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.
Chọn công nghệ theo bài toán
- Bài toán: vật liệu dày, cần giữ mép đều → chọn công suất nguồn cao hơn tương ứng độ dày, chấp nhận tốc độ cắt chậm hơn và chú ý nhiều hơn tới chế độ khí hỗ trợ so với tấm mỏng.
- Bài toán: cắt vật liệu phản xạ cao (đồng, nhôm nguyên chất) → tránh nguồn CO₂ (dễ phản hồi ngược về đầu laser); ưu tiên máy fiber công suất phù hợp hoặc thiết bị có khả năng chống phản xạ.
- Bài toán: mép cắt bị vát, bavia hoặc không cắt xuyên → nguyên nhân phổ biến nhất là sai lệch tiêu cự đầu cắt — kiểm tra hiệu chỉnh tiêu cự đúng theo độ dày tấm trước khi nghi ngờ nguyên nhân khác.
- Bài toán: chất lượng cắt không ổn định dù thông số máy đúng → kiểm tra bề mặt phôi trước — gỉ nặng hoặc lớp sơn dày làm mất ổn định quá trình cắt và ảnh hưởng chất lượng mép, không phải lỗi máy.