6 vấn đề cần biết khi cắt Laser gỗ – Ván ép

1/ Cắt laser gỗ là gì?

Cắt laser là một kỹ thuật có từ trước khi in 3D ra đời gần 10 năm, với các máy cắt laser sớm nhất xuất hiện vào đầu những năm 1970. Mặc dù đã có mặt gần bốn mươi năm trước, cắt laser vẫn được sử dụng rộng rãi để cắt chính xác các vật thể ra khỏi các tấm vật liệu phẳng, và có thể được sử dụng để cắt kim loại, nhựa, gỗ và nhiều vật liệu khác.

♦ Mở rộng: Nếu bạn chưa biết cắt Laser là gì, hãy tham khảo bài viết: Cắt laser là gì?

Bên trong máy cắt laser, một chùm tia laser được tạo ra bằng ống chứa carbon dioxide đặc biệt và được truyền tới đầu laser có thể di chuyển thông qua một loạt các ống chuẩn trực, gương và các thành phần quang học khác. Đầu laser này được di chuyển trên một tấm vật liệu phẳng để tạo ra các vết cắt sâu, chính xác, tương tự như máy đùn của máy in 3D hoặc trục chính của router CNC. Máy cắt laser có thể cắt sạch xuyên qua vật liệu dày tới 3/4 ″ (20 mm), mặc dù độ dày hiệu quả phụ thuộc vào vật liệu và chính máy cắt laser.

Không giống như đầu máy in 3D hoặc router CNC, máy cắt laser thường không có trục Z, vì chúng thường chỉ được sử dụng để cắt các tấm vật liệu phẳng. Ngoài ra, máy cắt laser thường có thêm quạt và hệ thống thông hơi để loại bỏ khói độc hại mà vật liệu khi cháy tỏa ra.

Gỗ cung cấp có sự cân bằng tốt giữa sức bền và dễ cắt. Một nhược điểm là các tấm gỗ phẳng có thể cong vênh hoặc uốn cong theo thời gian, đặc biệt là dưới sức căng cao hoặc trong môi trường ẩm ướt. Tuy nhiên, thiết kế thông minh có thể bù đắp cho sự cong vênh này sau đó xử lý bề mặt bằng chất trám hóa học để ngăn ngừa các vấn đề liên quan đến độ ẩm.

Để thiết kế một dự án để cắt laser CNC, tất cả những gì bạn cần là phần mềm có thể tạo đồ họa vector 2D (tức là DXF, SVG, EPS, PDF và các phần mềm khác). Nhiều chương trình khác nhau được sử dụng để tạo ra các thiết kế cắt laser như AutoCAD, SolidWorks, Fusion 360,…

2/ Các loại máy cắt laser CNC có thể cắt được vật liệu gỗ

• Diode laser: Có cả màu xanh lam và xanh lục, loại laser này khá yếu. Nó được sử dụng chủ yếu để khắc trên vật liệu hữu cơ hoặc giấy, laser diode có giá cả phải chăng và tuyệt vời cho người mới vào nghề. (Đây là loại máy không nên dùng trong sản xuất số lượng lớn vì tuổi thọ thấp, tốc độ thấp, không đảm bảo chất lượng cắt)
• Laser sợi quang: Những laser này cũng sử dụng đi-ốt, nhưng chúng được tinh chế thông qua một sợi quang. Sợi này khuếch đại năng lượng và độ hội tụ của laser giúp nó cắt vật liệu tốt hơn. Laser sợi quang được sử dụng phổ biến trong cắt kim loại, điều mà các loại laser khác gặp khó khăn. Một máy như vậy rất đáng tin cậy và có tuổi thọ cao hơn, nhưng nó rất đắt tiền.
• Laser tinh thể: Chúng sử dụng các loại tinh thể khác nhau, như nd: YAG (garnet nhôm pha neodymium) và nd: YVO (yttri ortho-vanadate pha neodymium). Họ đã sử dụng laser này để cắt xuyên qua kim loại hoặc liệu phi kim loại. Máy này có công suất cao nhưng các bộ phận có tuổi thọ ngắn và bộ kit, nguồn phát điốt đều đắt tiền.
• Laser CO2: Laser cuối cùng và phổ biến nhất là laser khí còn được gọi là laser CO2. Laser này có một loạt các ưu điểm và chủ yếu cắt phi kim. Với laser cường độ cao hơn hoặc sử dụng khí nitơ thay vì CO2 cũng có thể cắt được kim loại. Laser CO2  có giá cả phải chăng và dễ sử dụng nhất, nhưng các bộ phận phải bảo trì và thay thế thường xuyên. Trong bài viết này chúng tôi sẽ nói nhiều hơn về laser CO2.

3/ Phân biệt các loại gỗ

Gỗ, MDF và Plywood có một số điểm tương đồng, nhưng về mặt cấu trúc chúng đều rất khác nhau, với mỗi vật liệu đều có điểm mạnh và điểm yếu riêng. Cần hiểu rõ đặc điểm của các loại gỗ để chọn loại máy cắt laser phù hợp và cài đặt thông số chính xác.

3.1/ Gỗ thịt (gỗ nguyên khối)

Gỗ nguyên khối có các thớ vì vậy khi gia công tốt nhất là cắt dọc theo các thớ. Cắt các chi tiết cũng bật ra dễ dàng hơn, và chúng ít có khả năng bắn tung tóe.

Ưu điểm

• Rẻ, có sẵn, và dễ dàng gia công.
• Nhiều quá trình xử lý hậu kỳ có sẵn.

Nhược điểm

• Gỗ dễ bị cháy, và nó có thể cong vênh vì độ ẩm và nhiệt độ.
• Các loại gỗ khác nhau có mật độ khác nhau, đặc biệt là giữa các loại gỗ cứng và mềm.

3.2/ Ván MDF

MDF là viết tắt của gỗ ván sợi. Điều này giống như ván dăm nhưng mật độ dày đặc hơn và được làm từ sợi phế liệu gỗ được nén và giữ lại với nhau bằng nhựa và keo. MDF tuyệt vời cho cả cắt và khắc bởi vì vật liệu này là hoàn hảo để tạo chiều sâu. Điều tốt nhất là sử dụng gỗ MDF cho các bản thiết kế lớn vì các phần bản thiết kế nhỏ hơn có nhiều khả năng vỡ vụn và rạn nứt.

Ưu điểm

• MDF cứng, có sẵn, và giá cả phải chăng nhất.
• Vết cắt sạch sẽ và hoàn hảo, không có nút hoặc có xu hướng cong vênh.
• Xử lý hậu kỳ dễ dàng bao gồm nhuộm, sơn, chống cháy, chống thấm.

Nhược điểm

• MDF có xu hướng phá vỡ không đồng đều.
• Nó rất nhạy cảm với độ ẩm.
• Nó nặng và dày.
• Nó khó gia công.

3.3/ Ván ép Plywood

Ván ép là vật liệu được sản xuất từ các lớp mỏng của gỗ. Mỗi lớp được dán vuông góc với lớp cuối cùng để tạo thành một miếng chắc chắn. Ván ép tuyệt vời để khắc laser vì bề mặt nhẹ và sạch. Nó cũng được sử dụng cho các bản thiết kế lắp ráp vì vật liệu nhẹ. Một nhược điểm chính của ván ép là nó có thể bị gãy nếu chịu quá nhiều áp lực.

Ưu điểm

• Ván ép có sẵn.
• Nó có một bề mặt sạch.
• Là một vật liệu đa dạng.
• Xử lý hậu kỳ dễ dàng.

Nhược điểm

• Ván ép rất khó gia công.
• Nó dễ dàng bị cháy.
• Nhiều mảnh vụn khi gia công.

4/ Cài đặt thông số trên phần mềm cắt laser

Vật liệu được cải tiến từ gỗ là vật liệu dễ cắt và gia công nhất. Các vấn đề chính với tất cả các vật liệu gỗ là cháy xém. Gia công gỗ công nghiệp, gỗ dán và gỗ thông thường đòi hỏi sự khác biệt nhỏ trong cài đặt thông số.

Ba vật liệu này có độ dày và tính nhất quán khác nhau. Làm các bài thử nghiệm đơn giản có thể tìm ra thông số cài đặt hoàn hảo. Có rất nhiều phần mềm hỗ trợ cắt laser, nhưng các thông số cài đặt trên phần mềm là giống nhau. Bài viết này hướng dẫn cài đặt thông số trên phần mềm Rabbit Laser USA (Các thiết lập này chỉ mang tính chất tương đối, khi vận hành máy thực tế có thể thay đổi để đạt được kết quả đúng với yêu cầu)

4.1/ Gỗ thịt

Gỗ thịt là một trong những vật liệu dễ cắt nhất.

• Công suất Laser: 30-60 Watts (Không yêu cầu Công suất cao hơn)
• Công suất: Sử dụng tỷ lệ phần trăm công suất cao hơn với laser công suất thấp và ngược lại
• Tốc độ: Trung bình đến nhanh
• Đạt: 1 đến 3

4.2/ Ván ép MDF

MDF hơi khó khăn vì nó có keo và nhựa làm khó gia công hơn.

• Công suất laser: 30-60 Watts
• Công suất: Sử dụng tỷ lệ phần trăm công suất cao với laser công suất thấp
• Tốc độ: Trung bình
• Đạt: 2 đến 5

4.3/ Ván Plywood

• Công suất Laser: 30-60 Watts (khuyến nghị Công suất cao hơn)
• Công suất: Sử dụng tỷ lệ phần trăm công suất cao
• Tốc độ: Trung bình
• Đạt: 3 đến 7

5/ Xử lý các sự cố gặp phải

5.1/ Loé lửa

Sử dụng bộ khí hỗ trợ hoặc giảm tỷ lệ phần trăm năng lượng có thể ngăn chặn điều này. Luôn có bình chữa cháy trên tay! Halotron là tốt nhất hoặc CO₂ và đối với đốm cháy nhỏ thì một bình xịt là OK. Nó tốt nhất luôn đi kèm theo máy của bạn.

5.2/ Bề mặt bị cháy xém

Khi vết cắt sạch nhưng bề mặt bị cháy xém thì một sửa chữa đơn giản là đặt băng chịu nhiệt màu xanh lên trên bề mặt. Băng sẽ bị cháy và giữ cho bề mặt làm việc sạch khi bạn bóc nó ra.

5.2/ Cháy cạnh

Bề mặt đã bị đốt cháy rất nhiều mà cạnh không còn sạch nữa. Điều này thường xảy ra khi năng lượng quá cao. Khuyến nghị rằng nên giảm tỉ lệ phần trăm năng lướng xuống mức thấp

5.3/ Lớp nhựa đọng lại

Nhựa đã tan chảy từ vật liệu, và nó rơi xuống bàn vận hành. Vật liệu gỗ có nhựa tự nhiên cũng như thêm chất kết dính có thể tan chảy và nhỏ giọt. Điều này có thể dính vào phôi hoặc làm hỏng bề mặt dưới cùng. Sử dụng băng chịu nhiệt cho lớp dưới cùng hoặc nâng cấp bàn vận hành để khắc phục điều này.

6/ 5 Lưu ý khi cắt laser gỗ

1. Khi cắt laser nhất là không vượt quá 70% công suất tối đa, điều này làm hao mòn ống laser CO2. Nói cách khác, tỷ lệ công suất sẽ tương đương với khoảng 69%.
2. Bộ thổi khí: Giúp thổi khói sinh ra trong quá trình cắt giúp bảo vệ tuội thọ của gương và thấu kính hội tụ
3. Quạt hút khói sinh ra từ quá trình cắt
4. Cuộn băng chịu nhiệt giúp ngăn ngừa các vết cháy sém
5. Bàn gá phôi: Bàn tổ ong giúp ngăn chặn phế liệu tích tụ dưới phôi, có chức năng nâng hạ tự động
6. Gương phản xạ: Gương silicon tráng vàng rất tốt vì chúng có thể duy trì công suất laser, hiệu suất phản xạ ánh sáng rất cao