เครื่องตัดเลเซอร์ทำงานอย่างไร?

.เหตุใดจึงใช้เลเซอร์ในการตัด?

“เลเซอร์” ซึ่งเป็นคำย่อของ Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (การขยายแสงโดยการปล่อยรังสีแบบกระตุ้น) เป็นเทคโนโลยีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในทุกสาขาอาชีพ เมื่อนำเลเซอร์มาใช้กับเครื่องตัด จะทำให้ได้เครื่องตัดที่มีความเร็วสูง มลพิษต่ำ ใช้วัสดุสิ้นเปลืองน้อย และมีบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนน้อย ในขณะเดียวกัน อัตราการแปลงพลังงานแสงเป็นไฟฟ้าของเครื่องตัดเลเซอร์อาจสูงถึงสองเท่าของเครื่องตัดคาร์บอนไดออกไซด์ และความยาวคลื่นแสงของเลเซอร์ไฟเบอร์อยู่ที่ 1070 นาโนเมตร จึงมีอัตราการดูดซับที่สูงกว่า ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบมากกว่าเมื่อตัดแผ่นโลหะบาง ข้อดีของการตัดด้วยเลเซอร์ทำให้เป็นเทคโนโลยีชั้นนำสำหรับการตัดโลหะ ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการผลิตและการผลิตชิ้นส่วน โดยตัวอย่างที่เห็นได้ชัดที่สุดคือ การตัดแผ่นโลหะ การตัดในอุตสาหกรรมยานยนต์ เป็นต้น

เครื่องตัดเลเซอร์ทำงานอย่างไร?

I. หลักการประมวลผลด้วยเลเซอร์

ลำแสงเลเซอร์จะถูกโฟกัสให้เป็นจุดแสงที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กมาก (เส้นผ่านศูนย์กลางต่ำสุดอาจน้อยกว่า 0.1 มม.) ในหัวตัดเลเซอร์ ลำแสงพลังงานสูงดังกล่าวจะผ่านเลนส์พิเศษหรือกระจกโค้ง สะท้อนไปในทิศทางต่างๆ และรวมตัวกันบนวัตถุโลหะที่จะตัด ในบริเวณที่หัวตัดเลเซอร์ตัด โลหะจะหลอมเหลว ระเหย สึกกร่อน หรือถึงจุดติดไฟอย่างรวดเร็ว โลหะจะระเหยกลายเป็นรู จากนั้นจะมีการพ่นลมความเร็วสูงผ่านหัวฉีดที่อยู่แนวเดียวกับลำแสง ด้วยแรงดันสูงของก๊าซนี้ โลหะเหลวจะถูกกำจัดออกไป ทำให้เกิดร่อง

เครื่องตัดเลเซอร์ใช้ระบบเลนส์และระบบควบคุมเชิงตัวเลขด้วยคอมพิวเตอร์ (CNC) ในการนำทางลำแสงหรือวัสดุ โดยปกติขั้นตอนนี้จะใช้ระบบควบคุมการเคลื่อนที่เพื่อติดตามรหัส CNC หรือรหัส G ของลวดลายที่จะตัดลงบนวัสดุ เพื่อให้ได้ลวดลายที่แตกต่างกันในการตัด

II. วิธีการหลักในการประมวลผลด้วยเลเซอร์

1) การตัดด้วยเลเซอร์หลอมเหลว

การตัดด้วยการหลอมด้วยเลเซอร์ คือการใช้พลังงานจากลำแสงเลเซอร์ในการให้ความร้อนและหลอมโลหะ จากนั้นพ่นก๊าซที่ไม่ก่อให้เกิดออกซิเดชัน (เช่น ไนโตรเจน อากาศ) ที่มีแรงดันสูงผ่านหัวฉีดที่อยู่ในแนวเดียวกับลำแสง และใช้แรงดันก๊าซสูงในการกำจัดโลหะเหลวออกไปเพื่อสร้างรอยตัด

การตัดด้วยเลเซอร์หลอมเหลวส่วนใหญ่ใช้ในการตัดวัสดุที่ไม่เกิดออกซิเดชันหรือโลหะที่ทำปฏิกิริยาได้ง่าย เช่น สแตนเลส ไทเทเนียม อลูมิเนียม และโลหะผสมของโลหะเหล่านี้

2) การตัดด้วยออกซิเจนด้วยเลเซอร์

หลักการของการตัดด้วยเลเซอร์ออกซิเจนคล้ายกับการตัดด้วยออกซิอะเซทิลีน โดยใช้เลเซอร์เป็นแหล่งความร้อนล่วงหน้าและใช้ก๊าซที่ออกฤทธิ์ เช่น ออกซิเจน เป็นก๊าซตัด ในด้านหนึ่ง ก๊าซที่พ่นออกมาจะทำปฏิกิริยากับโลหะ ทำให้เกิดความร้อนจากการออกซิเดชันจำนวนมาก ความร้อนนี้เพียงพอที่จะหลอมโลหะ ในอีกด้านหนึ่ง ออกไซด์ที่หลอมเหลวและโลหะที่หลอมเหลวจะถูกพัดออกจากบริเวณปฏิกิริยา ทำให้เกิดรอยตัดในโลหะ

การตัดด้วยเลเซอร์ออกซิเจนส่วนใหญ่ใช้กับวัสดุโลหะที่เกิดออกซิเดชันได้ง่าย เช่น เหล็กกล้าคาร์บอน นอกจากนี้ยังสามารถใช้กับการแปรรูปเหล็กกล้าไร้สนิมและวัสดุอื่นๆ ได้ แต่ชิ้นงานที่ได้จะมีสีดำและหยาบ และต้นทุนต่ำกว่าการตัดด้วยก๊าซเฉื่อย