การตัดด้วยเลเซอร์เป็นกระบวนการผลิตที่แม่นยำและมีประสิทธิภาพซึ่งใช้ลำแสงที่มองไม่เห็นในการตัดผ่านวัสดุ ซึ่งให้ประโยชน์มากมายมากกว่าวิธีการตัดด้วยเครื่องจักรแบบดั้งเดิม ด้วยความแม่นยำสูง ความเร็วในการตัดที่รวดเร็ว และความสามารถในการตัดรูปทรงที่ซับซ้อน การตัดด้วยเลเซอร์จึงค่อยๆ มาแทนที่เทคนิคการตัดโลหะแบบเดิมๆ
-
องค์ประกอบของอุปกรณ์ตัดเลเซอร์
เครื่องตัดด้วยเลเซอร์ประกอบด้วยส่วนประกอบสำคัญหลายประการ รวมถึงเครื่องกำเนิดเลเซอร์ ระบบส่งลำแสง ระบบการเคลื่อนที่ด้วยการควบคุมเชิงตัวเลข หัวตัดแบบโฟกัสอัตโนมัติ โต๊ะทำงาน และระบบจ่ายก๊าซแรงดันสูง พารามิเตอร์ต่างๆ ส่งผลต่อกระบวนการตัดด้วยเลเซอร์ บางส่วนขึ้นอยู่กับประสิทธิภาพทางเทคนิคของเครื่องกำเนิดเลเซอร์และเครื่องจักร ในขณะที่พารามิเตอร์อื่นๆ แปรผันได้
-
พารามิเตอร์สำคัญของการตัดด้วยเลเซอร์
เพื่อให้ได้ผลลัพธ์การตัดที่เหมาะสมที่สุด จำเป็นต้องเข้าใจพารามิเตอร์หลักต่อไปนี้:
1. โหมดลำแสง
โหมดลำแสงหรือที่เรียกว่าโหมด Gaussian เป็นโหมดที่เหมาะสำหรับการตัด ซึ่งมักพบในเครื่องกำเนิดเลเซอร์พลังงานต่ำ (<1 kW). Multi-mode, a mixture of high-order modes, has lower cutting ability and focusability compared to single-mode lasers.
| โต๊ะ. 1 พารามิเตอร์กระบวนการตัดด้วยเลเซอร์โหมดเดียวของวัสดุทั่วไป | |||||
| วัสดุ | ความหนา (มม.) | ก๊าซเสริม | ความเร็วตัด (ซม./นาที) | ความกว้างของร่อง (มม.) | กำลังเลเซอร์ (w) |
| เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ | 3 | O2 | 60 | 0.2 | 250 |
| กระทะสแตนเลส | 1 | O2 | 150 | 0.1 | 250 |
| โลหะผสมไทเทเนียม | 10(40) | O2 | 280(50) | 1.50(3.5) | 250 |
| กระจกใสออร์แกนิก | 10 | N2 | 80 | 0.7 | 250 |
| อลูมินา | 1 | O2 | 300 | 0.1 | 250 |
| พรมโพลีเอสเตอร์ | 10 | N2 | 260 | 0.5 | 250 |
| ผ้าฝ้าย (หลายชั้น) | 15 | N2 | 90 | 0.5 | 250 |
| กระดาษแข็ง | 0.5 | N2 | 300 | 0.4 | 250 |
| กระดาษลูกฟูก | 8 | N2 | 300 | 0.4 | 250 |
| แก้วควอทซ์ | 1.9 | O2 | 60 | 0.2 | 250 |
| โพรพิลีน | 5.5 | N2 | 70 | 0.5 | 250 |
| โพลีสไตรีน | 3.2 | N2 | 420 | 0.4 | 250 |
| ฮาร์ดโพลีไวนิลคลอไรด์ | 7 | N2 | 120 | 0.5 | 250 |
| พลาสติกเสริมไฟเบอร์ | 3 | N2 | 60 | 0.3 | 250 |
| ไม้ (ไม้อัด) | 18 | N2 | 20 | 0.7 | 250 |
| เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ | 1 | N2 | 450 | 中 | 500 |
| 3 | N2 | 150 | --- | 500 | |
| 6 | N2 | 50 | 0.15 | 500 | |
| 1.2 | O2 | 600 | 0.15 | 500 | |
| 2 | O2 | 400 | 0.20 | 500 | |
| 3 | O2 | 250 | --- | 500 | |
| สแตนเลส | 1 | O2 | 300 | --- | 500 |
| 3 | O2 | 120 | --- | 500 | |
| ไม้อัด | 18 | N2 | 350 | --- | 500 |
| โต๊ะ. พารามิเตอร์การตัดด้วยเลเซอร์หลายโหมด 2 แบบสำหรับวัสดุทั่วไป | ||||
| วัสดุ | ความหนาของแผ่น (มม.) | ความเร็วตัด (ซม./นาที) | ความกว้างของร่อง (มม.) | กำลังเลเซอร์ (กิโลวัตต์) |
| อลูมิเนียม | 12 | 230 | 1 | 15 |
| เหล็กกล้าคาร์บอน | 6 | 230 | 1 | 15 |
| สแตนเลส (0Cr18Ni9) | 4.6 | 130 | 2 | 20 |
| คอมโพสิตโบรอน/อีพ็อกซี่ | 8 | 165 | 1 | 15 |
| คอมโพสิตไฟเบอร์/อีพ็อกซี่ | 12 | 460 | 0.6 | 20 |
| ไม้อัด | 25.4 | 150 | 1.5 | 8 |
| ลูกแก้ว | 25.4 | 150 | 1.5 | 8 |
| กระจก | 9.4 | 150 | 1 | 20 |
| คอนกรีต | 38 | 5 | 6 | 8 |
2. พลังเลเซอร์
กำลังเลเซอร์ที่ต้องการขึ้นอยู่กับวัสดุที่ตัด ความหนาของวัสดุ และข้อกำหนดด้านความเร็วในการตัด กำลังเลเซอร์ส่งผลอย่างมากต่อความหนา ความเร็ว และความกว้างของรอยตัด โดยทั่วไป การเพิ่มกำลังเลเซอร์จะทำให้สามารถตัดวัสดุที่มีความหนามากขึ้น ความเร็วในการตัดเร็วขึ้น และความกว้างของรอยตัดกว้างขึ้น
3. ตำแหน่งโฟกัส
ตำแหน่งโฟกัสมีผลกระทบอย่างมากต่อความกว้างของเคอร์ฟ โดยทั่วไปแล้ว โฟกัสจะตั้งไว้ที่ประมาณ 1/3 ของความหนาของวัสดุใต้พื้นผิว ส่งผลให้ได้ความลึกของการตัดสูงสุดและความกว้างของรอยตัดขั้นต่ำ
4. ทางยาวโฟกัส
เมื่อตัดแผ่นเหล็กหนา แนะนำให้ใช้ทางยาวโฟกัสมากขึ้นเพื่อให้ได้พื้นผิวการตัดแนวตั้งคุณภาพสูง ทางยาวโฟกัสที่ยาวขึ้นส่งผลให้มีเส้นผ่านศูนย์กลางลำแสงใหญ่ขึ้น ช่วยลดความหนาแน่นของกำลังและความเร็วในการตัด เพื่อรักษาความเร็วในการตัดให้สม่ำเสมอ จำเป็นต้องเพิ่มกำลังเลเซอร์ สำหรับการตัดแผ่นบาง ควรใช้ทางยาวโฟกัสสั้นกว่า ส่งผลให้เส้นผ่านศูนย์กลางลำแสงเล็กลง ความหนาแน่นของพลังงานสูงขึ้น และความเร็วในการตัดเร็วขึ้น
5. ช่วยแก๊ส
โดยทั่วไปจะใช้ออกซิเจนเป็นก๊าซช่วยในการตัดเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ เนื่องจากออกซิเจนจะใช้ปฏิกิริยาการเผาไหม้ของเหล็กและออกซิเจนเพื่อปรับปรุงกระบวนการตัด ส่งผลให้ได้ความเร็วตัดเร็วขึ้นและการตัดคุณภาพสูง ความดันของแก๊สช่วยส่งผลต่อกระบวนการตัด โดยความดันที่สูงขึ้นจะเพิ่มพลังงานจลน์และความสามารถในการกำจัดตะกรัน
6. โครงสร้างหัวฉีด
โครงสร้างหัวฉีดและขนาดปากยังส่งผลต่อคุณภาพและประสิทธิภาพของการตัดด้วยเลเซอร์อีกด้วย ข้อกำหนดในการตัดที่แตกต่างกันจำเป็นต้องใช้หัวฉีดที่แตกต่างกัน รูปร่างหัวฉีดทั่วไปได้แก่ รูปร่างทรงกลม ทรงกรวย และสี่เหลี่ยม โดยทั่วไปการตัดด้วยเลเซอร์จะใช้การเป่าโคแอกเซียล (การไหลของก๊าซและแกนแสงจัดตำแหน่ง) และการควบคุมระยะห่างระหว่างทางออกของหัวฉีดและพื้นผิวชิ้นงาน ({{0}}.5-2.0 มม.) ช่วยให้มั่นใจในการตัดที่มั่นคง กระบวนการ.
| โต๊ะ. 3 ตัวอย่างพารามิเตอร์กระบวนการตัดด้วยเลเซอร์ของวัสดุโลหะทั่วไป |
||||
| วัสดุ | ความหนา มม | ก๊าซเสริม | ความเร็วตัด ซม./นาที | กำลังเลเซอร์กิโลวัตต์ |
| เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ | 1 | O2 | 900 | 1000 |
| 1.5 | 300 | 300 | ||
| 3 | 200 | 300 | ||
| 6 | 100 | 1000 | ||
| 16.2 | 114 | 4000 | ||
| 35 | 50 | 4000 | ||
| 30CrMnSi | 1 | 200 | 500 | |
| 3 | 120 | 500 | ||
| 6 | 50 | 500 | ||
| สแตนเลส | 0.5 | 450 | 250 | |
| 1 | 800 | 1000 | ||
| 1.6 | 456 | 1000 | ||
| 3.2 | 180 | 500 | ||
| 4.8 | 400 | 2000 | ||
| 6 | 80 | 1000 | ||
| 6.3 | 150 | 2000 | ||
| 12 | 40 | 2000 | ||
| โลหะผสมไทเทเนียม | 3 | 1300 | 250 | |
| 8 | 300 | 250 | ||
| 10 | 280 | 250 | ||
| 40 | 50 | 250 | ||
