การตัดด้วยเลเซอร์ คืออะไร?
การตัดด้วยเลเซอร์ เป็นเทคนิคที่แม่นยำและหลากหลายซึ่งใช้พลังของเทคโนโลยีเลเซอร์เพื่อตัดผ่านโลหะประเภทต่างๆ ได้รับความนิยมอย่างล้นหลามในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น ยานยนต์ การบินและอวกาศ อิเล็กทรอนิกส์ และการก่อสร้าง เนื่องจากความสามารถในการผลิตการออกแบบที่สลับซับซ้อนและมีความแม่นยำสูง
การตัดด้วยเลเซอร์ ทำงานอย่างไร?
การตัดด้วยเลเซอร์โลหะเกี่ยวข้องกับการใช้ลำแสงเลเซอร์ที่โฟกัสเพื่อละลายหรือกลายเป็นไอของวัสดุที่จุดตัด ลำแสงเลเซอร์ถูกสร้างขึ้นโดยแหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์และถูกส่งผ่านชุดกระจกไปยังหัวตัด หัวตัดจะโฟกัสลำแสงเลเซอร์เป็นจุดเล็กๆ ทำให้เกิดแหล่งความร้อนความเข้มสูงที่ละลายหรือเผาไหม้ผ่านโลหะ
ประเภทของเลเซอร์ที่ใช้ในการตัดโลหะ
เลเซอร์ที่ใช้ในการตัดโลหะมีหลายประเภท ได้แก่
ไฟเบอร์เลเซอร์: เป็นเลเซอร์ชนิดที่ใช้กันทั่วไปที่สุดสำหรับการตัดโลหะ พวกเขาสร้างลำแสงเลเซอร์ผ่านการขยายแสงภายในใยแก้วนำแสง
เลเซอร์ CO2: เลเซอร์เหล่านี้ใช้ส่วนผสมของคาร์บอนไดออกไซด์ ไนโตรเจน และฮีเลียมเพื่อสร้างลำแสงเลเซอร์ ส่วนใหญ่จะใช้สำหรับการตัดวัสดุที่หนาขึ้น
เลเซอร์ Nd:YAG: เลเซอร์เหล่านี้ใช้คริสตัลโซลิดสเตตเป็นสื่อเลเซอร์และมักใช้สำหรับการตัดที่แม่นยำ
วัสดุที่เหมาะสำหรับการตัดด้วยเลเซอร์
การตัดด้วยเลเซอร์โลหะเหมาะสำหรับวัสดุหลากหลายประเภท ได้แก่
- เหล็ก: เหล็กกล้าคาร์บอน เหล็กกล้าไร้สนิม และเหล็กกล้าผสม
- อลูมิเนียม: ทั้งอลูมิเนียมบริสุทธิ์และอลูมิเนียมอัลลอยด์
- ทองแดง: ทองแดงบริสุทธิ์และโลหะผสมทองแดง
- ทองเหลือง
- ไทเทเนียม
ข้อดีของการตัดด้วยเลเซอร์โลหะ
การตัดด้วยเลเซอร์โลหะมีข้อดีหลายประการเหนือวิธีการตัดแบบดั้งเดิม
- ความแม่นยำ: การตัดด้วยเลเซอร์ให้ความแม่นยำสูงและช่วยให้สามารถออกแบบที่ซับซ้อนและซับซ้อนได้
- ความเร็ว: ลำแสงเลเซอร์สามารถตัดผ่านโลหะได้อย่างรวดเร็ว ลดเวลาในการผลิตลงอย่างมาก
- ความสามารถรอบด้าน: การตัดด้วยเลเซอร์สามารถใช้กับโลหะที่มีรูปร่าง ขนาด และความหนาต่างๆ ได้
- โซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนน้อยที่สุด: การตัดด้วยเลเซอร์ช่วยลดการถ่ายเทความร้อนไปยังวัสดุโดยรอบ ลดการบิดเบี้ยวและการบิดงอ
- กระบวนการที่ไม่มีการสัมผัส: เนื่องจากการตัดด้วยเลเซอร์เป็นกระบวนการที่ไม่มีการสัมผัส จึงไม่มีแรงทางกายภาพที่ใช้กับวัสดุโดยตรง ซึ่งช่วยลดความเสี่ยงของความเสียหายให้เหลือน้อยที่สุด
การประยุกต์ใช้การตัดด้วยเลเซอร์โลหะ
การตัดด้วยเลเซอร์โลหะพบการใช้งานที่หลากหลายในอุตสาหกรรมต่างๆ รวมถึง
- ยานยนต์: ส่วนประกอบที่ตัดด้วยเลเซอร์สำหรับตัวรถ ระบบไอเสีย และชิ้นส่วนเครื่องยนต์
- การบินและอวกาศ: การตัดส่วนประกอบของเครื่องบินอย่างแม่นยำ เช่น แผง ตัวยึด และเฟรม
- อิเล็กทรอนิกส์: การผลิตแผงวงจร ตู้ไฟฟ้า และชิ้นส่วนคอมพิวเตอร์
- สถาปัตยกรรม: การประดิษฐ์โครงสร้างโลหะที่ซับซ้อน แผงตกแต่ง และป้ายทางสถาปัตยกรรม
- การแพทย์: การผลิตเครื่องมือแพทย์ รากฟันเทียม และเครื่องมือผ่าตัด
ปัจจัยที่ต้องพิจารณาสำหรับการตัดด้วยเลเซอร์โลหะ
เมื่อเลือกใช้การตัดด้วยเลเซอร์โลหะ ควรพิจารณาปัจจัยบางประการ ได้แก่
- ความหนาของวัสดุ: การตัดด้วยเลเซอร์เหมาะสำหรับวัสดุที่มีความหนาบางถึงปานกลาง วัสดุที่หนาขึ้นอาจต้องใช้พลังงานเพิ่มเติมและใช้เวลาดำเนินการนานขึ้น
- ความซับซ้อนของการออกแบบ: การตัดด้วยเลเซอร์มีประสิทธิภาพสูงสำหรับการออกแบบที่ซับซ้อนและมีรายละเอียด อย่างไรก็ตาม การออกแบบที่ซับซ้อนมากอาจต้องใช้เวลาตั้งค่าเพิ่มเติม
- ข้อพิจารณาด้านต้นทุน: แม้ว่าการตัดด้วยเลเซอร์จะให้ประโยชน์มากมาย แต่สิ่งสำคัญคือต้องพิจารณาต้นทุนที่เกี่ยวข้องกับเทคโนโลยี รวมถึงอุปกรณ์ การบำรุงรักษา และค่าใช้จ่ายในการดำเนินงาน
ข้อจำกัดของการตัดด้วยเลเซอร์โลหะ
แม้ว่าการตัดด้วยเลเซอร์โลหะจะมีข้อดีหลายประการ แต่ก็มีข้อจำกัดบางประการ เช่น
- ข้อจำกัดของวัสดุ: โลหะบางชนิด เช่น วัสดุสะท้อนแสง เช่น ทองแดงและทองเหลือง ไม่เหมาะสำหรับการตัดด้วยเลเซอร์เนื่องจากมีค่าการสะท้อนแสงสูง
- เวลาตั้งค่าเริ่มต้น: การออกแบบที่ซับซ้อนและความต้องการวัสดุเฉพาะอาจเพิ่มเวลาการตั้งค่าเริ่มต้นสำหรับการตัดด้วยเลเซอร์
- ค่าใช้จ่าย: การลงทุนเริ่มต้นในอุปกรณ์ตัดด้วยเลเซอร์อาจค่อนข้างสูง ทำให้การดำเนินการขนาดเล็กเป็นไปได้น้อยลง
ข้อมูลอ้างอิงจาก https://www.jqlaser.com/th/what-is-metal-laser-cutting/