การตัดด้วยเลเซอร์เป็นกระบวนการตัดที่ล้ำหน้าที่สุดในโลก มันสามารถตัดวัสดุโลหะและอโลหะส่วนใหญ่ และสามารถใช้ได้ในหลายอุตสาหกรรม มีข้อดีของการผลิตที่แม่นยำ การตัดแบบยืดหยุ่น การแปรรูปรูปทรงพิเศษ การขึ้นรูปครั้งเดียว ความเร็วสูง ประสิทธิภาพสูง และสามารถแก้ปัญหามากมายที่ไม่สามารถแก้ไขได้ด้วยวิธีการทั่วไป บทความนี้จะพูดถึงเครื่องนี้กับคุณ
การตัดด้วยเลเซอร์เป็นกระบวนการที่ลำแสงเลเซอร์ที่ปล่อยออกมาจากเครื่องกำเนิดเลเซอร์ถูกโฟกัสโดยเลนส์เพื่อสร้างจุดพลังงานสูงขนาดเล็กที่โฟกัส เพื่อให้สามารถโฟกัสจุดนั้นในตำแหน่งที่เหมาะสมของวัสดุซึ่งดูดซับโดย วัสดุที่ระเหยอย่างรวดเร็ว หลอมเหลว ระเหยหรือถึงจุดติดไฟ และของเสียที่หลอมเหลวจะถูกเป่าออกไปด้วยก๊าซเสริมแรงดันสูง (รวมถึงคาร์บอนไดออกไซด์ ออกซิเจน ไนโตรเจน ฯลฯ) หัวเลเซอร์ขับเคลื่อนด้วยเซอร์โวมอเตอร์ที่ตั้งโปรแกรมได้ และหัวตัดจะเคลื่อนที่ไปตามเส้นทางที่กำหนดไว้โดยที่ลำแสงเคลื่อนที่บนวัสดุ เพื่อตัดชิ้นงานที่มีรูปร่างต่างๆ
แสงเป็นสีแดง ส้ม เหลือง และเขียว ซึ่งสามารถดูดกลืนหรือสะท้อนจากวัตถุได้ เลเซอร์ยังเป็นแสงซึ่งจะแสดงลักษณะที่แตกต่างกันตามความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน ตัวกลางเกนของเครื่องกำเนิดเลเซอร์ (นั่นคือ ตัวกลางที่สามารถแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นเลเซอร์) กำหนดความยาวคลื่นเลเซอร์ กำลังส่งออก และฟิลด์การใช้งาน ตัวกลางเกนของเลเซอร์สามารถแบ่งออกเป็นก๊าซของเหลวและของแข็ง ก๊าซที่เป็นตัวแทนคือเลเซอร์ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ของแข็งที่เป็นตัวแทน ได้แก่ ไฟเบอร์เลเซอร์ เลเซอร์ YAG เลเซอร์ทับทิม เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ ฯลฯ เลเซอร์เหลวใช้ของเหลวบางชนิด (โดยปกติคือตัวทำละลายอินทรีย์ เช่น สีย้อม) เป็นสื่อกลางในการสร้างเลเซอร์และปล่อยเลเซอร์
วัสดุของวัตถุตัดที่แตกต่างกันสามารถดูดซับความยาวคลื่นเลเซอร์ที่แตกต่างกัน ดังนั้นจึงจำเป็นต้องดัดแปลงเครื่องกำเนิดเลเซอร์ที่เหมาะสม ปัจจุบันเครื่องกำเนิดไฟเบอร์เลเซอร์เป็นเครื่องที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมยานยนต์
วิธีการตัดด้วยเลเซอร์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยการตัดหลอม การตัดออกซิเดชัน การตัดไอ การตัดแตกหักแบบมีไกด์ ฯลฯ เมื่อเลือกวิธีการตัด ควรพิจารณาคุณลักษณะ วัสดุแผ่น และรูปร่างการตัดในบางครั้ง การตัดด้วยการระเหยด้วยเลเซอร์ต้องใช้ความร้อนมากกว่าการหลอม และเหมาะสำหรับการตัดวัสดุโลหะที่บางมากและวัสดุที่ไม่ใช่โลหะ การตัดด้วยเลเซอร์ออกซิเดชันเร็วขึ้นโดยใช้ปฏิกิริยาความร้อนของออกซิเจนและโลหะ และคุณภาพการตัดค่อนข้างต่ำ ซึ่งเหมาะสำหรับการตัดแผ่นหนา การตัดด้วยเลเซอร์ใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมยานยนต์และโลหะแผ่นเนื่องจากการใช้ก๊าซป้องกันเพื่อป้องกันการกระเด็นของตะกรัน ตะเข็บตัดเรียบ และคุณภาพการตัดที่ดี นอกจากนี้ การตัดเมื่อหลอมเหลวและการตัดเป็นแก๊สสามารถได้ตะเข็บตัดที่ปราศจากออกซิเดชัน ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการตัดด้วยข้อกำหนดพิเศษ
กระบวนการทางเทคโนโลยีของการตัดด้วยเลเซอร์นั้นค่อนข้างง่าย กำหนดเส้นทางการตัดด้วยเลเซอร์และโปรแกรมพารามิเตอร์ล่วงหน้าตามผลิตภัณฑ์ต่างๆ โดยทั่วไป รูจะถูกตัดก่อน แล้วจึงตัดขอบ การผลิตการตัดสามารถทำได้โดยตรงหลังจากที่ชิ้นแรกผ่านการว่าจ้างแล้ว แต่การตัดสินค้าที่มีคุณภาพดีที่สุดไม่ใช่เรื่องง่าย มันเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับวัสดุตัด, โหมดเลเซอร์, กำลัง, ความเร็วในการตัด, แรงดันแก๊สเสริม ฯลฯ
เลเซอร์โดยทั่วไปมีสามโหมดการทำงาน: โหมดต่อเนื่อง โหมดมอดูเลต และโหมดพัลส์
ในโหมดต่อเนื่อง กำลังขับของเลเซอร์จะคงที่ ซึ่งทำให้ความร้อนที่เข้าสู่แผ่นมีความสม่ำเสมอมากขึ้น เหมาะสำหรับการตัดที่รวดเร็วโดยทั่วไป ในอีกด้านหนึ่ง มันสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการทำงาน ในทางกลับกัน ก็จำเป็นต้องหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงที่ร้ายแรงของโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนที่เกิดจากความเข้มข้นของความร้อน
กำลังเลเซอร์ของโหมดมอดูเลตเป็นฟังก์ชันของความเร็วในการตัด สามารถรักษาความร้อนที่เข้าสู่แผ่นโลหะให้อยู่ในระดับที่ค่อนข้างต่ำ โดยจำกัดกำลังในแต่ละจุด เพื่อป้องกันการเผาไหม้ที่ขอบของตะเข็บตัด เนื่องจากการควบคุมที่ซับซ้อน จึงไม่มีประสิทธิภาพมากนักและสามารถใช้ได้ในช่วงเวลาสั้นๆ เท่านั้น
แม้ว่าโหมดพัลส์จะแบ่งออกเป็นสามกรณี แต่จริงๆ แล้วเป็นเพียงความแตกต่างของความแข็งแกร่ง และมักจะเลือกตามลักษณะของวัสดุและความแม่นยำของโครงสร้าง
เลเซอร์มักทำงานในโหมดเอาต์พุตต่อเนื่อง เพื่อให้ได้คุณภาพการตัดที่ดีที่สุด จำเป็นต้องปรับอัตราป้อนสำหรับวัสดุที่กำหนด เช่น ความเร่ง การชะลอตัว และความล่าช้าเมื่อหมุน ดังนั้นในโหมดเอาท์พุตแบบต่อเนื่อง การลดกำลังไฟฟ้าไม่เพียงพอ และต้องปรับกำลังแสงเลเซอร์โดยการเปลี่ยนพัลส์
ก๊าซที่ใช้สำหรับอุปกรณ์ตัดด้วยเลเซอร์ ได้แก่ ก๊าซทำงานด้วยเลเซอร์ ก๊าซป้องกัน และก๊าซเสริม
โดยทั่วไปจะใช้ไนโตรเจนในการตัดเหล็กกล้าไร้สนิมและเหล็กกล้าความแข็งแรงสูงบางชนิด ซึ่งใช้เพื่อป้องกันการเกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันและเป่าวัสดุหลอมเหลว ความบริสุทธิ์ของไนโตรเจนจะต้องสูง สำหรับเหล็กกล้าไร้สนิมที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 8 มม. โดยทั่วไปต้องมีความบริสุทธิ์ 99.999 เปอร์เซ็นต์ ออกซิเจนเหมาะสำหรับการตัดแผ่นหนา การตัดด้วยความเร็วสูง และการตัดแผ่นที่บางมาก อากาศเหมาะสำหรับการตัดแผ่นอลูมิเนียม อโลหะ และสังกะสี สามารถลดฟิล์มออกไซด์และประหยัดค่าใช้จ่ายได้ในระดับหนึ่ง ในแง่ของต้นทุน ออกซิเจนที่ใช้สำหรับการตัดเหล็กกล้าคาร์บอนนั้นค่อนข้างถูก และไนโตรเจนที่ใช้สำหรับการตัดเหล็กกล้าคาร์บอนนั้นมีขนาดใหญ่ ยิ่งสแตนเลสหนาขึ้นเท่าใด ปริมาณไนโตรเจนและความบริสุทธิ์ยิ่งสูงขึ้น ต้นทุนก็จะสูงขึ้น ปัจจุบัน ค่าใช้จ่ายในการตัดไนโตรเจนความบริสุทธิ์สูงอยู่ที่ประมาณ 35-40CNY/h ซึ่งสูงกว่าค่าออกซิเจนประมาณ 10-15CNY/h
ความเร็วสูงสุดของการตัดด้วยเลเซอร์สามารถทำได้ถึง 40 เมตร/นาที และการประมวลผลจริงมักจะอยู่ที่ 1/3 - 1/2 ของความเร็วสูงสุดเท่านั้น เนื่องจากความเร็วที่สูงขึ้น ความแม่นยำแบบไดนามิกของกลไกเซอร์โวก็จะยิ่งต่ำลง ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพการตัด เมื่อตัดรูกลม ยิ่งความเร็วตัดสูง เส้นผ่านศูนย์กลางของรูยิ่งเล็กลง และความกลมยิ่งแย่ลง สามารถใช้ความเร็วตัดสูงสุดเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพในการตัดตรงแบบยาวเท่านั้น ในกระบวนการตัดจริง จำเป็นต้องปรับกำลังเลเซอร์ ความดันอากาศ และพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องอื่นๆ เพื่อให้ได้ความเร็วตัดที่เหมาะสมที่สุดซึ่งเหมาะสมกับผลิตภัณฑ์ตามวัสดุ ความหนา และข้อกำหนดทางเทคนิคที่เกี่ยวข้องของผลิตภัณฑ์
ตามความต้องการของผลิตภัณฑ์ที่แตกต่างกัน จำเป็นต้องปรับพารามิเตอร์อย่างต่อเนื่องภายใต้สภาพการทำงานที่แตกต่างกันเพื่อให้ได้พารามิเตอร์กระบวนการที่ดีที่สุด ความแม่นยำในการกำหนดตำแหน่งที่กำหนดซึ่งสามารถทำได้โดยการตัดด้วยเลเซอร์คือ {{0}}.08 มม. และความแม่นยำของตำแหน่งซ้ำคือ 0.03 มม. พิกัดความเผื่อขั้นต่ำที่สามารถทำได้คือ: รูรับแสง ± 0.05 มม. ตำแหน่งรู ± 0.2 มม.
วัสดุและความหนาต่างกันต้องใช้พลังงานหลอมละลายต่างกัน และกำลังขับเลเซอร์ที่ต้องการก็ต่างกันด้วย ในระหว่างการผลิต จำเป็นต้องปรับสมดุลความเร็วและคุณภาพในการผลิต เลือกและตั้งค่ากำลังส่งออกและความเร็วตัดที่เหมาะสม ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีพลังงานที่เหมาะสมในพื้นที่ตัด และวัสดุสามารถหลอมและเป่าออกได้อย่างมีประสิทธิภาพในเวลาที่เหมาะสม
ประสิทธิภาพของเลเซอร์ในการแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นพลังงานเลเซอร์อยู่ที่ประมาณ 30 เปอร์เซ็นต์ ~35 เปอร์เซ็นต์ กำลังขับ 1500W และกำลังไฟฟ้าเข้าประมาณ 4285W~5000W การใช้พลังงานอินพุตที่แท้จริงนั้นมากกว่ากำลังขับเล็กน้อย นอกจากนี้ ตามหลักการอนุรักษ์พลังงาน พลังงานอื่นๆ จะถูกแปลงเป็นพลังงานความร้อนเพื่อการปล่อยมลพิษ ดังนั้นเลเซอร์จะต้องติดตั้งเครื่องทำความเย็นเพื่อทำให้เย็นลง
เกี่ยวกับ HGTECH: HGTECH เป็นผู้บุกเบิกและเป็นผู้นำด้านการประยุกต์ใช้เลเซอร์ในอุตสาหกรรมในประเทศจีน และเป็นผู้ให้บริการโซลูชันการประมวลผลเลเซอร์ระดับโลกที่เชื่อถือได้ เราได้จัดเตรียมอุปกรณ์เลเซอร์อัจฉริยะ สายการผลิตระบบอัตโนมัติและการวัดผล และการก่อสร้างโรงงานอัจฉริยะอย่างครอบคลุม เพื่อมอบโซลูชั่นโดยรวมสำหรับการผลิตอัจฉริยะ
