การตัดด้วยเลเซอร์สามประเภทหลักคืออะไร?

ปัจจุบัน กระบวนการทั่วไปในอุตสาหกรรมโลหะแผ่นคือการตัดด้วยเลเซอร์ เครื่องตัดเลเซอร์คือเครื่องจักรประเภทหนึ่งที่สร้างและออกแบบลวดลายด้วยลำแสงเลเซอร์อันทรงพลัง การเผาไหม้ หรือการกลายเป็นไอของวัสดุบางชนิด ใช้ลำแสงเลเซอร์เพื่อสร้างชิ้นงานตัดที่มีความแม่นยำสูง โดยมีข้อดีคือความเร็วในการตัดที่รวดเร็ว คุณภาพการตัดสูง และประสิทธิภาพการตัดสูง ตามประเภทหลัก เครื่องตัดเลเซอร์สามารถแบ่งออกเป็น เครื่องตัดเลเซอร์ CO2, เครื่องตัดไฟเบอร์เลเซอร์ และ เครื่องตัดเลเซอร์ทึบ ND:YAG
ในบทความนี้ เราจะพูดถึงประเภทและเทคโนโลยีที่ซับซ้อนของเครื่องตัดเลเซอร์ทั้งสามเครื่อง เพื่อช่วยให้ผู้อ่านเข้าใจการพัฒนาและการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการตัดด้วยเลเซอร์ได้ดียิ่งขึ้น

การตัดด้วยเลเซอร์คืออะไร

ก่อนที่จะแยกแยะประเภทของเครื่องกำเนิดเลเซอร์ ควรทำความเข้าใจก่อนว่าการตัดด้วยเลเซอร์คืออะไร การตัดด้วยเลเซอร์เป็นกระบวนการที่ใช้ลำแสงเลเซอร์พลังงานสูงในการตัดและแกะสลัก หลักการของการตัดด้วยเลเซอร์คือการประมวลผลพื้นผิวของชิ้นงานโดยใช้ลำแสงเลเซอร์พลังงานสูงที่สร้างโดยเครื่องกำเนิดเลเซอร์ และระบบออปติคัลจะโฟกัสไปที่ลำแสงเลเซอร์เพื่อทำให้เป็นจุดแสงขนาดเล็กมาก เมื่อลำแสงเลเซอร์ถูกฉายรังสีบนชิ้นงาน พลังงานแสงจะถูกดูดซับโดยวัสดุและเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อน พลังงานความร้อนช่วยให้วัสดุให้ความร้อนแก่วัสดุถึงจุดหลอมเหลวและแม้กระทั่งอุณหภูมิการกลายเป็นไอ โดยการควบคุมความยาวโฟกัสและกำลังของลำแสงเลเซอร์ วัสดุสามารถหลอมละลาย ระเหย หรือเผาได้
เทคโนโลยีเลเซอร์สามารถทำกิจกรรมต่างๆ ได้ รวมทั้งการตัด การเจาะ และการแกะสลัก ขึ้นอยู่กับความเข้มของเลเซอร์ ส่วนประกอบหลักของลำแสงเลเซอร์ และวัสดุที่ทำหน้าที่บนลำแสงเลเซอร์ ในขณะเดียวกัน การตัดด้วยเลเซอร์ยังสามารถทำให้เกิดการควบคุมไดนามิกได้ ของเส้นทางตัดลำแสงเลเซอร์ การใช้คอมพิวเตอร์ช่วยออกแบบ (CAD) และเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ซีเอ็นซี (CNC) เส้นทางการตัดที่ต้องการสามารถแปลงเป็นคำแนะนำสำหรับระบบการตัดด้วยเลเซอร์เพื่อให้ได้กระบวนการตัดที่มีความแม่นยำสูงและความเร็วสูง

ประเภทของเครื่องตัดเลเซอร์

เครื่องตัดเลเซอร์มีสามประเภท: เครื่องตัดเลเซอร์ CO2, เครื่องตัดไฟเบอร์เลเซอร์และ ND: เครื่องตัดเลเซอร์แข็ง YAG วิธีการสร้างลำแสงเลเซอร์ส่วนใหญ่ใช้แนวคิดพื้นฐานทางกายภาพที่เหมือนกัน แต่การรับรู้ทางกายภาพนั้นแตกต่างกันไปจากเทคโนโลยีเลเซอร์ เครื่องกำเนิดเลเซอร์แต่ละเครื่องสามารถให้ความยาวคลื่นต่อเนื่องและสามารถใช้เพื่อวัตถุประสงค์หลายประการ แม้ว่าโลหะจะใช้ได้ทั่วไปในงานอุตสาหกรรม ไม้และพลาสติกก็สามารถตัดด้วยเครื่องตัดเลเซอร์ได้เช่นกัน ประเภทของเครื่องตัดเลเซอร์ต่างๆ เหล่านี้จะอธิบายไว้ด้านล่าง

เครื่องตัดเลเซอร์ CO2

เครื่องตัดเลเซอร์ CO2 เป็นหนึ่งในอุปกรณ์ตัดเลเซอร์ที่พบมากที่สุดและเก่าแก่ที่สุด ใช้ก๊าซ CO2 เป็นตัวกระตุ้นและสร้างลำแสงเลเซอร์ CO2 ผ่านเครื่องกำเนิดเลเซอร์ คุณสมบัติหลักของเครื่องตัดเลเซอร์ CO2 มีดังต่อไปนี้:

ความยาวของทางเดิน: ความยาวคลื่นเลเซอร์ของเครื่องตัดเลเซอร์ CO2 อยู่ที่ประมาณ 10.6 ไมครอน ซึ่งมีอัตราการดูดซึมสูงสำหรับวัสดุที่ไม่ใช่โลหะส่วนใหญ่ ดังนั้นจึงเหมาะสำหรับการตัดไม้ พลาสติก ยาง กระดาษ และวัสดุอื่นๆ
ความเร็วในการตัดที่รวดเร็ว: ความเร็วในการตัดของเครื่องตัดเลเซอร์ CO2 บนวัสดุที่ไม่ใช่โลหะนั้นรวดเร็วมาก ซึ่งสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตได้อย่างมาก
ความหนาของการตัดย่อย: เนื่องจากอัตราการดูดซับต่ำของเลเซอร์ CO2 บนวัสดุโลหะ เครื่องตัดเลเซอร์ CO2 จึงจำกัดความหนาของการตัดเฉพาะวัสดุโลหะ และมักจะเหมาะสำหรับแผ่นโลหะที่บางกว่า
ขอบตัดเรียบ: พื้นที่ตัดของเครื่องตัดเลเซอร์ CO2 มีขนาดใหญ่ ดังนั้นคมตัดจึงค่อนข้างเรียบและไม่ต้องการการประมวลผลเพิ่มเติมภายหลัง

เครื่องตัดไฟเบอร์เลเซอร์

เครื่องตัดไฟเบอร์เลเซอร์เป็นอุปกรณ์ตัดเลเซอร์ที่พัฒนาอย่างรวดเร็วในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ใช้เครื่องกำเนิดไฟเบอร์เลเซอร์เพื่อส่งลำแสงเลเซอร์ไปยังหัวตัดแล้วตัดชิ้นงาน คุณสมบัติหลักของเครื่องตัดเลเซอร์ใยแก้วนำแสงมีดังต่อไปนี้:

ความยาวคลื่นสั้น: ความยาวคลื่นเลเซอร์ของเครื่องตัดไฟเบอร์ไฟเบอร์เลเซอร์มักจะอยู่ที่ประมาณ 1 ไมครอน ซึ่งมีอัตราการดูดซับสูงสำหรับวัสดุโลหะ ดังนั้นจึงเหมาะสำหรับการตัดเหล็ก อลูมิเนียมอัลลอยด์ ทองแดง และวัสดุโลหะอื่นๆ
คุณภาพของลำแสงสูง: เครื่องตัดไฟเบอร์เลเซอร์ใช้ไฟเบอร์เพื่อส่งลำแสงเลเซอร์ ซึ่งสามารถรักษาคุณภาพของลำแสงเลเซอร์ไว้สูงและทำให้เอฟเฟกต์การตัดละเอียดยิ่งขึ้น
ความเร็วในการตัดที่รวดเร็ว: ความเร็วในการตัดของเครื่องตัดไฟเบอร์เลเซอร์บนวัสดุโลหะนั้นรวดเร็วมาก ซึ่งสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตได้อย่างมาก
ความหนาของการตัดขนาดใหญ่: ความหนาของการตัดของเครื่องตัดเลเซอร์ใยแก้วนำแสงมีขนาดค่อนข้างใหญ่ และสามารถตัดแผ่นโลหะหนาได้
คุณภาพการตัดสูง: พื้นที่กระทบความร้อนระหว่างกระบวนการตัดของเครื่องตัดไฟเบอร์เลเซอร์มีขนาดเล็ก คุณภาพการตัดสูง และเหมาะสำหรับการตัดที่แม่นยำ

ND: YAG เครื่องตัดเลเซอร์แบบทึบ

เครื่องกำเนิดเลเซอร์แบบทึบ ND:YAG เป็นเครื่องกำเนิดเลเซอร์ทั่วไป ใช้คริสตัลคริกเกตอะลูมิเนียมพอร์ต (YAG) ผสมกับไอออน (ND3+) เป็นสื่อกระตุ้น ซึ่งถูกกระตุ้นโดยแหล่งปั๊มเพื่อสร้างลำแสงเลเซอร์ ND: คุณสมบัติหลักของเครื่องกำเนิดเลเซอร์แบบแข็ง YAG มีดังต่อไปนี้:

ความกว้างพัลส์สั้น: ND: YAG เครื่องกำเนิดเลเซอร์แบบทึบสามารถผลิตพัลส์เลเซอร์สั้นได้ โดยปกติจะมีหน่วยเป็นนาโนวินาที ทำให้มีข้อได้เปรียบในการใช้งานที่ต้องการความเร็วสูงและการประมวลผลที่มีความแม่นยำสูง เช่น การประมวลผลแบบละเอียดและการมาร์กด้วยเลเซอร์
ความกว้างแคบ: ND: ความยาวคลื่นเลเซอร์ของเครื่องกำเนิดเลเซอร์ YAG ค่อนข้างแคบ โดยปกติจะอยู่ในช่วงไม่กี่นาโนเมตร ทำให้มีข้อได้เปรียบในการใช้งานบางอย่างสำหรับความยาวคลื่นเลเซอร์สูง เช่น การรักษาด้วยเลเซอร์และการวิเคราะห์สเปกตรัม
ความเสถียรสูง: เอาต์พุตเลเซอร์สามารถเสถียรภายในช่วงกำลังที่กำหนดและมีการลดทอนคุณภาพของลำแสงที่ต่ำกว่า สิ่งนี้ทำให้ทำงานได้ดีในการใช้งานที่มีการทำงานต่อเนื่องระยะยาวและความถี่ซ้ำๆ
การใช้งานอเนกประสงค์: เครื่องกำเนิดเลเซอร์แบบทึบ ND:YAG สามารถบรรลุการตัด การเชื่อม การเจาะ การทำเครื่องหมาย และการประมวลผลอื่นๆ ของวัสดุต่างๆ โดยการปรับพารามิเตอร์ของเลเซอร์ (เช่น ความกว้างพัลส์ ความถี่ ฯลฯ) เหมาะสำหรับการแปรรูปวัสดุโลหะและอโลหะ และสามารถตอบสนองความต้องการของอุตสาหกรรมต่างๆ

ความแตกต่างระหว่างเครื่องตัดเลเซอร์สามเครื่อง

ขึ้นอยู่กับหลักการทำงานและพื้นที่การใช้งานของเครื่องตัดเลเซอร์ มีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญระหว่างสามอย่างนี้ เครื่องตัดเลเซอร์. ประเภทที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับข้อกำหนดการตัดเฉพาะและคุณลักษณะของวัสดุ

ความยาวคลื่น

ความยาวคลื่นของเลเซอร์ขึ้นอยู่กับวัสดุที่ใช้เป็นสื่อขยายเท่านั้น สำหรับเครื่องกำเนิดเลเซอร์ CO2 โมเลกุลของก๊าซ CO2 จะสร้างความยาวคลื่นได้ 10,600 นาโนเมตร ตามองค์ประกอบที่ใช้ในเครื่องกำเนิดไฟเบอร์เลเซอร์ ความยาวคลื่นสามารถเป็นความยาวคลื่นใดก็ได้ระหว่าง 780 ถึง 2,200 นาโนเมตร ND: ความยาวคลื่นของเครื่องกำเนิดเลเซอร์ เช่น YAG คือ 1,064 นาโนเมตร เพราะทั้งหมดใช้นีโอไดเมียมเป็นสื่อกลางในการรับ

พลัง

กำลังคือความแตกต่างที่ค่อนข้างชัดเจนระหว่างเครื่องตัดเลเซอร์ประเภทต่างๆ เครื่องกำเนิดเลเซอร์ไฟเบอร์มีโฟกัสที่ใกล้กว่า ซึ่งหมายความว่ามีความหนาแน่นของพลังงานสูงกว่าเมื่อเทียบกับเครื่องกำเนิดเลเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์ สำหรับเอาต์พุตเลเซอร์เดียวกัน พลังงานที่ใช้โดยเครื่องกำเนิดเลเซอร์ใยแก้วนำแสงจะอยู่ที่ประมาณหนึ่งในสามของตัวกำเนิดเลเซอร์ CO2 ดังนั้นต้นทุนการดำเนินงานจึงต่ำกว่ามาก ND: ความหนาแน่นพลังงานของเครื่องกำเนิดเลเซอร์ YAG สูงกว่าเครื่องกำเนิดเลเซอร์ไฟเบอร์ แต่ประสิทธิภาพการใช้พลังงานต่ำ สำหรับเทคโนโลยีเลเซอร์ CO2 กำลังเลเซอร์อาจมีตั้งแต่หลายสิบวัตต์ไปจนถึงหลายร้อยวัตต์ สำหรับเทคโนโลยีเลเซอร์ใยแก้วนำแสง พลังงานเลเซอร์สามารถรองรับได้มากถึงหมื่นวัตต์

คุณภาพการตัด

เมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องกำเนิดเลเซอร์ CO2 ไฟเบอร์ และ ND: เครื่องกำเนิดเลเซอร์ YAG สามารถสร้างคมตัดที่เรียบเนียนได้ อย่างไรก็ตาม โดยปกติแล้วจะจำกัดอยู่เพียงวัสดุที่บางกว่าเท่านั้น ความเร็วตัดและกำลังเลเซอร์โดยรวมจะมีผลกระทบอย่างมากต่อคุณภาพการตัดด้วย ความเร็วตัดมากเกินไปหรือช้าเกินไปจะทำให้คุณภาพการตัดไม่ดี ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การพัฒนาอย่างรวดเร็วของเทคโนโลยีเลเซอร์ใยแก้วนำแสง และความนิยมของเครื่องกำเนิดเลเซอร์กำลังสูง ทำให้เครื่องตัดด้วยเลเซอร์ทะลุขีดจำกัดความหนา ด้วยกำลังที่เพิ่มขึ้น ความหนาและประสิทธิภาพของเครื่องตัดเลเซอร์ก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน ตามสถิติ เครื่องตัดเลเซอร์ขนาด 50KW ได้แบ่งความหนาการตัดสูงสุดของเหล็กคาร์บอนต่ำและสแตนเลสเป็น 120 มม. และ 100 มม. ตามลำดับ

ราคา

แม้ว่าเครื่องตัดเลเซอร์ CO2 จะมีราคาถูกกว่าเครื่องตัดไฟเบอร์เลเซอร์มาก แต่ค่าซื้อและค่าบำรุงรักษาของเครื่องกำเนิดเลเซอร์ CO2 นั้นแพงกว่าเนื่องจากต้องเปลี่ยนหลอดเลเซอร์หลังจากใช้งานไประยะหนึ่ง ND: ความน่าเชื่อถือของเครื่องกำเนิดเลเซอร์ YAG นั้นไม่ดีเท่ากับเครื่องกำเนิดไฟเบอร์เลเซอร์ จำเป็นต้องมีราคาแพงเป็นประจำดังนั้นค่าใช้จ่ายในการดำเนินการจึงสูงขึ้น

แอปพลิเคชัน

การออกแบบและการตั้งโปรแกรมรูปแบบการตัดส่งผลต่อความเร็วในการตัด เส้นทางการตัดที่มีประสิทธิภาพและเหมาะสมที่สุดช่วยลดเวลาเดินทางที่ไม่จำเป็นและปรับกระบวนการตัดให้เหมาะสมเพื่อให้ได้ความเร็วที่เพิ่มขึ้น เทคนิคการเขียนโปรแกรม เช่น การนำเข้า การส่งออก และการจัดลำดับเส้นทางที่เหมาะสมช่วยเพิ่มความเร็วการตัดสูงสุด

สรุป

การพัฒนาอย่างต่อเนื่องและนวัตกรรมของเทคโนโลยีการตัดด้วยเลเซอร์ทำให้ประเภทของเครื่องตัดด้วยเลเซอร์มีความหลากหลายมากขึ้น เครื่องตัดเลเซอร์ CO2 เครื่องตัดเลเซอร์ใยแก้วนำแสง และเครื่องตัดเลเซอร์ ND:YAG เป็นประเภทหลักที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน แต่ละชนิดมีลักษณะเฉพาะและขอบเขตการบังคับใช้ ซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการการตัดของอุตสาหกรรมต่างๆ
หวังว่าบทความนี้จะช่วยให้ผู้อ่านเข้าใจประเภทหลักของเครื่องตัดเลเซอร์และเลือกอุปกรณ์ที่เหมาะสมสำหรับการใช้งานจริง หากคุณต้องการทราบแง่มุมอื่นๆ ของการตัดด้วยเลเซอร์ รวมถึงประเภทซอฟต์แวร์ที่คุณต้องการ วิธีการออกแบบการตัดด้วยเลเซอร์ และทำความเข้าใจกับเครื่องตัดด้วยเลเซอร์เหล่านี้ มาสื่อสารเชิงลึกกันดีกว่า!

อุปกรณ์เลเซอร์

ข้อมูลติดต่อ

รับโซลูชันเลเซอร์