằng laser là yếu tố then chốt để ngăn chặn sự hình thành sóng.

Các yếu tố chính ảnh hưởng đến sóng cắt và các chiến lược tối ưu hóa
1. Vị trí ban đầu của phôi

Vị trí xuất phát cho Cắt bằng laser có tác động đáng kể đến sự phân bố và độ ổn định của ứng suất trong tấm kim loại. Vị trí bắt đầu thường có thể là “cách xa đầu kẹp” hoặc “gần đầu kẹp”. Bắt đầu cắt từ đầu xa nhất so với các kẹp có thể giữ lại hiệu quả độ bền vật liệu ở khu vực được kẹp, làm chậm quá trình giải phóng ứng suất và tăng cường độ ổn định của tấm kim loại, từ đó giảm nguy cơ xuất hiện các sóng cắt. Ngược lại, bắt đầu từ đầu kẹp sẽ khiến độ bền vật liệu giảm nhanh chóng khi quá trình cắt tiến triển, dẫn đến mất ổn định và rung động, từ đó gây ra hiện tượng gợn sóng khi cắt. Do đó, khi lập trình, nên ưu tiên bắt đầu cắt từ phía xa đầu kẹp và dần dần tiến vào trong.

2. Điểm vào và hướng cắt

Trong Cắt bằng laser, việc lựa chọn điểm vào cắt ảnh hưởng trực tiếp đến độ ổn định của đường cắt. Việc chọn điểm vào và hướng cắt phù hợp có thể giảm đáng kể nguy cơ xuất hiện sóng cắt. Ở các giai đoạn sau của quá trình, khi độ bền vật liệu giảm, việc đặt điểm vào ở giữa chi tiết, bất kể hướng cắt, có thể dẫn đến hiện tượng tách sớm ở đáy và giải phóng ứng suất tăng cao, gây ra sóng cục bộ. Đặt điểm vào ở đầu dưới và điều chỉnh hướng cắt sao cho đầu kẹp được cắt cuối cùng có thể giúp duy trì độ ổn định của tấm kim loại, tối ưu hóa Cắt bằng laser chất lượng.

3. Định vị kẹp

Các kẹp không chỉ điều khiển chuyển động của tấm kim loại mà còn đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì sự ổn định của quy trình. Vị trí bố trí các kẹp phải đồng đều và hợp lý để tránh tình trạng mất cân bằng trên tấm kim loại. Mặc dù yếu tố này có thể kiểm soát được, nhưng việc bố trí kẹp không đúng cách vẫn có thể dẫn đến hiện tượng rung động không cần thiết của tấm kim loại trong quá trình Cắt bằng laser, gây ra dao động. Do đó, việc điều chỉnh vị trí các kẹp một cách chính xác là bước cơ bản để nâng cao độ ổn định của Cắt bằng laser quy trình.

4. Trình tự chiết xuất

Trong sản xuất tự động, việc sử dụng cánh tay robot TK để lấy chi tiết có thể nâng cao hiệu quả, nhưng trình tự lấy chi tiết không đúng có thể gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến các công đoạn tiếp theo Cắt bằng laser chất lượng. Nếu các bộ phận ở cả hai đầu tấm được tháo ra trước, điều này sẽ làm tập trung sự giải phóng ứng suất vào phần giữa, gây ra rung động và sóng nghiêm trọng do độ bền ở phần giữa không đủ. Cách làm đúng là tháo các bộ phận theo thứ tự từ đầu xa nhất so với các kẹp, duy trì sự phân bố ứng suất và tính ổn định kết cấu, từ đó giảm rung động và sóng cắt trong các giai đoạn sau Cắt bằng laser các giai đoạn.

Kết luận

Tóm lại, các sóng cắt được tạo ra trong quá trình Cắt bằng laser không phải do một yếu tố duy nhất gây ra mà là kết quả của sự tác động tổng hợp từ các yếu tố như vị trí ban đầu, điểm vào dao, bố trí kẹp và trình tự rút dao. Ngoài ra, chúng còn có mối liên hệ chặt chẽ với kích thước, trọng lượng và tốc độ cắt của chi tiết. Để hạn chế hiệu quả hiện tượng dao động dao trong quá trình sản xuất thực tế, các yếu tố này phải được xem xét một cách có hệ thống trong quá trình lập trình và vận hành, đồng thời phải áp dụng các chiến lược kiểm soát toàn diện. Chỉ khi tối ưu hóa triệt để Cắt bằng laser Qua quy trình này, chúng ta có thể liên tục nâng cao chất lượng sản phẩm, giảm tỷ lệ lỗi và đạt được mục tiêu gia công kim loại tấm với độ chính xác cao và chi phí thấp.

Sheldon Li

Tiến sĩ Sheldon Li – Kỹ sư trưởng, Phát triển Thiết bị Sản xuất Tích hợp Tiến sĩ Sheldon Li là một kỹ sư hàng đầu và nhà lãnh đạo kỹ thuật chuyên về nghiên cứu và phát triển thiết bị sản xuất tích hợp. Với tư cách là chuyên gia có bằng Tiến sĩ về Kim loại Phi sắt, sự am hiểu sâu sắc về tính chất vật liệu của ông mang lại lợi thế độc đáo trong lĩnh vực phát triển thiết bị. Chuyên môn của ông tập trung vào thiết kế và phát triển các thiết bị tiên tiến cho sản xuất gia công, đặc biệt chuyên sâu về thiết bị lắng đọng cho các lớp phủ kim loại chức năng đặc biệt. Điều này bao gồm các công nghệ như Lắng đọng Kim loại Bằng Laser (LMD), Phun Lạnh hoặc Lắng đọng Hơi Vật lý (PVD) để tạo ra các lớp phủ chống mài mòn,…

Đọc thêm các bài viết của Sheldon Li