Sử dụng ánh sáng - Công nghệ laser

by **QuocCuong** 26/08/09, 10:47 pm

Công nghệ laser đã chứng minh là một dụng cụ sản xuất có thể phát triển được. Thời gian cài đặt ngắn và thực sự không cần thiết sử dụng dụng cụ gia công rắn, giúp nó vượt qua các công nghệ gia công khác về mặt ứng dụng. Laser, là khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ kích thích, là một quá trình mà nhờ đó một vật liệu có thể bị cắt hoặc đánh dấu bằng cách sử dụng chùm tia laser dưới sự điều khiển của máy tính.

[You must be registered and logged in to see this image.]

Nhiều loại vật liệu đa dạng có thể bị cắt hoặc đánh dấu theo cách này mặc dù ngày nay, chúng có xu hướng chủ yếu là kim loại. Trong hầu hết các ứng dụng gia công kim loại, nhìn chung có hai loại laser được sử dụng. Một loại được gọi là YAG hoặc là yttrium aluminum garnet, và loại còn là CO2 hay còn gọi là cácbon oxit. Nhìn chung, CO2 là loại laser có hoạt tính mạnh hơn, và ứng dụng của nó chủ yếu dùng để cắt kim loại.

Cần chú ý rằng công nghệ laser có thể được sử dụng cho 3 ứng dụng khác nhau: cắt, hàn và đánh dấu. Trong ứng dụng cắt, các phần rất nhỏ của phôi gia công bị ăn mòn khỏi vật liệu chủ, thông qua các vụ nổ nhỏ, khi chùm tia laser đi qua, dẫn tới lượng quét bỏ kim loại rất nhanh. Tuy nhiên, khi năng lượng laser tập trung vào chi tiết ở dạng nhiệt, nó làm mềm dẻo chi tiết gia công, cho phép thực hiện quá trình hàn. Laser rất hiệu quả trong việc nối các kim loại không giống nhau, cần hay không cần hàn vật liệu, và chùm laser có thể được biến đổi để thâm nhập vào phôi ở độ sâu quy định.

Theo hướng này, độ sâu thâm nhập được điều khiển cũng cho phép tia laser được sử dụng trong đánh dấu chi tiết gia công. Quá trình đánh dấu nhìn chung được dùng cho khả năng tạo vết của chi tiết, các biểu tượng thương mại và cho các yêu cầu thông tin. Nhưng trong ứng dụng này, cũng như trong các ứng dụng hàn, laser YAG được ưa chuộng hơn là CO2 bởi nó hoạt động ở mức năng lượng thấp hơn, do nó sử dụng môi trường phát sáng khác. Vì thế, nó có khả năng điều khiển tinh hơn, và cường độ ra thấp hơn, tạo ra ít nhiệt hơn trong phôi.

Tuy nhiên, các ứng dụng mới với các máy laser đa trục, chuyên dụng dùng để cắt mép hoặc cải biến các bộ phận đã được hình thành, thường dùng cho các mẫu thử và các biến thể có dung tích nhỏ. Cũng có những máy khác được phát triển đặc biệt cho việc cắt ống của bất cứ hình dạng nào như hình tròn, oval hay chữ nhật. Sự phát triển của các máy này đã mở ra tiềm năng cho các chuỗi sản xuất mới được phát triển riêng biệt xung quanh quá trình, và người ta đoán trước rằng sẽ có các phát triển thú vị trong gia công ống.

Trong một từ - tốc độ

Lợi ích toàn diện của laser đối với khách hàng là khả năng xoay vòng. Nó đưa đến một trong những lợi ích quan trọng hơn của công nghệ laser, là thời gian và vì thế, tiết kiệm chi phí. Những tiết kiệm này thường đạt được mà không cần dụng cụ gia công rắn. Và bởi vì không cần phải chống lại áp lực dao cắt, các yêu cầu về dụng cụ gia công và gá kẹp được giảm rõ nét. Những đòi hỏi kẹp giữ chi tiết gia công được đơn giản hóa, cho phép một trình tự được cài đặt và chạy mà không cần thời gian sớm cần thiết cho sản xuất và lắp đặt các gá kẹp.

Điều này cho phép các nhà sản xuất kiểm soát kế hoạch sản xuất tốt hơn, và các cải tiến về lưu lượng này cũng có thể giúp giảm bớt mức dự trữ một cách rõ nét. Vì những lí do này, việc sử dụng laser trở nên phổ biến trong sản xuất nguyên mẫu, nơi mà các cải biến có thể được thực hiện ngay tức khắc và các mẫu được sản xuất trong vòng vài giờ.

[You must be registered and logged in to see this image.]

Laser, là khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ kích thích, là quá trình mà nhờ đó một vật liệu có thể bị cắt hoặc đánh dấu bằng cách sử dụng chùm tia laser dưới sự điều khiển của máy tính.

Việc tiết kiệm sử dụng vật liệu cũng là một lợi ích chính khác trong sử dụng công nghệ laser. Các bộ phận cắt laser, tùy vào hình dạng, có thể được lắp rất gần để đạt được sản lượng tối đa và vì thế chi phí thấp nhất. Điều này có thể đạt được bằng cách tải các chi tiết được tạo từ CAD và lập trình các máy cắt laser. Các mô hình toán học trên bộ xử lý máy tính gần như được tái tạo một cách chính xác trong quá trình tạo nguyên mẫu, sau đó được đưa vào dây chuyền sản xuất với độ chính xác thống kê vốn không thể thực hiện với các kỹ thuật gia công khác.

Trước tiên, điều này là do quá trình cắt bằng laser không gây ra ứng suất hoặc làm méo chi tiết do nhiệt. Nó để lại mép chi tiết sạch và loại trừ các hoạt động thứ cấp như là mài nhẵn. Điều này có thể xảy ra do các máy laser có khả năng tạo ra các xung sóng cực đại với dạng sóng hình chữ nhật, cho phép sản xuất các chi tiết với tốc độ cực lớn mà không phải hy sinh độ chính xác hoặc chất lượng mép ưu việt. Vì thế, chúng lý tưởng cho các vật liệu phôi mỏng vốn khó giữ trên các dụng cụ máy cắt kim loại thông thường.

Hơn thế nữa, chúng cung cấp tốc độ cực tốt cho việc cắt lỗ với các kích thước khác nhau, và cũng dùng cho các vết cắt phức tạp hoặc là các dấu trên bề mặt nhấp nhô, và lỗ đục và các mẫu lỗ với hầu hết các hình dạng và kích thước khác nhau có thể được cắt thường xuyên và có thể đoán trước được. Nó cung cấp cho khách hàng các sản phẩm được gia công ổn định vốn, trong hầu hết các trường hợp, có thể được kết hợp ngay tức khắc vào trong sản phẩm.

Nhưng trong nhiều trường hợp, bất cứ thiết bị thay thế quá trình cắt hoặc đánh dấu có thể, trong điều kiện tốt nhất, đắt hoặc, thỉnh thoảng, không thể thực hiện. Sự thật là người ta có thể sử dụng laser trong các quy trình chính xác rất cao với dung sai được đo ở micron, nhưng phần lớn sản phẩm đi qua xưởng có bản chất khá bình thường nên không thể yêu cầu dung sai cực nhỏ được. Tuy nhiên, chúng đang được sử dụng ngày càng nhiều trong các lĩnh vực như là hàng không và các ngành công nghiệp khác đòi hỏi công nghệ và độ chính xác cao.

Tính vạn năng của laser giúp nó phù hợp với các ứng dụng trong nhiều ngành công nghiệp đa dạng từ làm khuôn mẫu tới đóng tàu. Khả năng tạo ra các bán thành phẩm mà không đòi hỏi dụng cụ gia công phức tạp không những giảm rất thấp chi phí sản xuất các nguyên mẫu mà còn giảm thời gian cần thiết đi rất nhiều. Hơn thế nữa, độ hẹp rãnh của chùm tia laser có thể tạo điều kiện thuận tiện cho việc ghép các vật liệu khác mà trước đây có nghĩa là tốn rất nhiều công đoạn và phung phí nhiều vật liệu, vì vậy, nó giúp cho việc cải biến được thực hiện nhanh chóng và dễ dàng.

Thật ra, ngày nay nhiều chi tiết được sản xuất bằng cắt laser không thể thực hiện bằng các phương pháp khác hoặc nếu có thì chi phí cao đến mức không thể sản xuất được. Hiện nay, công nghệ cắt laser được sử dụng để tạo ra các quan niệm đột phá, đặc biệt với việc sử dụng uốn cong mềm. Đây là một quá trình mà các khe hở được cắt thành tiết diện để có thể uốn bằng tay.

Nói tóm lại, tốc độ đồng nghĩa với công nghệ laser. Nhìn chung, tốc độ cắt cao hơn của laser khiến chúng vượt trội đến nỗi sự chênh lệch thời gian giữa các kỹ thuật gia công khác không còn là yếu tố ảnh hưởng đến cách lập kế hoạch công việc. Điều cân nhắc chính là đưa công việc đến khách hàng trong thời gian ngắn nhất có thể. Điều đó thường có nghĩa là tìm cách dễ dàng nhất để thực hiện công việc, vốn càng ngày càng thiên về sử dụng laser.