Tìm hiểu công nghệ cắt laser Nhanh, chính xác, linh hoạt

Tìm hiểu công nghệ cắt laser: Nhanh, chính xác, linh hoạt

Share |

TAMHOA LASER là đơn vị hàng đầu tại Việt Nam chuyên cung cấp dịch vụ gia công cắt laser kim loại và phi kim với công nghệ hiện đại, đội ngũ kỹ sư giàu kinh nghiệm và hệ thống máy móc tiên tiến nhập khẩu từ châu Âu. Chúng tôi cam kết mang đến giải pháp gia công tối ưu, giúp khách hàng tiết kiệm chi phí, nâng cao hiệu quả sản xuất và đảm bảo chất lượng sản phẩm vượt trội. Với hơn 10 năm kinh nghiệm trong lĩnh vực, TAMHOA LASER đã phục vụ hàng ngàn dự án cho các ngành cơ khí, quảng cáo, điện tử và ô tô. Công nghệ cắt laser tại TAMHOA LASER không chỉ tập trung vào tốc độ và độ chính xác mà còn tích hợp tự động hóa để đáp ứng mọi yêu cầu phức tạp.

Công nghệ cắt laser đang trở thành giải pháp gia công kim loại và phi kim hiện đại hàng đầu, đáp ứng yêu cầu ngày càng cao về độ chính xác, tốc độ và tính linh hoạt. Với nguyên lý hoạt động dựa trên chùm tia laser hội tụ có năng lượng cực lớn, công nghệ này cho phép cắt, khắc và gia công trên nhiều loại vật liệu như thép, inox, nhôm, gỗ, nhựa… mà vẫn đảm bảo bề mặt sắc nét, ít bavia và gần như không cần gia công lại. Nhờ sự kết hợp với hệ thống CNC và tự động hóa, công nghệ cắt laser không chỉ mang lại lợi ích về hiệu quả sản xuất và tiết kiệm chi phí, mà còn tạo điều kiện để công nghệ này được triển khai linh hoạt trong nhiều lĩnh vực như gia công cơ khí, thiết kế quảng cáo, sản xuất linh kiện điện tử, chế tạo ô tô cùng nhiều ngành công nghiệp đa dạng khác.

1. Giới thiệu chung về công nghệ cắt laser

1.1. Công nghệ cắt laser là gì?

Công nghệ cắt laser là phương pháp gia công vật liệu sử dụng chùm tia laser có năng lượng tập trung cực cao, được hội tụ tại một điểm nhỏ trên bề mặt vật liệu. Khi năng lượng tập trung đạt ngưỡng, vật liệu tại vị trí đó sẽ bị nung chảy, bốc hơi hoặc cháy cục bộ, tạo thành đường cắt theo ý muốn. Điểm khác biệt lớn nhất so với các phương pháp cắt cơ học truyền thống là tia laser không tiếp xúc trực tiếp với vật liệu. Điều này giúp giảm hao mòn dụng cụ, hạn chế biến dạng cơ học và mang lại độ chính xác cực cao.

Ngày nay, công nghệ cắt laser không chỉ ứng dụng trong ngành cơ khí mà còn được sử dụng rộng rãi trong quảng cáo, điện tử, nội thất, hàng không và nhiều lĩnh vực công nghiệp khác. Tại TAMHOA LASER, chúng tôi áp dụng công nghệ này để cung cấp dịch vụ gia công nhanh chóng và chính xác cho khách hàng.

1.2. Nguyên lý hoạt động cơ bản của công nghệ cắt laser

Quy trình hoạt động của máy cắt laser có thể chia thành ba bước chính:

1. Phát tia laser: Nguồn phát laser (CO₂, Fiber hoặc YAG) tạo ra tia sáng đơn sắc có cường độ mạnh.
2. Hội tụ tia laser: Tia sáng được dẫn truyền qua hệ thống gương phản xạ hoặc cáp quang, sau đó hội tụ bằng thấu kính để tạo điểm hội tụ có kích thước rất nhỏ (thường chỉ từ 0.1 – 0.3 mm).
3. Tác động lên vật liệu: Năng lượng tại điểm hội tụ đủ để phá vỡ cấu trúc vật liệu. Khí hỗ trợ (O₂, N₂ hoặc khí nén) được thổi ra đồng thời để làm sạch rãnh cắt, tăng tốc độ cắt và ngăn oxi hóa.

Hệ thống CNC điều khiển chuyển động của đầu cắt hoặc bàn máy theo bản vẽ CAD/CAM, đảm bảo đường cắt đúng kích thước và hình dạng yêu cầu. TAMHOA LASER sử dụng hệ thống CNC tiên tiến để tối ưu hóa quy trình này.

1.3. Lịch sử hình thành và phát triển

• 1960: Tia laser đầu tiên được tạo ra bởi nhà vật lý Theodore Maiman tại Mỹ, mở ra kỷ nguyên mới trong ứng dụng quang học.
• 1970 – 1980: Công nghệ cắt laser bắt đầu được áp dụng trong gia công kim loại mỏng, chủ yếu ở lĩnh vực hàng không và chế tạo chính xác.
• 1990: Sự ra đời của CNC và phần mềm CAD/CAM giúp cắt laser tự động hóa hoàn toàn, nâng cao độ chính xác và tốc độ.
• 2008 đến nay: Công nghệ laser fiber phát triển mạnh, cho phép cắt kim loại dày, tiết kiệm điện năng, độ ổn định cao và chi phí vận hành thấp hơn so với laser CO₂.

Công nghệ laser trong nhiều ngành công nghiệp

Công nghệ laser trong nhiều ngành công nghiệp

2. Ưu điểm của công nghệ cắt laser

2.1. Độ chính xác và sắc nét cao

• Khái niệm & chỉ số kỹ thuật

  • Độ chính xác (accuracy): sai lệch giữa kích thước cắt và kích thước thiết kế; mục tiêu phổ biến ±0,05–0,1 mm với máy fiber đời mới.
  • Độ lặp lại (repeatability): khả năng cắt đi cắt lại cùng kích thước (±0,02–0,05 mm).
  • Độ rộng rãnh cắt (kerf): 0,1–0,5 mm tùy nozzle/lens/vật liệu.
  • HAZ – vùng ảnh hưởng nhiệt: thường rất nhỏ (≤0,2 mm với kim loại mỏng), giúp mép cắt mịn.

• Yếu tố quyết định độ sắc nét

  • Chất lượng tia (M² thấp), 2) Lựa chọn thấu kính (100/125/150 mm), 3) Tiêu điểm (focus) đặt “đúng lớp vật liệu”, 4) Điều khiển chiều cao tự động (capacitive sensor), 5) Độ cứng vững hệ cơ – backlash nhỏ.

• Thực hành tốt

  • Dùng nozzle nhỏ hơn cho vật liệu mỏng để thu hẹp kerf.
  • Đặt focus offset hơi âm (trong vật liệu 0,1–0,3 mm) khi cắt thép mỏng để mép đứng đẹp.
  • Sử dụng N₂ cho inox/nhôm để cho bề mặt sáng, không xỉ.

Tại TAMHOA LASER, chúng tôi đảm bảo độ chính xác cao nhờ sử dụng máy móc hiện đại và kiểm tra nghiêm ngặt.

2.2. Tốc độ gia công nhanh chóng

• Thành phần thời gian chu kỳ: thời gian di chuyển không cắt + thời gian đục lỗ (pierce) + thời gian cắt + đổi tấm/ra vào phôi.

• Ảnh hưởng chính: công suất nguồn, áp suất khí, quỹ đạo, look-ahead CNC, gia tốc trục.

• Gợi ý tối ưu

  • Dùng high-speed piercing và pierce reduction trên chi tiết mỏng.
  • Tối ưu đường chạy bằng common-line cutting (cắt dùng chung đường biên) để giảm di chuyển.
  • Nâng gia tốc trục nếu cơ khí cho phép (≥2–4 g) giúp rút ngắn thời gian góc/đoạn ngắn.

• Ví dụ điển hình (tham khảo khởi điểm)

  • Thép carbon 2 mm + N₂: 3.000–6.000 mm/phút (tùy công suất/điều kiện).
  • Inox 3 mm + N₂: 2.000–4.000 mm/phút.
  • Nhôm 2 mm + N₂/khí nén: 3.000–5.000 mm/phút. (Luôn chạy thử để khóa thông số phù hợp máy và vật liệu thực tế.)

Các loại vật liệu cắt bằng công nghệ cắt laser

Các loại vật liệu cắt bằng công nghệ cắt laser

2.3. Khả năng cắt được nhiều vật liệu khác nhau

• Kim loại: thép carbon, inox, nhôm, đồng, đồng thau (fiber xử lý tốt vật liệu phản xạ).

• Phi kim: gỗ, MDF, acrylic (mica), da, vải (CO₂ cho biên đẹp).

• Lưu ý an toàn: PVC và một số nhựa clo hóa không khuyến nghị vì sinh khí HCl ăn mòn/độc hại.

• Mẹo thông số theo nhóm vật liệu

  • Inox: dùng N₂ để tránh oxi hóa mép, bề mặt sáng.
  • Thép carbon dày: O₂ cho tốc độ đục phá cao, nhưng có lớp ô-xít—cần xử lý nếu hàn/sơn.
  • Nhôm/đồng: yêu cầu tia ổn định, anti–back reflection, ưu tiên N₂/khí nén khô.

TAMHOA LASER chuyên xử lý đa dạng vật liệu với công nghệ fiber và CO₂.

2.4. Tiết kiệm vật liệu và giảm phế phẩm

• Kỹ thuật nesting: xếp chi tiết sát (gap 0,5–1,0 mm), xoay theo hướng gân vật liệu, ưu tiên common-line cutting và bridge/micro-joint để hạn chế rơi phôi.
• Bù kerf & lead-in/out: thiết lập bù kerf chuẩn, dùng lead-in dạng cung/đường thẳng ở vùng phế liệu; lead-out ngắn để tránh vết đuôi.
• Quản lý tồn đầu tấm (remnant management): đánh dấu, đo và lưu kích thước tấm thừa trong phần mềm để tái sử dụng.
• Ví dụ hiệu quả: cải thiện nesting + common-line có thể giảm hao hụt 3–8%, hạ trực tiếp giá thành tấm.

2.5. Tự động hóa và tích hợp CNC

• Chuỗi số hóa: CAD → CAM (sinh đường cắt, lead-in/out, pierce) → CNC → MES/ERP (theo dõi tiến độ, truy xuất).
• Tính năng tự động hay gặp: thư viện điều kiện cắt theo vật liệu/độ dày, đổi nozzle tự động, chuyển đổi khí, căn chiều cao tự động, camera giám sát, mã vạch lệnh cắt.
• Lợi ích: giảm phụ thuộc tay nghề, đồng nhất chất lượng, phản hồi nhanh năng suất – phế phẩm theo thời gian thực.

Các loại laser phổ biến trên thị trường

Các loại laser phổ biến trên thị trường

3. Các loại công nghệ cắt laser phổ biến

3.1. Cắt laser CO₂

• Bước sóng ~10,6 μm – hấp thụ tốt ở phi kim, mép acrylic trong, đẹp.
• Công suất phổ biến: vài chục W (khắc) đến 2–6 kW (cắt tấm).
• Ưu điểm: biên cắt phi kim mịn, lỗ nhỏ sắc; giá máy cắt phi kim hợp lý.
• Nhược điểm: hiệu suất điện–quang thấp hơn fiber; bảo trì nhiều (canh gương, thấu kính, đường ống); kém vật liệu kim loại dày.
• Ứng dụng tiêu biểu: quảng cáo, nội thất phi kim, bao bì, mô hình.

3.2. Cắt laser Fiber

• Bước sóng ~1,06 μm – hấp thụ tốt ở kim loại, đặc biệt vật liệu phản xạ.
• Công suất phổ biến: 1–30 kW (thậm chí cao hơn).
• Ưu điểm: hiệu suất cao, tốc độ nhanh, cắt dày tốt, bảo trì thấp, tuổi thọ nguồn dài.
• Nhược điểm: biên phi kim không “trong” như CO₂; đầu tư ban đầu cao.
• Ứng dụng: cơ khí kim loại, ô tô, kết cấu thép, đóng tàu.

TAMHOA LASER chủ yếu sử dụng công nghệ fiber để đảm bảo hiệu quả cao cho các dự án kim loại.

3.3. Cắt laser YAG (Nd:YAG)

• Bước sóng 1,064 μm, thường làm việc xung (pulsed).
• Ưu điểm: linh hoạt cho khoan/khắc/vi gia công; dùng nhiều trong điện tử, khuôn mẫu.
• Nhược điểm: công suất cắt tấm hạn chế, tốc độ thấp hơn fiber; cần bảo trì nguồn tinh thể.
• Ứng dụng: vi lỗ, khắc số seri, cắt mỏng độ chính xác cao.

3.4. So sánh sự khác nhau giữa các công nghệ cắt laser

Gợi ý chọn:

• Tập trung phi kim (acrylic/MDF): CO₂.
• Kim loại đa dạng, dày/mỏng: Fiber.
• Vi gia công/khắc xung: YAG.

Ứng dụng công nghệ cắt laser

Ứng dụng công nghệ cắt laser

4. Ứng dụng của công nghệ cắt laser

4.1. Ngành cơ khí chế tạo

• Hạng mục điển hình: bản mã, tai treo, vách tủ điện, ống/ hộp (kết hợp máy cắt ống), chi tiết khuôn.
• Yêu cầu: dung sai ±0,1 mm, mép sạch để hàn; quản lý mã vạch linh kiện để truy xuất.
• Lợi ích: rút ngắn thời gian gia công, giảm dụng cụ cắt, xử lý mẫu nhanh.

4.2. Ngành quảng cáo và trang trí nội thất

• Vật liệu: acrylic, MDF, gỗ veneer, inox gương, đồng vàng.
• Kỹ thuật: inlay (cẩn ghép), living hinge (uốn cong bằng khe cắt), cạnh acrylic “bóng gương” với CO₂, chữ nổi inox sáng gương bằng fiber.
• Lưu ý: làm sạch keo/bảo vệ bề mặt, dùng N₂ cho inox để tránh ô-xít khi trưng bày.

4.3. Ngành điện tử và linh kiện chính xác

• Ứng dụng: stencil thép không gỉ cho hàn kem, cắt polyimide (Kapton), tấm mỏng 0,05–0,3 mm, lỗ micro.
• Yêu cầu: bavia ≈0, HAZ cực nhỏ, kiểm soát độ côn lỗ; dùng N₂/khí khô, thấu kính tiêu cự ngắn.
• Môi trường: thông gió – lọc bụi tốt; đôi khi cần phòng sạch.

4.4. Ngành ô tô, hàng không và tàu biển

• Hạng mục: tấm AHSS, boron steel, nhôm series 5xxx/6xxx; cắt biên sau dập, cắt lỗ gia cường.
• Giải pháp: cắt 3D/5 trục (robot), bám theo biên dập; yêu cầu chất lượng mối hàn sau cắt.
• Kiểm soát: truy xuất lô, mã vạch, kiểm định kích thước trên CMM, QA nghiêm ngặt.

TAMHOA LASER đã áp dụng thành công trong các ngành này cho nhiều đối tác lớn.

Quy trình áp dụng Công nghệ cắt laser

Quy trình áp dụng Công nghệ cắt laser

5. Quy trình cắt laser cơ bản

5.1. Chuẩn bị bản vẽ thiết kế trên CAD/CAM

• Quy chuẩn bản vẽ: đường khép kín, không trùng line; bo góc trong bằng bán kính ≥ kerf để tránh cháy mép.
• Lead-in/out: chọn kiểu line/arc; đặt trong vùng phế liệu; chiều dài 0,5–2,0 mm tùy độ dày.
• Pierce: giảm số điểm pierce; gom lỗ nhỏ để đục một lần nếu có thể.
• Nesting: đặt theo thớ vật liệu; phân vùng cắt “zig-zag” để phân tán nhiệt; dùng micro-joint cho chi tiết nhỏ.

5.2. Cài đặt thông số máy cắt laser

• Nhóm thông số chính:

  • Power (%/W), Speed (mm/phút), Gas type & pressure (bar), Focus offset (mm), Nozzle (φ1,0–2,0 mm), Frequency/Duty (nếu xung).

• Khởi điểm tham khảo (mời hiệu chỉnh theo máy/vật liệu)

  • Thép carbon 3 mm: O₂ 0,6–1,2 bar; 1,0–1,5 kW; 1.200–2.400 mm/phút; focus 0 đến −0,2 mm; nozzle φ1,2–1,5.
  • Inox 2 mm: N₂ 10–16 bar; 1,0–2,0 kW; 2.000–4.000 mm/phút; focus −0,1 đến −0,3 mm; nozzle φ1,2.
  • Nhôm 2 mm: N₂/khí nén 8–14 bar; 1,5–2,5 kW; 2.500–4.000 mm/phút; focus 0 đến −0,2 mm; nozzle φ1,4.

• Mẹo: khi thấy xỉ bám → tăng áp khí/giảm tốc; mép cháy đen → giảm O₂ hoặc chuyển N₂; rãnh quá rộng → giảm nozzle/điều chỉnh focus.

5.3. Tiến hành cắt và giám sát quá trình

• Quy trình:

  1. Kiểm tra thấu kính/nozzle sạch & đồng tâm, 2) Calib cảm biến chiều cao, 3) Chạy test đường thẳng/lỗ nhỏ, 4) Cắt chính thức.

• Giám sát: tiếng kêu bất thường, tia/bụi lửa, xỉ bám, cong vênh; xem camera vùng cắt (nếu có).

• Phòng sự cố: dùng breakaway head chống va chạm; cài collision detection; giữ phôi bằng nam châm/kẹp nếu tấm cong.

5.4. Hoàn thiện, làm sạch và kiểm tra sản phẩm

• Xử lý mép: cạo xỉ, mài bavia (đĩa flap/ máy mài bavia), đánh bóng inox nếu hiển thị bề mặt.
• Xử lý hóa học: tẩy ô-xít mép cắt thép carbon nếu đem hàn/sơn; thụ động hóa inox (passivation) cho yêu cầu chống gỉ.
• Kiểm tra: kích thước (thước cặp/CMM), vuông góc mép, độ nhám biên; lưu kết quả QC kèm lô vật liệu.

Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng cắt laser

Các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng cắt laser

6. Yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng cắt

6.1. Công suất và bước sóng laser

• Công suất: quyết định độ dày/tốc độ; tăng công suất cho cắt dày nhưng chú ý HAZ & độ côn.
• Bước sóng: ~1 μm (fiber/YAG) hấp thụ tốt ở kim loại → cắt đồng/nhôm hiệu quả hơn CO₂ (10,6 μm).
• Thực hành: chọn nguồn tương xứng dải độ dày mục tiêu (ví dụ cắt thép 16–20 mm ổn định thường cần ≥6–8 kW).

6.2. Tốc độ cắt và khoảng cách tiêu điểm

• Tốc độ: quá nhanh → đứt đoạn, xỉ bắn; quá chậm → cháy mép, kerf rộng.
• Tiêu điểm (focus): đặt trong/nhích dưới bề mặt vật liệu với kim loại tấm mỏng; dày hơn có thể cần “dời” focus vào sâu để thổi xỉ hiệu quả.
• Nozzle standoff: 0,5–1,5 mm; quá xa → mất áp khí, quá gần → dễ va chạm/xâm thực bề mặt.

6.3. Chất lượng vật liệu và độ dày tấm

• Bề mặt: gỉ, dầu, sơn → làm xấu mép, bám xỉ; nên làm sạch trước.
• Độ dày: càng dày càng cần áp khí cao, nozzle lớn, power cao; chú ý biến dạng nhiệt.
• Cấu trúc vật liệu: nhôm đúc/đồng thau có thành phần khác nhau dễ phản xạ—dùng đầu cắt chống phản xạ, lens bảo vệ sạch.

6.4. Kinh nghiệm vận hành máy

• Checklist trước ca: thấu kính sạch, nozzle chuẩn tâm, test chiều cao, kiểm rò rỉ khí, kiểm nước làm mát.

• Xử lý lỗi nhanh:

  • Xỉ nhiều → tăng áp khí/giảm tốc/điều chỉnh focus.
  • Mép cháy đen → giảm O₂/chuyển N₂; tối ưu lead-out.
  • Đục lỗ khó → thêm pre-pierce, tăng áp khí tại pierce, dùng pulse piercing.

• Bảo trì định kỳ: thay kính bảo vệ, căn tâm nozzle, kiểm tra lọc khí/nước, cân chỉnh trục.

Ứng dụng Robot Cắt Laser

Ứng dụng Robot Cắt Laser

7. Xu hướng phát triển

7.1. Tích hợp AI và IoT trong điều khiển máy cắt

• AI: tự động chọn thông số theo vật liệu/độ dày, nhận diện xỉ để điều chỉnh tốc/áp khí/tiêu điểm theo thời gian thực.
• IoT: giám sát từ xa (nhiệt, công suất, áp lực, rung), cảnh báo sớm (predictive maintenance).
• Lợi ích: giảm phế phẩm, rút ngắn thời gian set-up, tăng OEE; dữ liệu phục vụ cải tiến liên tục.

TAMHOA LASER đang áp dụng AI để nâng cao hiệu quả dịch vụ.

7.2. Tối ưu năng lượng và thân thiện môi trường

• Nguồn fiber hiệu suất cao giảm tiêu thụ điện; eco-piercing rút ngắn đục lỗ.
• Tối ưu khí: chuyển N₂ → khí nén khô cho thép carbon mỏng (khi yêu cầu bề mặt cho phép) để giảm chi phí; dùng gas saver.
• Xử lý khói bụi: hệ lọc HEPA/than hoạt tính; quản lý phế thải theo chuẩn an toàn lao động.

7.3. Cắt 3D và gia công vật liệu mới

• Cắt 5 trục/robot: xử lý biên chi tiết dập/hydroform, cắt lỗ trên biên cong, chi tiết composite.
• Vật liệu mới: composite CFRP, gốm kỹ thuật, thủy tinh – cần xung siêu ngắn (ps/fs) hoặc laser dẫn nước để giảm nứt vi mô.
• Kết hợp công nghệ: in 3D kim loại + cắt/tinh chỉnh bằng laser trong một chuỗi tích hợp.

Ứng dụng laser cắt ông trong ngành nội thất

Ứng dụng laser cắt ông trong ngành nội thất

8. Kết luận

8.1. Tóm tắt lợi ích nổi bật của công nghệ cắt laser

• Độ chính xác cao, mép cắt mịn, HAZ nhỏ → giảm gia công sau cắt.
• Tốc độ nhanh, linh hoạt mẫu mã → rút ngắn lead time, phù hợp sản xuất tinh gọn.
• Xử lý nhiều vật liệu/độ dày → mở rộng dải sản phẩm.
• Tự động hóa – tích hợp số → kiểm soát chất lượng, giảm phụ thuộc tay nghề.
• Tối ưu vật liệu, giảm phế phẩm → hạ giá thành, tăng biên lợi nhuận.

8.2. Tiềm năng ứng dụng rộng rãi công nghệ cắt laser trong tương lai

• Smart factory: AI+IoT biến máy cắt laser thành “thiết bị biết tự tối ưu”, kết nối MES/ERP toàn nhà máy.
• Công nghệ nguồn: công suất cao hơn, chùm tia chất lượng tốt hơn, năng lượng/chi phí trên mỗi mét cắt tiếp tục giảm.
• Vật liệu & hình học mới: cắt 3D phức tạp, vật liệu tiên tiến (composite, gốm, siêu hợp kim) cho hàng không–y tế–ô tô điện.
• Bền vững: quy trình xanh hơn nhờ tiết kiệm điện, khí, và hệ lọc hiệu quả—đáp ứng tiêu chuẩn môi trường ngày càng nghiêm ngặt.

Công Ty TNHH Kỹ Thuật Tam Hòa:
Địa chỉ Nhà Máy : KCN Quế Võ 2, Phường Đào Viên, tỉnh Bắc Ninh
Chi Nhánh Miền Nam : 601 Trường Chinh, Phường Đông Hưng Thuận, Thành phố Hồ Chí Minh,
Holine: 0948240946 / 0968963732
Điện thoại/ Fax 0222-3634 129/ 3634 130
MST 23008869897
Web: tamhoaseamless.com
Email : tamhoaseamless@gmail.com

Tác giả : Admin - Nguồn : TAM HÒA