6. Bố cục của luận án
2.4.2nhám bề mặt khi gia công bằng laser
Trong quá trình cắt vật liệu bằng laser, vật liệu nóng chảy được loại bỏ ra khỏi rãnh cắt nhờ sự hỗ trợ của khí thổi, nhưng một số vật liệu nóng chảy vẫn bám trên bề mặt của rãnh cắt. Điều này gây ra sự không đồng đều trên bề mặt được gọi là độ nhám Độ nhám của bề mặt được đặc trưng bởi độ sâu tối đa và bước sóng của các vân. Các vân hình thành trên bề mặt là do sự tác động kết hợp của xung laser và khí hỗ trợ. Sự hình thành các dải đường kẻ sọc này làm ảnh hưởng mạnh đến chất lượng cắt. Hiện tượng này là do vận tốc cắt nhỏ hơn tốc độ nóng chảy của vật liệu, gây ra bởi quá trình ôxy hóa dẫn đến hình thành vân trên bề mặt (hình 2.32). Hình dạng vân bị ảnh hưởng bởi các thông số cắt laser như: công suất laser, vận tốc cắt, tần số, mật độ công suất laser [82].
54
Hình 2.32. Độ sâu của vân trên bề mặt cắt bằng laser [25]
C. Wandera và cộng sự [84] đã chỉ ra rằng khi gia công trên vật liệu thép không gỉ có chiều dày 10mm ở các thông số công nghệ: Công suất laser là 4kW, vận tốc cắt 1 m/ph và áp suất khí hỗ trợ (N2) là 2,0 MPa thì bề mặt cắt nhẵn (Rz = 40 µm) với các đường vân đều nhau, trong khi đó khi giảm áp suất khí hỗ trợ xuống 0,4 MPa thì độ nhám bề mặt có xu hướng tăng lên (Rz = 120 µm). Nhìn chung, đối với thép không gỉ cạnh cắt thô và có xỉ khi cắt ở vận tốc cắt thấp, còn bề mặt vết cắt sẽ sạch hơn, mịn hơn khi cắt ở vận tốc cắt lớn, thấp hơn 20 30% vận tốc cắt tối đa.
Đối với vật liệu nhôm, bề mặt cắt cho thấy xuất hiện kiểu vân đều nhưng khoảng giữa các vân cách xa nhau và tồn tại xỉ tại mép cắt dưới khi sử dụng vận tốc cắt thấp. Tuy nhiên, nếu ở vận tốc cắt lớn thì bề mặt cắt sẽ cho kết quả mịn hơn [85]. Theo SFS-EN ISO 9013:2002 [68], độ nhám bề mặt Rz có bốn mức tiêu chuẩn như trong hình 2.33 với mức 1 đại diện cho giá trị Rz thấp nhất, cho chất lượng bề mặt rãnh cắt tốt nhất (bề mặt mịn hơn)
55
Trong quá trình cắt bằng laser ôxy, sự tương tác giữa vật liệu và năng lượng chùm tia theo cách tuần hoàn như trên hình 2.34, tạo ra một cạnh cắt kiểu xung được bao phủ trong các vân đều đặn mặc dù năng lượng đầu vào cho vùng cắt là không đổi.
Hình 2.34 Sự hình thành vân trên bề mặt cắt[77]