Laser Fiber là gì? Phân biệt cắt laser Fiber, laser CO2 và laser Nd-YAG

Công nghệ gia công ứng dụng năng lượng tia Laser được chia ra làm 3 loại bao gồm Laser chất khí đại diện là Laser CO2, Laser chất rắn đại diện như Laser Nd-YAG, hay mới đây nhất và hiện đang rất được thị trường ưa chuộng, đó là Laser Fiber (Laser sợi quang), và loại thứ ba là Laser chất lỏng với đại diện điển hình là Laser diode bán dẫn. Trong bài viết này, Inox CITA cung cấp một số thông tin về cắt laser fiber là gì? Sự khác nhau giữa 3 loại laser và địa chỉ uy tín gia công kim loại tấm bằng máy cắt laser fiber.

Laser Fiber là gì? Nguyên tắc hoạt động

Laser fiber là gì?

Laser fiber hay còn gọi là laser sợi quang, là một biến thể của laser thể rắn, được hình thành bằng chùm tia laser được khuếch tán trong một đường sợi quang thủy tinh pha tạp với một số kim loại đất hiếm như ytterbium, erbium, dysprosium, neodymium.

Laser sợi quang (Laser Fiber) là một trong những công nghệ “đột phá” nhất được giới thiệu trên thị trường ngành gia công kim loại kể từ khi Laser CO2 lần đầu tiên được giới thiệu để cắt kim loại tấm vào những năm 1980.

Công nghệ cắt Laser sợi quang được coi là một sự thay đổi mang tính đột phá và mang tính “cách mạng” vì nó đã tác động đến toàn bộ hiện trạng trong chế tạo kim loại tấm. Và những cơ hội rất dễ thành hiện thực.

Nguyên tắc hoạt động

Tia Laser sợi quang được tạo ra bên trong một sợi thủy tinh pha tạp linh hoạt, thường dài từ 10–30 feet và đường kính từ 10 đến 50μm. Ytterbium được sử dụng làm nguyên tố pha tạp vì nó mang lại hiệu quả chuyển đổi tốt và bước sóng đầu ra gần 1μm, phù hợp với các thành phần phân phối Laser hiện có.

Tia Laser được tạo ra hoàn toàn bên trong một sợi quang, do đó không cần căn chỉnh môi trường với gương khoang, cũng như không cần thiết phải duy trì quang học và căn chỉnh như với Laser Nd: YAG xung. Quá trình tạo vỏ rất hiệu quả, có nghĩa là Laser sợi quang có thể rất nhỏ, mức độ tập trung cao, và được làm mát bằng khí bảo vệ nên mang lại hiệu quả cao trong gia công cắt bằng Laser.

Chính vì vậy nên đặc điểm độc đáo của Laser sợi quang chính là khả năng lấy nét, phạm vi & chất lượng chùm tia, có thể được điều chỉnh cho phù hợp với từng ứng dụng gia công. Hai đầu của phổ chất lượng chùm là chế độ đơn mode và đa mode. Chế độ đơn mode được xác định bởi chất lượng chùm tia hoặc M2 < 1,2, trong khi chế độ đa chế độ nói chung là trên M2 > 2. Chế độ xác định mức độ tập trung của tia Laser và phân bố mật độ công suất trên tia Laser.

Những ưu điểm của công nghệ cắt laser fiber

Ra đời sau các loại hình gia công khác, công nghệ cắt bằng Laser sợi quang đã khắc phục được khá nhiều các nhược điểm của các phương pháp gia công laser trước đó. Cải tiến nhiều về chất lượng và hiệu quả trong gia công cắt bằng laser thép không gỉ, đáp ứng hơn nhu cầu của thị trường.

• Chùm tia thẳng và nhỏ do Laser sợi quang tạo ra nó nằm trong lõi, cũng nhờ đó khả năng lấy nét, đánh dấu mục tiêu dễ dàng hơn, chính xác hơn
• Dễ căn chỉnh và kiểm soát hơn, khắc phục rất tốt tình trạng nhiễu tia hay tổn thương biến dạng nhiệt do sự rung lắc hay bất kỳ tác động nào trong quá trình thiết bị hoạt động
• Công suất đầu ra cao hơn
• Loại bỏ được sự biến dạng nhiệt của đường dẫn quang, nhờ đó tạo ra chất lượng chùm tia cao hơn, hạn chế nhiễu xạ
• Thiết kế gọn hơn so với các loại hình thiết bị gia công cắt bằng laser rắn hoặc khí công suất tương đương khác
• Ổn định hơn, tuổi thọ thiết bị cao hơn
• Độ rộng Kerf nhỏ hơn, tốc độ cắt nhanh hơn, và sạch hơn nhờ kết hợp hệ thống khí hỗ trợ làm việc hiệu quả, hạn chế xỉ do nguyên liệu bị nóng chảy và ôxi hóa nhiệt.

Máy cắt sử dụng công nghệ laser fiber

Trong ngành cơ khí, nhu cầu gia công sản xuất các sản phẩm công nghiệp rất cao và đa dạng. Yêu cầu ngày càng cao đối với các sản phẩm đòi hỏi độ chính xác cũng như tính thẩm mỹ cao. Việc đẩy mạnh nghiên cứu phát triển khoa học công nghệ chính là một phương pháp nhằm cải thiện tối đa hoạt động gia công cơ khí. Tốc độ ngày càng cao, độ chính xác được cải thiện, đồng thời tính thẩm mỹ cũng dần tiến tới sự hoàn hảo.

Laser sợi quang là một công nghệ mới trong hoạt động gia công cắt Laser inox, hiện các sản phẩm Inox gia công cắt bằng máy sử dụng công nghệ Laser đang được sử dụng rộng rãi trong rất nhiều ngành công nghiệp trên khắp thế giới. Nó yêu cầu nguồn năng lượng cao hơn do độ cứng và hệ số phản xạ của loại nguyên liệu này rất cao. Vì vậy, sợi quang được ưa chuộng sử dụng rộng rãi nhất hiện nay trong gia công cắt, khắc kim loại, thép không gỉ. Sản phẩm là những chi tiết máy đòi hỏi sự chính xác cao, hay những bộ phận (parts) để lắp đặt trong các thiết bị điện tử hiện đại, cũng như những chi tiết nhằm trang trí cho các công trình hiện đại.

 

Phân biệt công nghệ cắt laser Fiber, laser CO2 và Nd-YAG

Laser sợi quang đại diện cho một bước nhảy vọt đáng kể, vượt xa các công nghệ trước đó, như các hệ thống diode được bơm đầu tiên, hoặc với các phương pháp gia công được ra đời trước đó như Laser chất khí (Laser CO2), hay một loại Laser chất rắn cùng loại là Laser Nd-YAG,…

Công nghệ cắt Laser CO2

Laser CO2 là dạng công nghệ Laser chất khí, với chất khuếch tán là hợp chất khí Carbon Dioxide. Thiết bị máy cắt laser CO2 là một hệ thống các thấu kính và gương phản chiếu dẫn truyền tia Laser.

Công nghệ cắt Laser Fiber

Laser Fiber là dạng công nghệ Laser chất rắn, chùm tia laser được khuếch tán trong một đường sợi quang thủy tinh pha tạp với một số kim loại đất hiếm. Công nghệ này được phát triển dựa trên cơ sở công nghệ Laser chất rắn đã được ra đời trước đó là Laser Nd-YAG. Tia laser nằm trong lõi sợi quang nên công nghệ này khắc phục được một số vấn đề phát sinh do sự nhiễu xạ so với thiết bị cắt laser CO2.

Công nghệ cắt Laser Nd-YAG

Laser Nd-YAG là dạng công nghệ cắt Laser tinh thể trạng thái rắn. Nguồn Laser sử dụng hoạt chất là Yttrium Aluminium Garnet (YAG) cộng thêm 2-5% kim loại đất hiếm Neodymium (Nd)

• Bước sóng của loại máy cắt Laser Nd-YAG thích hợp để ứng dụng khắc ký mã hiệu trên chất liệu kim loại, nhựa.
• Ưu điểm của máy khắc Laser Nd-YAG là có thể phát ở chế độ xung và chế độ liên tục, công suất lên đến hàng trăm Megawatts. Tuy nhiên hiệu suất sử dụng năng lượng thấp dưới 5%, phổ phản xạ rộng với nhiều bước sóng, vì thế độ đơn sắc hay mức độ tập trung của dòng Laser Nd-YAG thường không cao.
• Máy Laser nguồn tinh thể Nd-YAG được sử dụng để gia công cắt khắc trên các chất liệu kim loại, kim loại mạ, sơn tĩnh điện và các món đồ gốm sứ.