เครื่องตัดเลเซอร์เป็นการปฏิวัติทางเทคโนโลยีในการแปรรูปโลหะแผ่นและเป็นหนึ่งในวิธีการทั่วไปของการแปรรูปโลหะแผ่นในปัจจุบัน เครื่องตัดเลเซอร์มีความยืดหยุ่นสูง ความเร็วในการตัดที่รวดเร็ว ประสิทธิภาพการผลิตสูงและวงจรการผลิตที่สั้น ซึ่งชนะตลาดในวงกว้างสำหรับลูกค้า ในปัจจุบัน การประมวลผลส่วนใหญ่ในด้านแผ่นขนาดกลางและแบบบางในตลาดใช้เครื่องตัดเลเซอร์ ซึ่งเป็นที่ยอมรับกันอย่างแพร่หลายในด้านประสิทธิภาพและความแม่นยำในระดับสูง แม้แต่สนามแผ่นหนาก็เข้ามาแทนที่ตลาดพลาสมาและเปลวไฟบางส่วน อย่างไรก็ตาม หากการดีบักไม่เหมาะสม ผลการตัดของเครื่องตัดเลเซอร์ก็จะได้รับผลกระทบไปด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่ง มีปัจจัยหกประการที่สำคัญต่อเอฟเฟกต์การตัด
1. อิทธิพลของความเร็วในการตัดต่อเอฟเฟกต์การตัด
สำหรับความหนาแน่นและวัสดุของกำลังเลเซอร์ที่กำหนด ความเร็วตัดจะเป็นไปตามสูตรเชิงประจักษ์ ตราบใดที่มันอยู่เหนือเกณฑ์ผ่าน ความเร็วตัดของวัสดุจะเป็นสัดส่วนกับความหนาแน่นของกำลังเลเซอร์ กล่าวคือ การเพิ่มความหนาแน่นของพลังงานสามารถปรับปรุงความเร็วในการตัดได้ ความหนาแน่นของพลังงานที่กล่าวถึงในที่นี้ไม่ได้เกี่ยวข้องกับกำลังขับเลเซอร์เท่านั้น แต่ยังรวมถึงโหมดคุณภาพลำแสงด้วย นอกจากนี้ ลักษณะของระบบการโฟกัสลำแสง นั่นคือ ขนาดของจุดโฟกัส ก็มีผลอย่างมากต่อการตัดด้วยเลเซอร์ ความเร็วตัดแปรผกผันกับความหนาแน่น (ความถ่วงจำเพาะ) และความหนาของวัสดุที่จะตัด
เมื่อพารามิเตอร์อื่นๆ ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง ปัจจัยในการเพิ่มความเร็วในการตัดคือ: เพิ่มกำลัง (ภายในช่วงที่กำหนด เช่น 500~2000W); ปรับปรุงโหมดลำแสง ลดขนาดของจุดโฟกัส (เช่น โฟกัสด้วยเลนส์โฟกัสสั้น); วัสดุตัดเฉือนที่มีพลังงานการระเหยเริ่มต้นต่ำ (เช่น พลาสติก ลูกแก้ว ฯลฯ) การตัดวัสดุที่มีความหนาแน่นต่ำ (เช่น ไม้สนขาว) ตัดวัสดุบาง
โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับวัสดุโลหะ เมื่อตัวแปรกระบวนการอื่นๆ คงที่ ความเร็วตัดด้วยเลเซอร์สามารถมีช่วงการปรับเทียบสัมพัทธ์และยังคงรักษาคุณภาพการตัดที่น่าพอใจ ช่วงการปรับนี้กว้างกว่าชิ้นงานหนาเล็กน้อยเมื่อตัดโลหะบาง บางครั้ง ความเร็วตัดช้าเกินไป ซึ่งจะทำให้พื้นผิวระเหยของวัสดุหลอมร้อนที่ปล่อยออกมา ทำให้พื้นผิวตัดหยาบมาก
2. อิทธิพลของการปรับตำแหน่งโฟกัสต่อคุณภาพการตัด
เนื่องจากความหนาแน่นของกำลังแสงเลเซอร์มีอิทธิพลอย่างมากต่อความเร็วในการตัด การเลือกทางยาวโฟกัสของเลนส์จึงเป็นประเด็นสำคัญ หลังจากโฟกัสลำแสงเลเซอร์แล้ว ขนาดสปอตจะเป็นสัดส่วนกับทางยาวโฟกัสของเลนส์ หลังจากที่ลำแสงโฟกัสด้วยเลนส์ทางยาวโฟกัสสั้น ขนาดสปอตมีขนาดเล็กมาก และความหนาแน่นของพลังงานที่จุดโฟกัสจะสูงมาก ซึ่งเหมาะสำหรับการตัดวัสดุ อย่างไรก็ตาม ข้อเสียของเลนส์นี้คือระยะชัดลึกสั้นมาก และระยะขอบการปรับมีขนาดเล็ก ซึ่งโดยทั่วไปแล้วเหมาะสำหรับการตัดวัสดุบางด้วยความเร็วสูง เนื่องจากเลนส์ทางยาวโฟกัสยาวมีระยะชัดลึกที่กว้าง จึงเหมาะสำหรับการตัดชิ้นงานที่มีความหนาตราบเท่าที่มีความหนาแน่นของพลังงานเพียงพอ
หลังจากตัดสินใจว่าจะใช้เลนส์ทางยาวโฟกัสตัวใด ตำแหน่งสัมพัทธ์ของโฟกัสและพื้นผิวของชิ้นงานมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรับประกันคุณภาพการตัด เนื่องจากความหนาแน่นของพลังงานที่โฟกัสจะสูงสุด ในกรณีส่วนใหญ่ ตำแหน่งโฟกัสจะอยู่ที่พื้นผิวชิ้นงานหรือต่ำกว่าพื้นผิวเล็กน้อยเมื่อทำการตัด ในกระบวนการตัดทั้งหมด เป็นเงื่อนไขสำคัญที่จะต้องแน่ใจว่าตำแหน่งสัมพัทธ์ระหว่างจุดโฟกัสและชิ้นงานคงที่เพื่อให้ได้คุณภาพการตัดที่มั่นคง บางครั้ง เลนส์จะร้อนขึ้นเนื่องจากการระบายความร้อนไม่ดีระหว่างการทำงาน ส่งผลให้ทางยาวโฟกัสเปลี่ยนแปลง ซึ่งต้องปรับตำแหน่งโฟกัสให้ทันเวลา
เมื่อโฟกัสอยู่ที่ตำแหน่งที่ดีที่สุด kerf จะเล็กที่สุดและประสิทธิภาพจะสูงสุด ความเร็วตัดที่ดีที่สุดสามารถให้ผลการตัดที่ดีที่สุด ในการใช้งานส่วนใหญ่ การปรับโฟกัสของลำแสงจะอยู่ที่ด้านล่างหัวฉีด ระยะห่างระหว่างหัวฉีดและพื้นผิวชิ้นงานโดยทั่วไปประมาณ 1.5 มม.
3. อิทธิพลของแรงดันแก๊สเสริมต่อผลการตัด
โดยทั่วไป จำเป็นต้องใช้ก๊าซเสริมสำหรับการตัดวัสดุ และปัญหาส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับประเภทและแรงดันของก๊าซเสริม โดยทั่วไป ก๊าซเสริมและลำแสงเลเซอร์จะถูกขับออกมาแบบโคแอกเชียลเพื่อป้องกันเลนส์จากการปนเปื้อนและกำจัดตะกรันที่ด้านล่างของพื้นที่ตัด สำหรับวัสดุที่ไม่ใช่โลหะและวัสดุโลหะบางชนิด ให้ใช้อากาศอัดหรือก๊าซเฉื่อยเพื่อขจัดวัสดุที่หลอมละลายและระเหยออก ในขณะที่ยับยั้งการเผาไหม้ที่มากเกินไปในบริเวณการตัด
สำหรับการตัดด้วยเลเซอร์โลหะส่วนใหญ่ ก๊าซแอคทีฟ (ตราบใดที่เป็น O2) ถูกใช้เพื่อสร้างปฏิกิริยาคายความร้อนออกซิเดชันกับโลหะร้อน ความร้อนที่เพิ่มขึ้นนี้สามารถเพิ่มความเร็วในการตัดได้ 1/3~1/2
บนพื้นฐานของการรับรองก๊าซเสริม ความดันก๊าซเป็นปัจจัยที่สำคัญมาก เมื่อตัดวัสดุบางที่ความเร็วสูง ต้องใช้แรงดันแก๊สสูงเพื่อป้องกันตะกรันเกาะที่ด้านหลังของการตัด (ตะกรันร้อนจะทำให้คมตัดเสียหายเมื่อกระทบกับชิ้นงาน) เมื่อความหนาของวัสดุเพิ่มขึ้นหรือความเร็วตัดช้า แรงดันแก๊สควรลดลงอย่างเหมาะสม เพื่อป้องกันไม่ให้ขอบตัดพลาสติกเป็นน้ำแข็ง ควรตัดด้วยแรงดันแก๊สที่ต่ำกว่า
แนวทางปฏิบัติของการตัดด้วยเลเซอร์แสดงให้เห็นว่าเมื่อก๊าซเสริมเป็น O2 ความบริสุทธิ์ของก๊าซจะส่งผลต่อคุณภาพการตัดอย่างมาก การลดความบริสุทธิ์ของ O2 ลง 2% จะทำให้ความเร็วตัดลดลง 50 เปอร์เซ็นต์ และทำให้คุณภาพของรอยบากลดลงอย่างมีนัยสำคัญ
4. การสะท้อนของพื้นผิววัสดุ
สำหรับลำแสงอินฟราเรดฟาร์อินฟราเรด 10.6 มม. ที่ปล่อยออกมาจากเครื่องตัดเลเซอร์ CO2 วัสดุที่ไม่ใช่โลหะสามารถดูดซับได้ดี กล่าวคือ มีการดูดซับสูง วัสดุโลหะมีการดูดซับลำแสง 10.6 มม. ได้ไม่ดี โดยเฉพาะโลหะทอง เงิน ทองแดง และอลูมิเนียมที่มีการสะท้อนแสงสูง โดยทั่วไป ลำแสงเลเซอร์ CO2 โดยเฉพาะอย่างยิ่งลำแสงคลื่นต่อเนื่องไม่เหมาะสำหรับการตัดวัสดุดังกล่าว สำหรับโลหะอลูมิเนียมและทองแดง โดยทั่วไปต้องใช้มากกว่า 3kW เพื่อสร้างพลังงานเริ่มต้นที่เพียงพอเพื่อให้ได้รูเริ่มต้นที่จำเป็นสำหรับเอฟเฟกต์การเจาะ วัสดุเหล็กที่เป็นเหล็ก นิกเกิล ไททาเนียม ฯลฯ มีอัตราการดูดซับที่แน่นอนสำหรับลำแสง CO2 10.6 มม. โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพื้นผิวของวัสดุถูกทำให้ร้อนที่อุณหภูมิหนึ่งหรือฟิล์มออกไซด์ อัตราการดูดซึมจะดีขึ้นอย่างมาก เพื่อให้ได้การตัดที่ดีขึ้น ผล. สำหรับวัสดุทึบแสง การดูดซับ=(1 -การสะท้อนแสง) สัมพันธ์กับสถานะพื้นผิว อุณหภูมิ และความยาวคลื่นของวัสดุ
การดูดกลืนแสงของวัสดุไปยังลำแสงมีบทบาทสำคัญในระยะเริ่มต้นของการให้ความร้อน แต่เมื่อรูในชิ้นงานถูกสร้างขึ้น ผลกระทบของวัตถุสีดำของรูจะทำให้การดูดกลืนแสงของวัสดุไปยังลำแสงใกล้ถึง 100 เปอร์เซ็นต์
สถานะพื้นผิวของวัสดุส่งผลโดยตรงต่อการดูดกลืนลำแสง โดยเฉพาะอย่างยิ่งความขรุขระของพื้นผิวและชั้นออกไซด์ของพื้นผิวจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงที่ชัดเจนในการดูดซับพื้นผิว ในทางปฏิบัติของการตัดด้วยเลเซอร์ บางครั้งผลของสถานะพื้นผิวของวัสดุต่อการดูดซับลำแสงสามารถนำมาใช้เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการตัดของวัสดุได้
5. อิทธิพลของเครื่องตัดไฟและหัวฉีด
การออกแบบและการผลิตหัวตัดมีผลสำคัญต่อคุณภาพการตัดที่ดี โดยเฉพาะหัวฉีด หากเลือกหรือบำรุงรักษาหัวฉีดไม่ถูกวิธี จะทำให้เกิดมลภาวะหรือความเสียหายได้ง่าย หรือความกลมของปากหัวฉีดไม่ดี หรือโลหะร้อนกระเด็นทำให้เกิดการอุดตันเฉพาะที่ ซึ่งจะเกิดกระแสน้ำวนในหัวฉีดส่งผลให้มีนัยสำคัญ การเสื่อมสภาพของประสิทธิภาพการตัด บางครั้งปากหัวฉีดจะแตกต่างจากแกนของลำแสงโฟกัส ทำให้เกิดลำแสงเพื่อตัดขอบหัวฉีด ซึ่งจะส่งผลต่อคุณภาพการตัดแต่ง เพิ่มความกว้างของร่องและทำให้ขนาดการตัดไม่ตรงแนว สำหรับหัวฉีด ควรให้ความสนใจเป็นพิเศษกับปัญหาสองประการคือ เส้นผ่านศูนย์กลางของหัวฉีดและระยะห่างระหว่างหัวฉีดกับพื้นผิวของชิ้นงาน
6. อิทธิพลของระบบแสงภายนอก
ลำแสงดั้งเดิมที่ปล่อยออกมาจากเลเซอร์จะถูกส่งผ่านระบบเส้นทางแสงภายนอก (รวมถึงการสะท้อนและการส่งผ่าน) และส่องแสงบนพื้นผิวของชิ้นงานอย่างแม่นยำด้วยความหนาแน่นของพลังงานที่สูงมาก
องค์ประกอบออปติคัลของระบบทางเดินแสงภายนอกจะต้องได้รับการตรวจสอบอย่างสม่ำเสมอและปรับให้ทันเวลาเพื่อให้แน่ใจว่าเมื่อหัวตัดวิ่งเหนือชิ้นงาน ลำแสงจะถูกส่งไปยังศูนย์กลางของเลนส์อย่างถูกต้องและโฟกัสไปที่จุดไฟเล็ก ๆ เพื่อตัด ชิ้นงานที่มีคุณภาพสูง เมื่อตำแหน่งขององค์ประกอบทางแสงเปลี่ยนแปลงหรือมีมลพิษ คุณภาพการตัดจะได้รับผลกระทบ หรือแม้แต่การตัดก็ไม่สามารถทำได้
เลนส์พาธออปติคัลภายนอกปนเปื้อนด้วยสิ่งสกปรกในการไหลของอากาศ อนุภาคที่กระเซ็นในบริเวณตัดถูกเชื่อมติดกัน หรือเลนส์ไม่ได้รับการระบายความร้อนอย่างเพียงพอ ซึ่งจะทำให้เลนส์ร้อนเกินไปและส่งผลต่อการส่งพลังงานของลำแสง มันจะทำให้เกิดการเคลื่อนตัวของแนวเส้นแสงและนำไปสู่ผลลัพธ์ที่ร้ายแรง ความร้อนสูงเกินไปของเลนส์ยังทำให้เกิดความผิดเพี้ยนทางโฟกัส และอาจเป็นอันตรายต่อตัวเลนส์เองด้วย
ปัจจัยทั้ง 6 ข้างต้นที่ส่งผลต่อผลการตัดของเครื่องตัดด้วยเลเซอร์ ในกระบวนการดำเนินการจริงควรให้ความสนใจ
เกี่ยวกับ HGTECH: HGTECH เป็นผู้บุกเบิกและเป็นผู้นำด้านการประยุกต์ใช้เลเซอร์ในอุตสาหกรรมในประเทศจีน และเป็นผู้ให้บริการโซลูชันการประมวลผลเลเซอร์ระดับโลกที่เชื่อถือได้ เราได้จัดเตรียมอุปกรณ์เลเซอร์อัจฉริยะ สายการผลิตระบบอัตโนมัติและการวัดผล และการก่อสร้างโรงงานอัจฉริยะอย่างครอบคลุม เพื่อมอบโซลูชั่นโดยรวมสำหรับการผลิตอัจฉริยะ
