Lasercó thể được sử dụng để cắt gỗ, và điều này đã được xác nhận rộng rãi về tính khả thi của quy trình và các ứng dụng thực tế. Cắt gỗ bằng laser về cơ bản dựa trên sự tương tác nhiệt giữa chùm tia laser mật độ năng lượng cao và vật liệu gỗ, gây ra sự phân hủy nhiệt, cacbon hóa và bay hơi, từ đó đạt được sự phân tách và cắt vật liệu.
1. Nguyên tắc cơ bản của cắt gỗ bằng laser
Sau khi được hội tụ, chùm tia laser tạo thành một điểm có mật độ năng lượng cao trên bề mặt gỗ. Xenlulo, hemicellulose và lignin trong gỗ nhanh chóng phân hủy và trải qua các phản ứng bay hơi ở nhiệt độ cao. Trong quá trình cắt, khí phụ trợ thường được sử dụng để loại bỏ cặn cacbon hóa và ổn định đường cắt. Cắt laser là một phương pháp gia công không tiếp xúc và không liên quan đến sự mài mòn của dụng cụ cơ khí.
2. Các loại laser phù hợp để cắt gỗ
Laser CO₂
Laser CO₂ có bước sóng 10,6 μm. Gỗ thể hiện tốc độ hấp thụ cao ở bước sóng này, làm cho laser CO₂ trở thành loại laser được sử dụng rộng rãi nhất để cắt gỗ. Chúng phù hợp với gỗ đặc, ván ép, MDF và vật liệu composite từ gỗ. Hiệu quả cắt cao và sự hình thành cạnh ổn định.
Laser sợi quang
Laser sợi quang có bước sóng khoảng 1,06 μm. Gỗ có tốc độ hấp thụ tương đối thấp ở bước sóng này, vì vậy laser sợi quang thường không phải là lựa chọn đầu tiên để cắt gỗ. Chúng chủ yếu được sử dụng cho các tấm gỗ mỏng hoặc các ứng dụng đánh dấu trong điều kiện công suất thấp hoặc quy trình đặc biệt. Chất lượng và độ ổn định khi cắt kém hơn so với laser CO₂.
3. Đặc điểm quy trình của cắt gỗ bằng laser
Đường cắt hẹp và độ chính xác gia công cao, phù hợp với các đường viền phức tạp và các hoa văn tinh xảo.
Một mức độ cacbon hóa nhất định xảy ra ở cạnh cắt; sự sẫm màu là kết quả bình thường của quá trình xử lý nhiệt.
Vùng bị ảnh hưởng nhiệt tương đối tập trung, không có biến dạng ứng suất cơ học đáng kể.
Tốc độ cắt bị ảnh hưởng mạnh mẽ bởi độ dày, mật độ, độ ẩm của gỗ và công suất laser.
4. Các yếu tố chính ảnh hưởng đến hiệu suất cắt
Loại gỗ: Sự khác biệt về mật độ và cấu trúc sợi yêu cầu sự kết hợp thông số riêng lẻ.
Độ ẩm: Độ ẩm cao làm giảm hiệu quả cắt và tăng nguy cơ cacbon hóa và cháy xém.
Công suất laser và vị trí tiêu điểm: Công suất không đủ có thể dẫn đến cắt không hoàn toàn, trong khi tiêu điểm không chính xác ảnh hưởng đến chất lượng đường cắt.
Áp suất khí phụ trợ: Áp suất không đủ có thể gây ra sự tích tụ cặn và làm gián đoạn tính liên tục của việc cắt.
5. Kịch bản ứng dụng
Cắt gỗ bằng laser được sử dụng rộng rãi trong sản xuất thủ công mỹ nghệ, các bộ phận trang trí nội thất, làm mô hình, các yếu tố trang trí kiến trúc và ngành công nghiệp biển quảng cáo. Ưu điểm của nó bao gồm tính linh hoạt trong gia công cao và khả năng tái tạo hoa văn tuyệt vời, làm cho nó phù hợp với sản xuất theo lô nhỏ và tùy chỉnh.
6. Hạn chế
Cắt laser không phù hợp với gỗ đặc có độ dày quá mức, vì hiệu quả cắt giảm đáng kể khi độ dày tăng lên. Ngoài ra, một số ván ép hoặc ván nhiều lớp có chứa các thành phần keo phức tạp, có thể tạo ra một lượng lớn khói trong quá trình cắt, dẫn đến các yêu cầu cao hơn đối với hệ thống xả và hút khói.
Laser có thể được sử dụng để cắt gỗ và có một nền tảng quy trình trưởng thành trong các ứng dụng gia công chính xác. Việc lựa chọn loại laser phù hợp và kết hợp các thông số quy trình phù hợp là chìa khóa để đạt được chất lượng cắt ổn định.