Toàn quốc Đánh giá vùng ảnh hưởng nhiệt trên máy khắc laser 3020

Mọi kết luận kỹ thuật về độ sắc nét hay năng lực gia công của thiết bị laser đều phải được định lượng bằng dữ liệu đo đạc thực nghiệm. Các biến số vật lý như độ côn vát mạch cắt (Kerf Taper), vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) và tỷ lệ suy giảm mật độ quang năng sau chu kỳ làm việc liên tục là những chỉ số cốt lõi phản ánh chính xác chất lượng cụm thấu kính hội tụ, hệ dẫn hướng cơ khí và độ tinh khiết buồng khí gas của ống phóng.
Phương pháp đo đạc độ vát góc (Taper) mạch cắt mica 2mm - 3mm bằng kính hiển vi
Chùm tia laser sau khi đi qua thấu kính có dạng hình đồng hồ cát. Điểm hẹp nhất là eo thắt tiêu cự, sau đó chùm tia sẽ phân kỳ loe rộng ra theo chiều sâu thấu kính, tạo ra độ nghiêng vát tự nhiên trên thành mạch cắt.

• Cắt đứt 10 mẫu thử hình vuông kích thước 30 x 30 mm trên phôi Mica dày danh định 3.0 mm (+- 0.05 mm), sử dụng thấu kính tiêu cự chuẩn ZnSe F = 50.8 mm và áp suất khí nén 1.2 bar.
• Công thức xác định góc vát = arctan(|W_top - W_bottom| / (2 * T)). Kết quả đo kiểm:

1. Khi lấy tiêu cự chuẩn ngay trên bề mặt phôi (Z = 0): W_top = 0.165 mm, W_bottom = 0.312 mm. Độ chênh lệch giữa đỉnh và đáy mạch cắt là 0.147 mm, tương đương góc vát 1.40 độ. Mép cắt có xu hướng loe hình chữ V xuôi.
2. Khi hạ tiêu cự âm vào thân vật liệu 1.0 mm (Z = -1.0 mm): W_top = 0.182 mm, W_bottom = 0.208 mm. Độ chênh lệch giảm xuống chỉ còn 0.026 mm, đưa góc vát về mức tối ưu 0.25 độ. Thành mạch cắt đạt độ vuông góc tiệm cận mức 90 độ hoàn hảo.

Khảo sát độ mở rộng vùng ảnh hưởng nhiệt (HAZ) trên phôi gỗ khi dùng máy khắc laser 3020
Trong quá trình đánh giá độ lan truyền nhiệt của máy khắc laser 3020, các mẫu gỗ thông dày 3.0 mm được đưa vào bàn cắt ở các dải thông số khác nhau:

• Mẫu thử A (Không khí nén): Tốc độ 6 mm/s, công suất 65%, áp suất khí 0 bar. Bề rộng dải HAZ đo được 0.48 mm - 0.65 mm. Mép cắt cháy than hóa đậm, quầng khói loang rộng.
• Mẫu thử B (Khí nén tiêu chuẩn): Tốc độ 8 mm/s, công suất 70%, áp suất khí 1.0 bar. Bề rộng dải HAZ đo được 0.18 mm - 0.25 mm. Mép cắt ngả vàng nhẹ, quầng khói giảm 60%.
• Mẫu thử C (Khí cao áp gom luồng): Tốc độ 10 mm/s, công suất 75%, áp suất khí 2.2 bar. Bề rộng dải HAZ đo được 0.06 mm - 0.09 mm. Gần như triệt tiêu hoàn toàn quầng đen. Vùng HAZ thu hẹp tối đa; thớ gỗ giữ nguyên màu sáng tự nhiên.

Dữ liệu thực nghiệm về tỷ lệ suy hao công suất quang học của bóng phóng sau chu kỳ 1.000 giờ
Để đánh giá tuổi thọ của ống phóng laser thủy tinh 40W, phòng Lab mô phỏng vận hành thực tế (chu kỳ 4 giờ phát tia ở mức công suất 70%, nghỉ 30 phút, nước làm mát tuần hoàn kiểm soát ở 20 độ C +- 1 độ C). Năng lượng phát quang thực tế được đo kiểm:

• Mốc 0 giờ: Công suất đỉnh đo được 43.2W. Chế độ ngang chùm tia đạt TEM00 tròn trịa.
• Mốc 250 giờ: Công suất đo được 42.1W (suy hao 2.5%).
• Mốc 500 giờ: Công suất đo được 40.5W (suy hao 6.25%). Dòng điện kích mồi vẫn ổn định ở ngưỡng 15mA.
• Mốc 1.000 giờ chạy rà: Công suất quang thực tế duy trì ở mức 38.4W (tổng mức suy hao lũy kế đạt 11.1%). Kết quả thử nghiệm độc lập này đối chiếu hoàn toàn trùng khớp với tiêu chuẩn kiểm định xuất xưởng nghiêm ngặt của nhà máy Golden Micron, khẳng định bóng thủy tinh giữ vững được hơn 88% năng lượng ban đầu sau 1000 giờ vận hành thực tế.

Bảng so sánh sai số hình học giữa việc dùng bàn tổ ong phẳng và bàn thanh nhôm
Thử nghiệm đo quét bằng đồng hồ so có độ phân giải 0.01 mm:

• Bàn nâng dạng tổ ong nhôm: Độ võng bề mặt trung bình +- 0.15 mm - 0.20 mm. Dao động khoảng cách tiêu cự cực nhỏ (<= 0.2 mm). Phản xạ phân tán qua lỗ rỗng. Tối ưu cho cắt khắc chi tiết nhỏ, mỏng.
• Bàn thanh đỡ nhôm định hình: Độ võng bề mặt trung bình +- 0.35 mm - 0.50 mm. Dao động tiêu cự lớn tại các khoảng hở giữa hai thanh đỡ, dễ làm loe tia. Phản xạ tập trung lớn ngay tại điểm phôi đè lên mặt phẳng nhôm. Tối ưu cho cắt tấm vật liệu dày, tấm acrylic lớn.