Laser fiber đang trở thành tiêu chuẩn mới trong ngành gia công kim loại nhờ độ ổn định cao, tiết kiệm và khả năng xử lý vật liệu vượt trội. Công nghệ này dùng sợi quang để khuếch đại và dẫn truyền tia laser, giúp máy cắt, hàn, tẩy gỉ và khắc hoạt động một cách chính xác hơn, nhanh hơn và bền bỉ hơn. HIMAG sẽ chia sẻ tổng quan, nguyên lý, ưu điểm và ứng dụng thực tế về công nghệ laser fiber trong bài viết này.
Laser Fiber là gì
Laser Fiber (hoặc laser sợi quang) là công nghệ sử dụng sợi quang làm môi trường khuếch đại và dẫn truyền tia laser. Sợi quang được chế tạo từ loại thủy tinh đặc biệt có khả năng dẫn ánh sáng đi xa với mức suy hao rất thấp, tạo ra một nguồn tia laser mạnh, ổn định và có độ bền cao. Nhờ đó, laser fiber vượt trội rõ rệt so với dòng laser truyền thống như Co2 hay YAG từ hiệu suất chuyển đổi, độ chính xác cho đến mức độ tin cậy trong vận hành.
Công nghệ laser sợi quang đã mở ra một bước tiến lớn cho ngành gia công kim loại. Tia laser truyền thẳng, tập trung cao, ít nhiễu và duy trì công suất ổn định giúp máy cắt, hàn, tẩy gỉ hay khắc vận hành nhanh hơn, sạch sơn và rủi ro ít hơn. Đây là lý do laser fiber trở thành chuẩn mới trong mọi xưởng cơ khí hiện đại, nơi yêu cầu tốc độ, độ chính xác và độ bền luôn được đặt lên hàng đầu.
Nguyên lý hoạt động của Laser Fiber
Nguyên lý hoạt động của laser fiber có thể giải thích dễ hiểu như sau:
- Nguồn diode laser: Dòng điện chạy vào diode laser, khiến electron và lỗ trống kết hợp, phát ra photon (ánh sáng). Đây là bước biến năng lượng điện thành ánh sáng.
- Sợi quang, môi trường khuếch đại: Photon từ diode laser được dẫn vào sợi quang. Sợi quang đặc biệt giúp khuếch đại ánh sáng nhờ hiệu ứng kích thích phát xạ liên tục, giữ năng lượng cao và giảm hao tổn.
- Tia laser tập trung: Ánh sáng khuếch đại đi thẳng tới đầu ra, tạo thành tia laser mạnh, ổn định, có mật độ năng lượng cực cao, sẵn sàng cho việc cắt, hàn, tẩy gỉ hay khắc.
Ưu điểm của laser sợi quang
Các dòng sản phẩm ứng dụng công nghệ laser fiber có ưu điểm là hiệu suất cao, tiết kiệm năng lượng, độ chính xác vượt trội nhờ chùm tia nhỏ và gia công được trên nhiều loại vật liệu khác nhau. Thiết bị có tuổi thọ cao, chi phí bảo trì thấp và tạo ra đường cắt, thẩm mỹ cao đồng thời thân thiện với môi trường hơn so với các công nghệ khác.
Hiệu suất và năng lượng
Hiệu suất chuyển đổi năng lượng gấp 3 đến 5 lần so với laser Co2, giúp tiêu thụ điện năng thấp hơn nếu so cùng công suất và tia laser được dẫn trực tiếp qua cáp quang nên không ảnh hưởng đến tác nhân bên ngoài giúp hạn chế năng lượng dư thừa và lệch vị trí.
Chất lượng gia công
Có thể gia công các chi tiết nhỏ, phức tạp với độ chính xác gần như tuyệt đối, chất lượng sản phẩm luôn đạt chất lượng cao và gia công trong thời gian ngắn. Ngoài ra còn có thể gia công trên nhiều loại vật liệu kim loại như sắt, thép, nhôm, đồng,…
Laser sợi quang có những loại nào
Phân loại theo chế độ hoạt động
Laser liên tục – CW:
- Phát tia liên tục, công suất ổn định
- Dải công suất thường thấy từ 500W đến 60.000W
- Ứng dụng: Cắt kim loại tấm, hộp hoặc hàng với tốc độ cao.
Laser xung – Pulsed fiber laser
- Phát tia theo từng xung có độ rộng nano – pico giây
- Tạo công suất cao mà không cần tiêu thụ nhiều năng lượng
- Ứng dụng: khắc, tẩy gỉ, bóc sơn hoặc xử lý bề mặt.
Laser Mopa – Master Oscicallator Power Amplifier
- Đây là dạng nâng cấp của laser xung
- Cho phép điều khiển độc lập: tần số xung, độ rộng xung, công suất cao.
- Ứng dụng: khắc màu inox, khắc tinh xảo, làm sạch có kiểm soát.
Phân loại theo cấu trúc trùm tia
Đơn Mode – Single mode fiber laser
- Chùm tia nhỏ, mật độ năng lượng cao và độ hội tụ tốt.
- Tạo ra vết cắt sắc nét, đường hàn mảnh hay khắc tinh vi.
- Phù hợp gia công chính xác hoặc vật liệu mỏng.
Đa Mode – Multi mode fiber laser
- Chùm tia lớn hơn, bền hơn khi chạy công suất cao.
- Xử lý vật liệu dày và yêu cầu độ xuyên phá lớn.
- Dùng nhiều trong việc cắt tấm dày, hàn công suất lớn và làm sạch mạnh.
Phân loại theo ion đất hiếm
Ytterbium doped fiber laser ~ 1064nm
- Loại phổ biến nhất trong công nghiệp kim loại
- Hiệu suất cao, tia ổn định và dễ khuếch đại
- Ứng dụng: Cắt, hàn, làm sạch và khắc.
Erbium doped fiber laser ~ 1550nm
- Dùng trong viễn thông radar quang, đo đạc từ xa.
- Bước sóng an toàn hơn cho mắt, nhưng không phù hợp cho kim loại.
Thulium doped fiber laser ~1900 đến 2000nm
- Tạo nhiệt thấp, hấp thụ tốt trong mô sinh học
- Ứng dụng: Y tế, gia công vật liệu đặc biệt.
Holmium doped fiber laser ~2100
- Dùng trong phẫu thuật ngoại khoa, cắt mô, điều trị sỏi.
- Ít gặp trong công nghiệp.
Ứng dụng công nghệ laser fiber hiện nay
Công nghệ laser sợi quang đang trở thành tiêu chuẩn trong ngành gia công kim loại nhờ hiệu quả cao, độ chính xác lớn và chi phí vận hành thấp. Tùy theo cấu hình nguồn mà laser fiber được ứng dụng vào 4 nhóm thiết bị chính sau:
Máy cắt laser fiber
Ứng dụng:
- Cắt thép Cacbon, thép không gỉ, nhôm, đồng,…
- Cắt tấm, ống, thép định hình.
- Tạo chi tiết có độ chính xác gần như tuyệt đối.
- Cắt tốc độ cao, đường cắt sắc nét và không bị bavia.
Lợi ích:
- Tối ưu nhân công vận hành và đứng máy.
- Năng suất vượt trội rõ rệt khi so với phương pháp truyền thống như plasma hoặc gió đá.
- Độ bền đầu cắt cao, chi phí bảo trì thấp.
>>> Xem thêm: Danh mục các dòng sản phẩm máy cắt laser cnc
Máy hàn laser fiber
Ứng dụng:
- Hàn tấm inox, sắt, nhôm, đồng,…
- Có thể hàn độ dày nhỏ 0.3mm
- Hàn gá lắp sản phẩm công nghiệp, đồ gia dụng, khung máy, linh kiện,…
Lợi ích:
- Đường hàn đẹp, mảnh, ít biến dạng.
- Tốc độ nhanh x5 lần so với hàn MIG/TIG
- Giảm nhiệt độ vùng ảnh hưởng nhanh chóng, hạn chế cong vênh.
>>>Xem thêm: Các dòng máy hàn laser cầm tay của HIMAG
Máy tẩy gỉ laser
Ứng dụng:
- Tẩy gỉ kim loại lâu năm, gỉ nặng.
- Bóc lớp sơn, dầu, mỡ, oxit
- Làm sạch khuôn, chi tiết máy, phụ tùng
- Làm sạch bề mặt trước khi sơn phủ.
Lợi ích:
- Không dùng hóa chất, không tạo bụi mịn độc hại.
- Làm sạch theo dải rộng (<30mm) hoặc tập trung tùy vào nhu cầu.
- Tiết kiệm chi phí bảo hành, thân thiện với môi trường.
- Có thể hoạt động ổn định và liên tục trong thời gian dài.
>>>Xem thêm: Các dòng máy tẩy gỉ laser được ứng dụng rộng rãi nhất hiện nay
Máy khắc laser fiber
Ứng dụng:
- Khắc inox, thép, nhôm, đồng,..
- Khắc kim loại màu.
- Khắc hình ảnh theo yêu cầu.
Lợi ích:
- Tốc độ cực nhanh
- Chất lượng khắc cao, không phai.
- Khắc siêu nhỏ và độ nét cao.
>>> Xem thêm: Các dòng máy khắc laser siêu nét và cực nhanh của HIMAG
So sánh laser fiber với những loại laser khác
So với laser Co2 và laser YAG thì laser sợi quang có nhiều ưu điểm vượt trội hơn. Laser sợi quang kết hợp ưu điểm của cả 2 loại laser này: hiệu suất cao, kích thước nhỏ gọn, chất lượng chùm tia tốt và độ bền cao.
| TIÊU CHÍ | LASER FIBER | LASER Co2 | LASER YAG |
| Hiệu suất | Cao | Trung bình | Thấp |
| Bảo trì | Thấp | Cao | Cao |
| Độ bền | Rất cao | trung bình | Thấp |
| Chất lượng chùm tia | Rất tốt | Trung bình | Tốt |
| Khả năng cắt | Rất tốt | Trung bình | Trung bình |
| Ứng dụng chính | Cắt, hàn, tẩy gỉ, khắc kim loại: thép, sắt, nhôm,… | Cắt khắc phi kim: Gỗ, mica, vải,… | Hàn điểm, khắc sâu. |
