Nguyên lý hoạt động
Chùm tia laser được hội tụ qua hệ thống thấu kính xuống một điểm cực nhỏ trên bề mặt vật liệu, tạo mật độ năng lượng đủ cao để nóng chảy hoặc bốc hơi kim loại tại đó. Đồng thời, khí hỗ trợ — thường là oxy hoặc nitơ — được thổi đồng trục qua đầu cắt với áp suất phù hợp, vừa đẩy vật liệu nóng chảy ra khỏi rãnh cắt, vừa làm mát khu vực lân cận. Đầu cắt di chuyển theo biên dạng lập trình trên máy CNC, tạo ra đường cắt liên tục với vùng ảnh hưởng nhiệt hẹp và mép cắt gần như không cần gia công thêm.
Khí oxy phản ứng nhiệt hóa với thép carbon, bổ sung nhiệt và tăng tốc độ cắt nhưng để lại lớp oxit mép. Khí nitơ cho mép sáng, không oxit, phù hợp với inox và nhôm khi yêu cầu chất lượng bề mặt cao.
Phân loại theo nguồn laser
- Laser CO₂: nguồn khí, bước sóng dài, hấp thụ tốt trên vật liệu phi kim loại như gỗ, acrylic, da. Với kim loại vẫn dùng được nhưng hiệu suất truyền dẫn thấp hơn fiber.
- Laser fiber: nguồn rắn dùng sợi quang khuếch đại, bước sóng ngắn, hấp thụ vượt trội trên kim loại. Tiêu thụ điện thấp, bảo trì ít, hiện chiếm phần lớn máy cắt kim loại mới trong ngành.
- Laser disk/diode: phổ biến hơn trong hàn và xử lý bề mặt, ít gặp trong cắt tấm công nghiệp phổ thông.
Lưu ý khi lựa chọn và sử dụng
Độ dày vật liệu là yếu tố quyết định chọn công suất nguồn laser. Tấm mỏng cắt tốt ở tốc độ cao; tấm dày đòi hỏi tốc độ chậm hơn và chú ý nhiều hơn đến chế độ khí hỗ trợ để giữ mép đều.
Vật liệu có độ phản xạ cao như đồng và nhôm nguyên chất dễ gây phản hồi ngược về đầu laser, đặc biệt với nguồn CO₂ — cần thiết bị có khả năng chống phản xạ hoặc dùng máy fiber công suất phù hợp.
Tiêu cự đầu cắt phải được hiệu chỉnh chính xác theo độ dày tấm; sai lệch tiêu cự là nguyên nhân phổ biến gây vát mép, bavia hoặc không cắt xuyên. Bề mặt phôi cần sạch, không gỉ nặng hay sơn dày vì lớp phủ bất thường làm mất ổn định quá trình cắt và ảnh hưởng chất lượng mép.