Cắt kim loại bằng laser đã được ứng dụng để tạo ra những vết cắt chuẩn xác, nhanh chóng và có tính thẩm mỹ. Từ đó mang đến một bước tiến mới trong ngành gia công kim loại. Hầu hết các loại máy cắt laser trên thị trường hiện nay đều sử dụng laser CO2 hoặc laser Nd:YAG với nguyên lý tương hoàn toàn giống nhau.
Cụ thể nguyên lý cắt kim loại bằng Laser
Đầu tiên, một chùm tia năng lượng cao được sinh ra bởi máy phát laser sẽ được tập trung lên bề mặt chi tiết gia công nhờ hệ thống thấu kính. Sau đó, chùm tia này đốt nóng vật liệu và tạo nên một vùng vật liệu nóng chảy cục bộ, thường có đường kính bé hơn 0,5mm.
Lúc này, phần vật liệu nóng chảy bị đẩy ra khỏi vùng gia công bởi một dòng khí có áp lực cao, đồng trục với chùm tia laser. Đối với một số loại vật liệu thì dòng khí này làm tăng tốc quá trình cắt bởi tác động hóa học và lý học từ tia laser .
Vùng vật liệu bị nóng chảy cục bộ được di chuyển dọc theo bề mặt chi tiết theo một quỹ đạo và sinh ra vết cắt, có thể tự động hóa hoàn toàn cho phép cắt được các hình dáng 3D tùy vào mục đích, nhu cầu của người tiêu dùng.
Một số kim loại thông dụng được cắt bằng laser
Thép: đối với các loại thép các bon thì rất dễ để cắt bằng laser. Còn khi hàm lượng hợp kim trong thép tăng thì quá trình cắt trở nên khó khăn hơn. Riêng với thép dụng cụ có hàm lượng vonfram cao thì tốc độ cắt rất chậm và có xỉ nếu không được gia công tỉ mỉ.
Nhôm: so với thép thì nhôm khó cắt hơn rất nhiều do chúng làm phản xạ một lượng lớn tia laser và lượng nhiệt truyền vào chi tiết lớn và nhanh. Nếu điều chỉnh tiêu cự tia laser không đúng thì có thể chùm tia bị phản xạ trở lại hệ thống phun gây hư hỏng các bộ phận quang học cũng như khó gia công hơn về sau khi đã kết thúc quá trình cắt.
Titan và hợp kim của titan: do có phản ứng với ôxy và nitơ mà chúng trở nên giòn, dễ gãy nên việc cắt các kim loại này bằng tia laser có vẻ rất bất khả thi, nhất là đối với các chi tiết trong hàng không và y học làm bằng titan. Nếu cần thiết thì có thể dùng các loại khí trơ như argon để có vết cắt chất lượng tốt hơn cũng như không làm cho chúng bị trở nên biến tính.
