Ứng dụng công nghệ laser trong vật liệu xây dựng

Laser sử dụng năng lượng cao của nó để tương tác với vật liệu nhằm đạt được các hiệu ứng gia công. Ứng dụng dễ nhất của tia laser là đối với vật liệu kim loại, đây cũng là thị trường tiềm năng nhất để phát triển.

Các vật liệu kim loại bao gồm tấm sắt, thép carbon, thép không gỉ, đồng, hợp kim nhôm, v.v. Tấm sắt và thép carbon chủ yếu được sử dụng làm các bộ phận kết cấu kim loại như ô tô, linh kiện máy móc xây dựng, đường ống, v.v., cần công suất cắt và hàn tương đối cao. Thép không gỉ thường được sử dụng trong phòng tắm, dụng cụ nhà bếp và dao, với yêu cầu về độ dày không cao nên laser công suất trung bình là đủ.

Các dự án nhà ở và cơ sở hạ tầng khác nhau của Trung Quốc đã phát triển nhanh chóng, và một lượng lớn vật liệu xây dựng được sử dụng. Ví dụ, Trung Quốc sử dụng một nửa lượng xi măng của thế giới và cũng là quốc gia sử dụng lượng thép lớn nhất. Vật liệu xây dựng có thể được coi là một trong những ngành công nghiệp trụ cột của nền kinh tế Trung Quốc. Vật liệu xây dựng đòi hỏi nhiều công đoạn gia công, vậy công nghệ laser được ứng dụng như thế nào trong vật liệu xây dựng? Hiện nay, việc xây dựng móng hoặc kết cấu làm bằng thép thanh và thép tấm chủ yếu được gia công bằng máy cắt thủy lực hoặc máy mài. Laser thường được sử dụng trong gia công đường ống, cửa và cửa sổ.

Gia công bằng laser trên ống kim loại

Các loại ống dùng trong xây dựng bao gồm ống dẫn nước, ống dẫn khí than/khí tự nhiên, ống dẫn nước thải, ống rào, v.v., và các loại ống kim loại bao gồm ống thép mạ kẽm và ống thép không gỉ. Với kỳ vọng cao hơn về độ bền và tính thẩm mỹ trong ngành xây dựng, yêu cầu cắt ống cũng tăng lên. Ống thông thường thường dài 10 mét hoặc thậm chí 20 mét trước khi giao hàng. Sau khi được phân phối đến các ngành công nghiệp khác nhau, do các kịch bản ứng dụng khác nhau, các ống cần được gia công thành các bộ phận có hình dạng và kích thước khác nhau để đáp ứng nhu cầu của từng ngành.

Với đặc điểm tự động hóa cao, hiệu quả cao và sản lượng lớn, công nghệ cắt ống bằng laser đang nhanh chóng được ứng dụng trong ngành công nghiệp ống và rất phù hợp để cắt nhiều loại ống kim loại khác nhau. Máy cắt laser 1000 watt có thể cắt được các ống kim loại có độ dày thường nhỏ hơn 3mm, và tốc độ cắt cao có thể đạt được với công suất laser hơn 3000 watt. Trước đây, máy cắt bằng bánh mài mất khoảng 20 giây để cắt một đoạn ống thép không gỉ, nhưng với máy cắt laser, chỉ mất 2 giây, giúp cải thiện hiệu quả đáng kể. Do đó, thiết bị cắt ống bằng laser đã thay thế nhiều máy cắt dao cơ khí truyền thống trong bốn hoặc năm năm qua. Sự ra đời của máy cắt ống bằng laser giúp tự động hóa các quy trình truyền thống như cưa, đột dập, khoan, v.v. trong một máy duy nhất. Nó có thể cắt, khoan và thực hiện cắt theo đường viền và cắt hình dạng. Với quy trình cắt ống bằng laser, bạn chỉ cần nhập các thông số kỹ thuật cần thiết vào máy tính, sau đó thiết bị có thể tự động, nhanh chóng và hiệu quả hoàn thành nhiệm vụ cắt. Hệ thống cấp phôi tự động, kẹp phôi, xoay phôi và cắt rãnh phù hợp với ống tròn, ống vuông, ống dẹt, v.v. Cắt laser đáp ứng hầu hết các yêu cầu cắt ống và đạt được hiệu quả gia công cao.

Cắt ống bằng laser

Gia công bằng laser trong cửa và cửa sổ

Cửa và cửa sổ là những bộ phận quan trọng trong ngành xây dựng bất động sản của Trung Quốc. Mọi ngôi nhà đều cần cửa và cửa sổ. Do nhu cầu ngành rất lớn và chi phí sản xuất tăng lên hàng năm, người ta đặt ra yêu cầu cao hơn đối với hiệu quả gia công và chất lượng sản phẩm cửa và cửa sổ.

Phần lớn thép không gỉ được sử dụng trong sản xuất cửa, cửa sổ, lưới chống trộm và lan can chủ yếu là thép tấm và thép tròn có độ dày dưới 2mm. Công nghệ laser có thể thực hiện cắt, khoét rỗng và cắt hoa văn chất lượng cao trên thép tấm và thép tròn. Giờ đây, hàn laser cầm tay dễ dàng thực hiện hàn liền mạch các bộ phận kim loại của cửa và cửa sổ, không có khe hở và mối hàn nổi bật do hàn điểm gây ra, giúp cửa và cửa sổ hoạt động tốt và có vẻ ngoài đẹp mắt.

Lượng tiêu thụ cửa, cửa sổ, lưới chống trộm và lan can hàng năm rất lớn, và việc cắt và hàn có thể được thực hiện bằng laser công suất nhỏ và trung bình. Tuy nhiên, vì hầu hết các sản phẩm này được làm theo yêu cầu riêng dựa trên kích thước của từng ngôi nhà, và được gia công bởi các cửa hàng lắp đặt cửa sổ và cửa ra vào nhỏ hoặc các công ty trang trí nội thất, những nơi thường sử dụng các phương pháp cắt mài, hàn hồ quang, hàn ngọn lửa, v.v. truyền thống. Do đó, gia công bằng laser còn nhiều tiềm năng để thay thế các quy trình truyền thống.

Cửa an ninh hàn laser

Khả năng ứng dụng công nghệ laser trong vật liệu xây dựng phi kim loại

Các vật liệu xây dựng phi kim loại chủ yếu bao gồm gốm sứ, đá và thủy tinh. Quá trình gia công chúng được thực hiện bằng đá mài và dao cơ khí, hoàn toàn dựa vào thao tác và định vị thủ công. Lượng bụi, mảnh vụn và tiếng ồn lớn sẽ được tạo ra trong quá trình này, tiềm ẩn nguy cơ gây hại cho sức khỏe con người. Vì vậy, ngày càng ít người trẻ muốn làm công việc này.

Ba loại vật liệu xây dựng này đều có khả năng bị sứt mẻ và nứt vỡ, và công nghệ gia công kính bằng laser đã được phát triển. Các thành phần của kính bao gồm silicat, thạch anh, v.v., dễ phản ứng với tia laser để hoàn thành việc cắt. Đã có nhiều cuộc thảo luận về gia công kính. Còn đối với gốm sứ và đá, việc cắt bằng laser ít được xem xét và cần được nghiên cứu thêm. Nếu tìm được laser có bước sóng và công suất phù hợp, gốm sứ và đá cũng có thể được cắt với ít bụi và tiếng ồn hơn.

Nghiên cứu về xử lý laser tại chỗ

Các công trường xây dựng nhà ở, hoặc các dự án cơ sở hạ tầng như đường sá, cầu cống, đường ray, đòi hỏi việc thi công và lắp đặt vật liệu ngay tại chỗ. Tuy nhiên, quá trình gia công phôi bằng thiết bị laser thường bị giới hạn trong xưởng và sau đó phôi phải được vận chuyển đến địa điểm thứ hai để ứng dụng. Do đó, việc nghiên cứu cách thức thiết bị laser có thể thực hiện gia công tại chỗ theo thời gian thực trong các kịch bản ứng dụng của nó có thể là một hướng phát triển quan trọng của công nghệ laser trong tương lai.

Ví dụ, máy hàn hồ quang argon rất phổ biến và được sử dụng rộng rãi. Nó có đặc điểm là chi phí thấp, tính di động cao, yêu cầu công suất thấp, độ ổn định cao, khả năng thích ứng mạnh mẽ và có thể dễ dàng mang đến công trường để gia công bất cứ lúc nào. Về vấn đề này, sự xuất hiện của máy hàn laser cầm tay mở ra khả năng khám phá việc gia công laser tại chỗ trong các kịch bản ứng dụng của nó. Thiết bị hàn laser cầm tay và máy làm lạnh nước giờ đây có thể được tích hợp thành một thiết bị duy nhất với kích thước nhỏ gọn hơn và có thể được ứng dụng tại các công trường xây dựng.

Sự rỉ sét của các bộ phận kim loại là một vấn đề rất nan giải. Nếu không xử lý kịp thời, sản phẩm có thể sẽ phải loại bỏ. Sự phát triển của công nghệ làm sạch bằng laser đã giúp việc loại bỏ rỉ sét trở nên dễ dàng hơn, hiệu quả hơn và chi phí tiêu hao cho mỗi lần xử lý thấp hơn. Cung cấp dịch vụ làm sạch bằng laser chuyên nghiệp tận nơi để xử lý các chi tiết không thể di chuyển và cần được làm sạch tại công trường có thể là một trong những hướng phát triển của công nghệ làm sạch bằng laser. Thiết bị làm sạch bằng laser di động gắn trên xe đã được một công ty ở Nam Kinh phát triển thành công, và một số công ty khác cũng đã phát triển máy làm sạch dạng ba lô, có thể thực hiện làm sạch tại chỗ cho tường ngoài nhà, mái che mưa, kết cấu khung thép, v.v., và cung cấp một lựa chọn mới cho việc xử lý làm sạch bằng laser tại chỗ.

Máy làm mát S&A Chiller CWFL-1500ANW dùng để làm mát máy hàn laser cầm tay