Cách chọn đầu cắt laser phù hợp?

Tập trung vào điểm then chốt—Lõi bị bỏ qua trong quy trình

Một cảnh tượng quen thuộc trong xưởng: một kỹ thuật viên cau mày nhìn màn hình thông số—"Áp suất khí, tốc độ, công suất—tất cả đều không đổi. Tại sao hôm qua cắt đẹp mà hôm nay lại thô?" Vấn đề thường không nằm ở hệ thống điều khiển phức tạp, mà ở bộ phận nhỏ bé chỉ vài đô la này, thường bị coi là một "vật tiêu hao" đơn thuần— đầu cắt laser .

Vòi phun là cơ cấu chấp hành "milimet cuối cùng" của quá trình cắt laser, chuyển đổi các thông số khí thành lực cắt thực tế. Sự khác biệt giữa một vòi phun xuất sắc và một vòi phun thông thường quyết định chất lượng cắt ở cấp độ vi mô. Nó kiểm soát chính xác hình dạng, áp suất và hướng dòng khí. Bất kỳ hao mòn nhỏ nào hoặc lựa chọn không phù hợp đều dẫn trực tiếp đến các vạch sọc không đều trên bề mặt cắt, tăng ba via, hoặc giảm mạnh tuổi thọ thấu kính (HOẶC CỬA SỔ BẢO VỆ). Việc bỏ qua lựa chọn và bảo trì vòi phun giống như việc sử dụng lốp xe kém chất lượng trên một chiếc xe đua hàng đầu—dù có bao nhiêu công suất đi nữa cũng không thể hiện được hiệu suất vượt trội.

Hiểu về vòi phun—Hơn cả một "đầu đồng"

Tại cốt lõi, một đầu phun cắt laser đóng vai trò là cổng cuối cùng, chính xác cho khí hỗ trợ. Nhiệm vụ cơ bản của nó gồm ba mục đích: loại bỏ xỉ nóng chảy một cách hiệu quả, bảo vệ thấu kính tập trung một cách đáng tin cậy, và kiểm soát chất lượng cũng như đặc tính của mép cắt. Nó thực hiện điều này bằng cách kiểm soát chặt chẽ vận tốc, hình dạng và phân bố áp suất của dòng khí được hướng vào khe cắt. Việc lựa chọn vòi phun phù hợp không chỉ đơn thuần là vấn đề kích cỡ; mà là lựa chọn "dao mổ khí" tối ưu cho vật liệu và yêu cầu chất lượng cụ thể của bạn.

1. Vòi phun tiêu chuẩn một lớp: Giải pháp chủ lực cho hiệu suất

Vòi phun một lớp, đặc trưng bởi thiết kế kênh đơn giản hình nón hoặc hình trụ, hoạt động theo nguyên lý trực tiếp: khí áp suất cao được tăng tốc và phun ra qua một lỗ duy nhất.

Hình học bên trong hình nón cho các ứng dụng cắt áp suất cao, vật liệu phi sắt sử dụng nitơ, không khí hoặc argon

Hình học bên trong hình trụ cho các ứng dụng cắt thép carbon áp suất thấp bằng khí oxy.

Loại bỏ xỉ: Tạo ra dòng khí tốc độ cao và tập trung. Dòng khí này hiệu quả trong việc cắt và thổi vật liệu nóng chảy xuống dưới qua khe cắt. Đối với các vật liệu như thép carbon, nơi quá trình cắt dựa trên phản ứng tỏa nhiệt (cắt bằng oxy), dòng khí mạnh này rất tốt trong việc làm sạch xỉ oxit sắt nhớt.

Bảo vệ thấu kính: Cơ chế bảo vệ chủ yếu dựa trên áp suất dương và dòng chảy định hướng. Dòng khí tốc độ cao thoát ra từ đầu phun tạo ra vùng áp suất giúp đẩy văng các tia bắn lên trên. Tuy nhiên, do dòng khí lan tỏa hơn nên lớp bảo vệ này kém tập trung hơn so với đầu phun hai lớp.

Điều khiển mép cắt: Dòng khí ảnh hưởng đến mép cắt bằng cách làm nguội và tác động đến động lực học chất lỏng của vũng nóng chảy. Thông thường, nó tạo ra đường cắt tốt và có chức năng sử dụng cao. Tuy nhiên, do khuếch tán khí lớn hơn, việc duy trì môi trường áp suất cao hoàn toàn ổn định ở đáy rãnh cắt sâu (trong vật liệu dày) hoặc đạt được bề mặt không oxy hóa trên thép không gỉ sẽ khó khăn hơn.

Phù hợp nhất cho: Đầu phun này là lựa chọn kinh tế và bền bỉ để cắt oxy thép cacbon (đặc biệt trên 3mm khi lượng xỉ lớn) và cắt bằng không khí nén các phi kim hoặc kim loại trang trí mỏng. Nó vượt trội trong các ứng dụng mà tốc độ cắt và chi phí vận hành được ưu tiên hơn là yêu cầu một mép cắt hoàn toàn nhẵn, không bị oxy hóa.

3. Đầu phun độ chính xác cao hai lớp: Người bảo vệ chất lượng

Vòi phun hai lớp là một giải pháp kỹ thuật cho độ chính xác cao, với thiết kế kênh kép đồng trục. Kênh bên trong cung cấp khí cắt áp suất cao chính (ví dụ: khí Nitơ độ tinh khiết cao), trong khi kênh bên ngoài phun khí bảo vệ thứ cấp (thường là không khí hoặc nitơ) ở áp suất thấp hơn.

Loại bỏ xỉ & Chất lượng mép cắt: Mấu chốt nằm ở hiệu ứng "màn khí". Vòng khí bên ngoài hoạt động như một lớp vỏ bọc, định hướng và tập trung luồng khí cắt tốc độ cao bên trong thành một tia đồng nhất, dài hơn và ổn định hơn. Điều này duy trì áp suất động cao xuống đáy vết cắt, dẫn đến khả năng đẩy xỉ vượt trội—đặc biệt đối với phần kim loại nóng chảy dính trong thép không gỉ hoặc nhôm—và cho phép tạo ra mép cắt sạch, không xỉ, thường sáng bóng (không oxy hóa) và có độ thẳng đứng tuyệt vời.

Bảo vệ ống kính: Đây là điểm nổi bật của thiết kế hai lớp. Lớp khí bên ngoài tạo thành một rào cản ổn định, đồng tâm, chủ động cách ly ống kính khỏi các tia bắn tung tóe và chùm plasma. Nó giảm đáng kể lượng chất gây nhiễm bẩn tiếp xúc với cửa sổ bảo vệ, kéo dài tuổi thọ ống kính gấp nhiều lần so với các đầu phun một lớp. Điều này đặc biệt quan trọng khi cắt các vật liệu có độ phản xạ cao (như đồng hoặc đồng thau), nơi ánh sáng phản xạ mạnh có thể làm hư hại các bộ phận.

Ổn định quá trình: Khí bao phủ cũng góp phần ổn định quá trình cắt bằng cách cách nhiệt đầu phun khỏi hiện tượng phản hồi nhiệt độ cực cao từ khe cắt, ngăn ngừa hiện tượng nóng lên và mài mòn sớm.

Cần thiết cho: Vòi phun này rất quan trọng trong việc cắt bề mặt sáng bằng khí nitơ đối với thép không gỉ và hợp kim nhôm, nơi việc duy trì môi trường trơ, áp suất cao trong khe cắt là điều bắt buộc. Đây cũng là lựa chọn được khuyến nghị mạnh mẽ khi cắt các vật liệu có độ phản xạ cao và cho mọi ứng dụng đòi hỏi độ nhẵn, vuông góc và độ đồng nhất ở mép cắt ở mức cao nhất.

Hai thông số quyết định để lựa chọn vòi phun

Thông số một: Caliber — Lớn hơn không có nghĩa là tốt hơn; Phù hợp mới là then chốt .

Việc chọn lỗ phun là sự cân bằng giữa động lực học khí và nhiệt động lực học vật liệu. Một quan niệm sai lầm phổ biến là nghĩ rằng lỗ có đường kính lớn có thể "xử lý mọi thứ". Trên thực tế, việc sử dụng vòi phun Φ3.0mm để cắt tấm kim loại mỏng 1mm sẽ dẫn đến vận tốc khí quá thấp, gây ra khe cắt rộng và hiện tượng tấm bị quá nhiệt/biến dạng.

Khoảng cách chênh lệch – Sợi dây sống động "động" .

Khoảng cách chênh lệch vòi phun (H) là một trong những thông số quy trình được điều chỉnh thường xuyên nhất, ảnh hưởng trực tiếp đến áp suất khí trên bề mặt vật liệu và độ ổn định khi cắt. Nhưng đây mới chỉ là điểm khởi đầu. Cần phải điều chỉnh động trong quá trình cắt thực tế: tăng khoảng cách phù hợp khi cắt tấm dày để tạo không gian thoát xỉ; giảm khoảng cách (xuống tới 0,5*D) khi thực hiện cắt bề mặt sáng cho thép không gỉ nhằm duy trì bảo vệ khe cắt bằng khí áp suất cao.

Lựa chọn dựa trên nhiệm vụ cắt của bạn

Tình huống Một: Cắt thép các bon bằng khí oxy — Theo đuổi hiệu suất tối đa Raysoar HHS HHB series

Cắt tốc độ cao công suất lớn để đạt được bề mặt sáng bóng toàn phần bề mặt sáng cắt thép các bon bằng khí oxy . HHB dòng phù hợp với máy cắt laser sợi 6-8KW (Raysoar P/N LHAN02).

HHS dòng phù hợp hơn với máy cắt laser sợi 12-15KW (Raysoar P/N LXLN02/08 LHAN08).

Th dòng phù hợp với máy cắt laser sợi >20kW (Raysoar P/N LHAN07)

Trong trường hợp này, vòi phun đơn lớp tiết kiệm chi phí là lựa chọn hàng đầu. Để cắt ổn định các tấm trung bình đến dày (8-30mm), nếu bạn muốn tối ưu hóa thêm bề mặt cắt và giảm xỉ, hãy cân nhắc nâng cấp quy trình: sử dụng máy phát khí hỗn hợp Raysoar (ví dụ: hỗn hợp nitơ-oxy). Khí hỗn hợp tối ưu hóa phản ứng cháy, có khả năng cải thiện chất lượng trong khi vẫn cân bằng chi phí tổng thể thông qua tinh chỉnh thông số. Trong quá trình vận hành, quan sát hướng phun tia lửa là phương pháp chẩn đoán đơn giản và hiệu quả — lý tưởng nhất là tia lửa phun thẳng đứng xuống dưới.

Tình huống Hai: Cắt sáng bằng khí nitơ cho thép không gỉ — Hướng tới chất lượng hoàn hảo.  

ECU  Loạt Cắt tốc độ cao và tiết kiệm nhờ hai đường dẫn khí kép, cho phép cắt inox bằng khí nitơ với tốc độ cao, ổn định và kinh tế. (Raysoar P/N LHGN02)

Đây là tình huống khắt khe nhất về yêu cầu quy trình. Thứ nhất, bắt buộc phải sử dụng đầu phun hai lớp, vì đây là cơ sở vật lý để đạt được bề mặt sáng, không bị oxy hóa. Thứ hai, độ ổn định và độ tinh khiết của nguồn khí là yếu tố sống còn; nếu độ tinh khiết dưới 99,99% hoặc dao động áp suất quá lớn sẽ trực tiếp khiến bề mặt cắt bị đen. Máy phát khí nitơ độ tinh khiết cao Raysoar cung cấp nguồn khí liên tục và ổn định, tạo thành nền tảng đảm bảo chất lượng đồng đều trong hàng ngàn lần cắt. Trong tình huống này, khoảng cách giữa đầu phun và vật liệu nên thấp hơn thay vì cao hơn, và máy cắt cần có khả năng theo dõi ổn định tốt.

Tình huống Ba: Cắt bằng khí nén — Kiểm soát chi phí tổng thể  

BST Loạt Cắt một lớp tốc độ cao và tiết kiệm giúp cắt nhanh, ổn định và hiệu quả các loại thép không gỉ và hợp kim nhôm bằng khí nitơ. (Raysoar P/N LCTN03)

Đối với việc cắt các vật liệu phi kim loại hoặc kim loại mỏng trang trí, đầu phun tiêu chuẩn một lớp sử dụng khí nén là giải pháp kiểm soát chi phí. Tuy nhiên, rủi ro lớn nhất đến từ nước và dầu trong khí nén chưa xử lý, có thể làm bẩn thấu kính, thay đổi đặc tính cắt và làm hỏng đầu phun. Do đó, việc đầu tư vào hệ thống máy nén khí chuyên dụng cho cắt laser chuyên biệt (như giải pháp tích hợp Raysoar Pure Air Cutting) để đảm bảo khí khô và sạch là khoản đầu tư cần thiết nhằm tránh những tổn thất lớn hơn.

Tình huống Bốn :Thép carbon Hỗn hợp -khí Cắt — Theo đuổi hiệu suất và chất lượng tối ưu  

BST Loạt Cắt một lớp tốc độ cao và tiết kiệm giúp cắt nhanh, ổn định và hiệu quả các loại thép không gỉ và hợp kim nhôm bằng khí nitơ. (Raysoar P/N LCTN03)

Khi chọn vòi phun cho cắt khí hỗn hợp, mục đích chính là tăng cường độ tập trung của dòng khí, nâng cao tốc độ cắt và chất lượng bề mặt cắt; đồng thời giảm độ bám dính giữa vòi phun và xỉ, từ đó kéo dài tuổi thọ sử dụng. Nên sử dụng vòi phun Raysoar HCP (vòi phủ crom cứng).

Ưu tiên lựa chọn vòi phun Laval để tăng tốc độ dòng khí; vòi phun có lớp phủ chống bám dính.

Sử dụng, Bảo trì và Xử lý sự cố

Danh sách kiểm tra bảo trì hàng ngày trong ba phút

Việc bảo trì đơn giản thường xuyên có thể kéo dài đáng kể tuổi thọ vòi phun và đảm bảo độ ổn định khi cắt:

1. Kiểm tra thị giác và xúc giác trước ca làm việc: Kiểm tra xem lỗ vòi phun có tròn và nhẵn không; sờ để cảm nhận các cạnh sắc hay hư hỏng.

2. Vệ sinh sâu hàng tuần: Luôn sử dụng chốt làm sạch bằng đồng thau chuyên dụng để vệ sinh nhẹ nhàng. Tuyệt đối tránh dùng các vật cứng như dây sắt hoặc chốt thép có thể làm xước thành trong.

3. Hiệu chuẩn độ đồng tâm: Sử dụng dụng cụ căn chỉnh để hiệu chuẩn độ đồng tâm giữa tia laser và vòi phun. Đây là yếu tố cơ bản để đảm bảo tính đồng đều khi cắt.

Hướng dẫn khắc phục sự cố chính xác cho các vấn đề thường gặp

Khi gặp sự cố về chất lượng cắt, hãy thực hiện theo quy trình logic sau để chẩn đoán sự cố:

Bề mặt cắt thô ráp có vệt sọc chéo: Trước tiên, kiểm tra xem lỗ vòi phun có bị mài mòn thành hình ô-van hoặc có khuyết tật hay không — đây là nguyên nhân phổ biến nhất. Tiếp theo, xác minh khoảng cách giữa vòi phun và vật liệu có phù hợp không và kiểm tra lại độ đồng tâm. Nếu vấn đề vẫn tiếp diễn, hãy truy ngược về nguồn khí và kiểm tra tính ổn định của độ tinh khiết và áp suất khí.

Xỉ đáy nghiêm trọng: Trước tiên, xác nhận xem chỉ số đồng hồ áp suất có đáp ứng yêu cầu quy trình hay không và kiểm tra rò rỉ khí trong đường dẫn khí. Tiếp theo, đánh giá xem đường kính lỗ vòi phun hiện tại có quá nhỏ so với độ dày vật liệu hay không và thử tăng lên một cỡ. Cuối cùng, xem xét vấn đề có phải do năng lượng đầu vào không phù hợp gây ra bởi tốc độ quá chậm hoặc công suất không đủ, dựa trên trạng thái cắt.

Cháy vòi phun bất thường: Nếu cắt các vật liệu phản quang mạnh, trước tiên cần xác nhận xem có phải đã vô tình sử dụng vòi phun đơn lớp hay không. Tiếp theo, kiểm tra xem tia chùm có bị lệch tâm nghiêm trọng hay không và hiệu chuẩn lại đầu cắt. Trong trường hợp cắt bằng oxy, cũng cần kiểm tra xem độ tinh khiết của oxy có quá thấp hay không, vì sự cháy không hoàn toàn sẽ khiến nhiệt độ phản xạ ngược lên trên, làm mài mòn vòi phun.

Lựa chọn chính xác, kết quả ngay lập tức

Tóm lại, việc lựa chọn lý tưởng đầu phun cắt laser là một quá trình hệ thống nhằm lựa chọn chính xác nhất "giao diện khí nén" phù hợp với tổ hợp vật liệu, khí hỗ trợ và công suất laser đặc thù của bạn. Thành công phụ thuộc vào một quy trình lựa chọn rõ ràng gồm ba bước, giải quyết các biến số cốt lõi:

Loại: Quyết định nền tảng. Lựa chọn đầu tiên và quan trọng nhất của bạn là giữa đầu phun một lớp và đầu phun hai lớp. Quyết định này được xác định bởi loại vật liệu và mục tiêu chất lượng.

Chọn đầu phun một lớp để gia công thép cacbon bằng khí oxy hoặc vật liệu phi kim bằng không khí một cách hiệu quả về chi phí và tốc độ cao, khi ưu tiên hàng đầu là tốc độ cắt tối đa.

Đầu phun hai lớp là bắt buộc để đạt được đường cắt sáng, không bị oxy hóa trên thép không gỉ hoặc nhôm khi dùng khí nitơ, và rất cần thiết để xử lý an toàn và hiệu quả các kim loại phản quang mạnh như đồng. Đây là yếu tố nền tảng cho độ chính xác và bảo vệ thấu kính.

Caliber : Chìa khóa để tập trung năng lượng. Cỡ điều khiển vận tốc và thể tích dòng khí, ảnh hưởng trực tiếp đến mật độ năng lượng của vết cắt và khả năng loại bỏ xỉ.

Cỡ nhỏ (ví dụ: Φ1.0-1.5mm) tập trung năng lượng để tạo ra các rãnh cắt hẹp, sạch trên vật liệu mỏng (<3mm).

Cỡ trung bình (ví dụ: Φ2.0-2.5mm) mang lại sự cân bằng tốt nhất cho các vết cắt ổn định, chất lượng cao ở độ dày trung bình (3-10mm).

Cỡ lớn (ví dụ: Φ3.0-4.0mm) cung cấp dòng khí lưu lượng cao cần thiết để đẩy mạnh mẽ lớp xỉ ra khỏi các tấm vật liệu dày (>10mm).

Khoảng cách đứng: Bộ điều chỉnh tinh động học. Đây không phải là thông số chỉ cần thiết lập một lần rồi quên. Khoảng cách từ đầu phun đến bề mặt vật liệu cần được quản lý chủ động để duy trì áp suất khí tối ưu tại điểm cắt.

Nó yêu cầu điều chỉnh động dựa trên độ dày vật liệu và giai đoạn cắt — bắt đầu ở khoảng cách lớn hơn để đảm bảo an toàn, tối ưu hóa ở khoảng cách thấp hơn để đạt chất lượng trong quá trình cắt, và điều chỉnh phù hợp với các loại vật liệu khác nhau.

Việc kiểm soát chính xác ở đây chính là yếu tố biến một vết cắt tốt thành hoàn hảo, đảm bảo các cạnh cắt sạch và ngăn ngừa va chạm đầu phun.

Làm chủ ba trụ cột này—Loại, Đường kính và Chiều cao—sẽ giúp bạn giải quyết một cách hệ thống các vấn đề về chất lượng cắt và khai thác tối đa tiềm năng của máy móc.

Hợp tác cùng Raysoar: Từ Lựa chọn Chính xác đến Hiệu suất Đảm bảo

Khi chọn một đầu phun cắt laser về cơ bản là tìm ra "giao diện khí nén" phù hợp nhất cho vật liệu, khí và hệ thống năng lượng của bạn. Một phương pháp lựa chọn rõ ràng là rất quan trọng: trước tiên, xác định loại đơn lớp hay kép dựa trên tính chất vật liệu và yêu cầu chất lượng; tiếp theo, chọn đường kính lỗ phun tối ưu dựa trên độ dày vật liệu và mục tiêu cắt; cuối cùng, điều chỉnh tinh khoảng cách hở trong quá trình cắt động để tìm ra sự cân bằng giữa độ ổn định và hiệu quả.

Công ty TNHH Thiết bị Điện cơ Thượng Hải Raysoar (Raysoar) hiểu sâu sắc rằng kết quả cắt tuyệt vời bắt nguồn từ sự ổn định phối hợp của toàn bộ chuỗi quy trình, từ nguồn khí đến đầu phun. Chúng tôi không chỉ cung cấp các sản phẩm đầu phun chất lượng cao mà còn mang đến hỗ trợ chuyên nghiệp bao gồm các giải pháp nguồn khí ổn định (nitơ độ tinh khiết cao, khí hỗn hợp, không khí khô sạch) và tối ưu hóa quy trình tại chỗ, đảm bảo "milimét cuối cùng" trên thiết bị của bạn luôn hoạt động ở hiệu suất tối ưu.

Hãy để chuyên môn của chúng tôi bảo vệ sự hoàn hảo của "milimét cuối cùng" này cho bạn.
Tham quan https://www.raysoarlaser.com/để nhận chẩn đoán quy trình chuyên biệt và kế hoạch tối ưu hóa.