Trong sản xuất và gia công cắt laser sợi quang, việc lựa chọn khí phụ trợ thay đổi đáng kể tùy thuộc vào vật liệu. Độ dày cắt khác nhau cũng đòi hỏi áp suất và thông số kỹ thuật khí khác nhau. Về chi phí, oxy (O₂) dùng để cắt thép carbon tương đối rẻ, trong khi lượng tiêu thụ nitơ (N₂) để cắt thép không gỉ lại khá lớn. Thép không gỉ càng cứng thì lượng và độ tinh khiết của N₂ cần thiết càng cao – dẫn đến chi phí tăng lên.
Các loại khí chính được sử dụng trong máy cắt laser:
-
Khí Laser(Khí được sử dụng bên trong bộ cộng hưởng laser để tạo ra chùm tia laser.)
-
Khí nén (Thường được sử dụng để bảo vệ đường đi của tia laser; một số nhà sản xuất cũng sử dụng nó để tạo ra khí chắn.)
-
Khí phụ trợ/Khí xử lý (Khí được phun ra từ vòi phun của mỏ cắt.)
Oxy trong quá trình cắt thép cacbon:
Oxy (độ tinh khiết thường >99,5%) được sử dụng để cắt thép carbon bằng laser. Chức năng chính của nó là hỗ trợ quá trình đốt cháy tỏa nhiệt và thổi bay xỉ nóng chảy. Áp suất cần thiết thay đổi tùy thuộc vào nhà sản xuất máy cắt laser và phụ thuộc nhiều vào loại/kích thước vòi phun và độ dày vật liệu. Áp suất điển hình dao động từ 0,3–0,8 MPa, với phần mỏ cắt thường ở mức khoảng 0,02–0,05 MPa. Lưu lượng khí rất quan trọng; ví dụ, cắt thép carbon dày 22mm có thể cần tới 10 m³/h oxy (cũng có tác dụng bảo vệ mỏ cắt hai lớp).
Nitơ trong quá trình cắt thép không gỉ:
Nitơ được sử dụng để cắt thép không gỉ nhằm ngăn ngừa quá trình oxy hóa và loại bỏ xỉ. Việc sử dụng nitơ đòi hỏi độ tinh khiết rất cao (đặc biệt đối với thép không gỉ dày >8mm, thường yêu cầu ≥99,999%) và áp suất cao, thường trên 1 MPa. Đối với độ dày vượt quá 12mm hoặc lên đến 25mm, yêu cầu áp suất tăng lên 2 MPa hoặc cao hơn. Tốc độ dòng chảy rất lớn và thay đổi tùy thuộc vào loại mỏ hàn – ví dụ, cắt thép không gỉ dày 12mm có thể cần khoảng 150 m³/h, trong khi thép 3mm có thể cần dưới 50 m³/h.
Argon trong hàn laser:
Khí Argon được sử dụng trong các quy trình hàn laser. Nó được phun ra từ một vòi phun ở áp suất xác định lên bề mặt phôi. Nhiều người có thể thắc mắc tại sao lại sử dụng argon. Dưới đây, các chuyên gia kỹ thuật của Shen Yuejia Gas giải thích những lý do chính để sử dụng argon trong hàn laser:
Lý do 1: Bảo vệ thấu kính lấy nét khỏi bị nhiễm bẩn
Khí argon bảo vệ thấu kính hội tụ của thiết bị hàn laser khỏi bị nhiễm bẩn bởi hơi kim loại và các tia bắn tóe từ chất lỏng.các giọt nhỏ. Lớp bảo vệ này đặc biệt quan trọng trong hàn công suất cao, nơi các mảnh vỡ bắn ra nhiều hơn.
Lý do 2: Phân tán hiệu quả lớp chắn plasma trong hàn công suất cao
Hơi kim loại hấp thụ năng lượng laser và ion hóa thành đám mây plasma. Khí argon xung quanh, khi được nung nóng, cũng có thể bị ion hóa. Lượng plasma quá lớn có thể hấp thụ và tán xạ chùm tia laser, làm giảm lượng năng lượng truyền đến phôi. Plasma này, hoạt động như một nguồn năng lượng thứ cấp trên bề mặt, có thể làm nông độ xuyên thấu của mối hàn và làm rộng vũng hàn. Argon, với năng lượng ion hóa cao, làm tăng tốc độ tái kết hợp của electron và ion thông qua va chạm ba vật thể, do đó làm giảm mật độ plasma. Trọng lượng nguyên tử nhẹ của nó thúc đẩy tần số va chạm cao hơn và tốc độ tái kết hợp nhanh hơn, mà không góp phần đáng kể vào sự hình thành plasma.
Lý do 3: Ngăn ngừa quá trình oxy hóa phôi trong quá trình hàn
Hàn laser thường yêu cầu bảo vệ bằng khí. Việc thiết lập quy trình sử dụng khí argon đồng bộ với laser giúp ngăn ngừa quá trình oxy hóa trong quá trình hoạt động liên tục. Mặc dù khí trơ bảo vệ vùng nóng chảy, và một số vật liệu có thể không cần đến nó nếu quá trình oxy hóa không phải là vấn đề đáng lo ngại, nhưng các loại khí như heli, argon hoặc nitơ thường được sử dụng trong hầu hết các ứng dụng để đảm bảo phôi không bị oxy hóa trong quá trình hàn.
Thời gian đăng bài: 15/12/2025