อุตสาหกรรมการประยุกต์ใช้เครื่องตัดเลเซอร์ CO2 คืออะไร?

หลักการทำงานของเครื่องตัดเลเซอร์ CO2 คือการใช้ส่วนผสมของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) เป็นสื่อกลางที่ออกฤทธิ์เพื่อสร้างลำแสงเลเซอร์กำลังสูงที่สามารถตัดวัสดุต่างๆ ได้ จากนั้นลำแสงเลเซอร์จะถูกโฟกัสและพุ่งไปที่ชิ้นงานเพื่อตัดหรือแกะสลักวัสดุต่างๆ หลักการทำงานของเครื่องตัดเลเซอร์ CO2 ประกอบด้วยขั้นตอนสำคัญหลายขั้นตอน:

• สื่อเลเซอร์: แกนหลักของเครื่องตัดเลเซอร์ CO2 คือสื่อเลเซอร์ซึ่งเป็นส่วนผสมของคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ไนโตรเจน (N2) และฮีเลียม (He) ส่วนผสมของก๊าซนี้ถูกผนึกไว้ภายในหลอดเลเซอร์ โดยปกติจะเป็นหลอดแก้วยาวที่มีกระจกอยู่ที่ปลายแต่ละด้าน
• ป้อนพลังงาน: ส่วนผสมของก๊าซถูกทำให้ตื่นเต้นโดยการใช้การปล่อยไฟฟ้าแรงสูงกับก๊าซภายในหลอดเลเซอร์ การปลดปล่อยนี้ทำให้อะตอมของก๊าซแตกตัวเป็นไอออน ทำให้เกิดการผกผันของจำนวนประชากร กล่าวโดยย่อคือเติมพลังงานก๊าซเพื่อให้อยู่ในสถานะพลังงานที่สูงขึ้น
• การผกผันรวม: เมื่ออะตอมของแก๊สถูกกระตุ้น อิเล็กตรอนบางส่วนจะถูกยกขึ้นสู่ระดับพลังงานที่สูงขึ้น อิเล็กตรอนที่ถูกกระตุ้นเหล่านี้อยู่ในสถานะที่ไม่เสถียรและมีแนวโน้มที่จะกลับสู่ระดับพลังงานที่ต่ำกว่าเดิม โดยปล่อยโฟตอน (อนุภาคของแสง) ในกระบวนการนี้ การปล่อยโฟตอนนี้ส่งผลให้เกิดการผกผันของจำนวนประชากร ซึ่งมีโมเลกุลจำนวนมากในสถานะพลังงานสูงมากกว่าในสถานะพลังงานต่ำ
• การปล่อยโฟตอน: เมื่ออิเล็กตรอนที่ถูกกระตุ้นกลับสู่ระดับพลังงานที่ต่ำกว่า มันจะปล่อยโฟตอนออกมา โฟตอนเหล่านี้อยู่ในรูปของแสงเลเซอร์ที่มีความยาวคลื่นเฉพาะ (โดยทั่วไปในช่วงอินฟราเรดไกลถึงอินฟราเรดกลาง ประมาณ 10.6 ไมครอนสำหรับเลเซอร์ CO2)
• ตัวสะท้อนแสง: หลอดเลเซอร์ได้รับการออกแบบให้เป็นตัวสะท้อนแสงโดยมีกระจกสองบานวางอยู่ที่ปลายแต่ละด้าน กระจกบานหนึ่งสะท้อนแสงเต็มที่ ส่วนอีกบานสะท้อนแสงบางส่วน กระจกบางส่วนช่วยให้แสงเลเซอร์ส่วนหนึ่งเล็ดรอดออกมาเป็นลำแสงเลเซอร์ได้
• การซูมเข้า: โฟตอนที่ถูกปล่อยออกมาระหว่างการผกผันของประชากรจะกระดอนไปมาระหว่างกระจก กระตุ้นโมเลกุลของก๊าซที่ตื่นเต้นมากขึ้นอย่างต่อเนื่องเพื่อปลดปล่อยโฟตอนมากขึ้น ส่งผลให้มีการขยายพลังงานแสง ทำให้เกิดลำแสงเลเซอร์ที่สม่ำเสมอและเข้มข้น
• การขึ้นรูปลำแสงเลเซอร์: กระจกสะท้อนแสงบางส่วนช่วยให้แสงเลเซอร์ขยายออกจากหลอดเลเซอร์ในรูปแบบของลำแสงเลเซอร์กำลังสูงเข้มข้นในรูปแบบลำแสงเลเซอร์ คุณสมบัติของส่วนผสมก๊าซ CO2 จะกำหนดความยาวคลื่นของเลเซอร์ ซึ่งโดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 10.6 ไมครอนในสเปกตรัมอินฟราเรด
• ออปติกการโฟกัส: ลำแสงเลเซอร์จะถูกส่งผ่านชุดออปติกการโฟกัส ซึ่งรวมถึงเลนส์หรือกระจก เพื่อรวมพลังงานไปยังจุดที่มีขนาดเล็กมาก ลำแสงที่โฟกัสนี้ช่วยให้สามารถตัดวัสดุได้อย่างแม่นยำ
• ปฏิกิริยาระหว่างสสาร: เมื่อลำแสงเลเซอร์ที่โฟกัสมีปฏิกิริยากับพื้นผิวของวัสดุ พลังงานอันเข้มข้นจะทำให้เกิดความร้อนเฉพาะที่ ความร้อนนี้ทำให้วัสดุระเหย ละลาย หรือถูกกำจัดออกโดยการระเหย ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของวัสดุและพารามิเตอร์เลเซอร์ที่ใช้
• กระบวนการตัด: ลำแสงเลเซอร์สามารถตัดวัสดุได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยการเคลื่อนย้ายวัสดุหรือลำแสงเลเซอร์ไปตามเส้นทางที่ตั้งโปรแกรมไว้ วัสดุจะดูดซับพลังงานเลเซอร์ ทำให้ร้อนขึ้นอย่างรวดเร็วและถูกกำจัดออกไปทีละชั้น
• การควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์: เครื่องตัดเลเซอร์ CO2 ถูกควบคุมโดยคอมพิวเตอร์ ซึ่งกำหนดทิศทางการเคลื่อนที่ของหัวเลเซอร์อย่างแม่นยำ และปรับกำลัง ความเร็ว และพารามิเตอร์อื่น ๆ ของเลเซอร์ การควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์นี้ทำให้สามารถตัดหรือแกะสลักที่ซับซ้อนและแม่นยำบนวัสดุหลากหลายประเภท