ทบทวนหลักการและข้อดีของเครื่องตัดเลเซอร์

เครื่องตัดเลเซอร์ถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายในด้านการสอน การทหาร และอุตสาหกรรม เนื่องจากคุณภาพการตัดสูงและประสิทธิภาพการตัดสูง เครื่องตัดเลเซอร์สามารถตัดโลหะและอโลหะได้ และเครื่องตัดเลเซอร์พลังงานสูงของ Han ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการตัดวัสดุโลหะ ดังนั้นหลักการของเครื่องตัดเลเซอร์คืออะไร?

หลักการของเครื่องตัดเลเซอร์ - บทนำ

เทคโนโลยีเครื่องตัดเลเซอร์ใช้พลังงานที่ปล่อยออกมาเมื่อลำแสงเลเซอร์กระทบพื้นผิวแผ่นโลหะ แผ่นโลหะละลายและตะกรันถูกพัดพาไปด้วยแก๊ส เนื่องจากพลังงานเลเซอร์มีความเข้มข้นมาก จึงมีการถ่ายเทความร้อนเพียงเล็กน้อยไปยังส่วนอื่นๆ ของแผ่นโลหะ ทำให้เกิดการเสียรูปเพียงเล็กน้อยหรือไม่มีเลย ช่องว่างที่มีรูปร่างซับซ้อนสามารถตัดด้วยเลเซอร์ได้อย่างแม่นยำมาก และช่องว่างที่ตัดแล้วไม่จำเป็นต้องดำเนินการเพิ่มเติม

โดยทั่วไปแหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์จะใช้ลำแสงเลเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์ที่มีกำลังการทำงาน 500-5,000 วัตต์ ระดับพลังงานนี้ต่ำกว่าข้อกำหนดของเครื่องทำความร้อนไฟฟ้าในประเทศจำนวนมาก ลำแสงเลเซอร์จะโฟกัสในพื้นที่เล็กๆ ผ่านเลนส์และตัวสะท้อนแสง พลังงานที่มีความเข้มข้นสูงทำให้เกิดความร้อนในพื้นที่อย่างรวดเร็วเพื่อละลายแผ่นโลหะ

เหล็กกล้าไร้สนิมที่มีขนาดต่ำกว่า 16 มม. สามารถตัดได้ด้วยอุปกรณ์ตัดด้วยเลเซอร์ และเหล็กกล้าไร้สนิมที่มีความหนา 8-10 มม. สามารถตัดได้โดยการเพิ่มออกซิเจนเข้าไปในลำแสงเลเซอร์ แต่จะเกิดฟิล์มออกไซด์บาง ๆ บนพื้นผิวการตัดหลังจากการตัดด้วยออกซิเจน สามารถเพิ่มความหนาสูงสุดของการตัดได้ถึง 16 มม. แต่ข้อผิดพลาดด้านมิติของชิ้นส่วนตัดมีขนาดใหญ่

ในฐานะที่เป็นเทคโนโลยีเลเซอร์ไฮเทค นับตั้งแต่ก่อตั้ง บริษัทได้พัฒนาผลิตภัณฑ์เลเซอร์ที่เหมาะกับอุตสาหกรรมต่างๆ ตามความต้องการทางสังคมที่แตกต่างกัน เช่น เครื่องพิมพ์เลเซอร์ เครื่องทำเลเซอร์ความงาม เลเซอร์มาร์กกิ้ง เครื่องตัดเลเซอร์ CNC เครื่องตัดเลเซอร์ และผลิตภัณฑ์อื่นๆ . เนื่องจากอุตสาหกรรมเลเซอร์ในประเทศเริ่มต้นช้า จึงทำให้ล้าหลังกว่าประเทศที่พัฒนาแล้วบางประเทศในด้านการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยี ปัจจุบัน ผู้ผลิตผลิตภัณฑ์เลเซอร์ในประเทศผลิตผลิตภัณฑ์เลเซอร์ ชิ้นส่วนอะไหล่ที่สำคัญบางอย่าง เช่น หลอดเลเซอร์ มอเตอร์ขับเคลื่อน กัลวาโนมิเตอร์ และเลนส์โฟกัส ยังคงนำเข้าอยู่ ส่งผลให้ต้นทุนเพิ่มขึ้นและเพิ่มภาระให้กับผู้บริโภค

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ด้วยความก้าวหน้าของเทคโนโลยีเลเซอร์ในประเทศ การวิจัยและพัฒนาและการผลิตเครื่องจักรที่สมบูรณ์และชิ้นส่วนบางส่วนค่อยๆ ขยับเข้าใกล้ผลิตภัณฑ์ขั้นสูงจากต่างประเทศ ในบางแง่มุมดีกว่าผลิตภัณฑ์จากต่างประเทศด้วยซ้ำ นอกจากข้อได้เปรียบของ Jaeger แล้ว ยังครองตลาดในประเทศอีกด้วย อย่างไรก็ตาม ในแง่ของการประมวลผลและอุปกรณ์ที่มีความแม่นยำ ความเสถียรและความทนทาน ผลิตภัณฑ์ขั้นสูงจากต่างประเทศยังคงมีข้อได้เปรียบอย่างแน่นอน

หลักการของเครื่องตัดเลเซอร์ - หลักการ

ในเครื่องตัดเลเซอร์ งานหลักคือ หลอดเลเซอร์ ดังนั้นจึงจำเป็นที่เราจะต้องเข้าใจหลอดเลเซอร์

เราทุกคนรู้ถึงความสำคัญของหลอดเลเซอร์ในอุปกรณ์เลเซอร์ ลองใช้หลอดเลเซอร์ทั่วไปในการตัดสิน หลอดเลเซอร์ CO2

ส่วนประกอบของหลอดเลเซอร์ทำจากแก้วแข็ง ดังนั้นจึงเป็นวัสดุที่บอบบางและเปราะบาง เพื่อทำความเข้าใจเกี่ยวกับหลอดเลเซอร์ CO2 เราต้องเข้าใจโครงสร้างของหลอดเลเซอร์ก่อน เลเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์แบบนี้ใช้โครงสร้างปลอกหุ้มเป็นชั้น และชั้นในสุดคือท่อปล่อย อย่างไรก็ตาม เส้นผ่านศูนย์กลางของท่อปล่อยเลเซอร์ CO2 นั้นหนากว่าตัวท่อเลเซอร์เอง ความหนาของท่อจ่ายจะแปรผันตามปฏิกิริยาการเลี้ยวเบนที่เกิดจากขนาดของจุดแสง และความยาวของท่อจ่ายก็สัมพันธ์กับกำลังขับของท่อจ่ายเช่นกัน ขนาดของตัวอย่าง

ระหว่างการทำงานของเครื่องตัดเลเซอร์ หลอดเลเซอร์จะสร้างความร้อนจำนวนมาก ส่งผลต่อการทำงานปกติของเครื่องตัด ดังนั้นจึงจำเป็นต้องใช้เครื่องทำน้ำเย็นในพื้นที่พิเศษเพื่อทำให้หลอดเลเซอร์เย็นลงเพื่อให้แน่ใจว่าเครื่องตัดเลเซอร์สามารถทำงานได้ตามปกติที่อุณหภูมิคงที่ เลเซอร์ 200W สามารถใช้ CW-6200 และความสามารถในการทำความเย็นคือ 5.5 KW เลเซอร์ 650W ใช้ CW-7800 และความสามารถในการระบายความร้อนสามารถเข้าถึง 23KW

หลักการของเครื่องตัดเลเซอร์ - ลักษณะการตัด

ข้อดีของการตัดด้วยเลเซอร์:.

ข้อได้เปรียบ 1 - ประสิทธิภาพสูง

เนื่องจากลักษณะการส่งผ่านของเลเซอร์ โดยทั่วไปเครื่องตัดเลเซอร์จึงมีโต๊ะทำงานควบคุมเชิงตัวเลขหลายตัว และกระบวนการตัดทั้งหมดสามารถควบคุมแบบดิจิทัลได้ทั้งหมด ในขั้นตอนการทำงาน เพียงแค่เปลี่ยนโปรแกรม NC เท่านั้น ก็สามารถใช้ได้กับการตัดชิ้นส่วนที่มีรูปร่างต่างกัน ซึ่งสามารถรับรู้ได้ทั้งการตัดสองมิติและการตัดสามมิติ

ข้อได้เปรียบ 2 - รวดเร็ว

1200W เลเซอร์ตัดแผ่นเหล็กคาร์บอนต่ำหนา 2 มม. ความเร็วตัดสูงสุด 600 ซม./นาที ความเร็วในการตัดของแผ่นโพลีโพรพิลีนเรซินหนา 5 มม. สามารถเข้าถึง 1200 ซม./นาที ไม่จำเป็นต้องหนีบและยึดวัสดุระหว่างการตัดด้วยเลเซอร์

ข้อได้เปรียบ 3 - คุณภาพการตัดที่ดี

1: ร่องตัดด้วยเลเซอร์บางและแคบ ทั้งสองด้านของร่องขนานและตั้งฉากกับพื้นผิวการตัด และความแม่นยำของมิติของชิ้นส่วนที่ตัดสามารถเข้าถึงได้± 0.05 มม.

2： ผิวตัดเรียบสวยและมีความหยาบของผิวเพียงสิบไมครอน แม้แต่การตัดด้วยเลเซอร์ก็สามารถใช้เป็นกระบวนการสุดท้ายได้ และชิ้นส่วนต่างๆ ก็สามารถนำมาใช้ได้โดยตรงโดยไม่ต้องผ่านกรรมวิธี

3： หลังจากตัดวัสดุด้วยเลเซอร์แล้ว ความกว้างของโซนที่ได้รับความร้อนจะมีขนาดเล็กมาก และประสิทธิภาพของวัสดุใกล้กับรอยกรีดแทบไม่ได้รับผลกระทบ และการเสียรูปของชิ้นงานมีขนาดเล็ก ความแม่นยำในการตัดสูง รูปทรงเรขาคณิตของ ร่องนั้นดี และรูปร่างหน้าตัดของร่องนั้นค่อนข้างเรียบ สี่เหลี่ยมผืนผ้าปกติ การเปรียบเทียบวิธีการตัดด้วยเลเซอร์ การตัดด้วยออกซีอะเซทิลีน และการตัดด้วยพลาสมาแสดงในตารางที่ 1 วัสดุการตัดคือแผ่นเหล็กคาร์บอนต่ำหนา 6.2 มม.

ข้อได้เปรียบ IV - การตัดแบบไม่สัมผัส

ระหว่างการตัดด้วยเลเซอร์ จะไม่มีการสัมผัสโดยตรงระหว่างหัวเชื่อมกับชิ้นงาน และไม่มีการสึกหรอของเครื่องมือ ในการประมวลผลชิ้นส่วนที่มีรูปร่างต่างกัน ไม่จำเป็นต้องเปลี่ยน "เครื่องมือ" แต่เปลี่ยนเฉพาะพารามิเตอร์เอาต์พุตของเลเซอร์เท่านั้น กระบวนการตัดด้วยเลเซอร์มีเสียงรบกวนต่ำ การสั่นสะเทือนเล็กน้อย และมลพิษเล็กน้อย

ข้อดี 5 - สามารถตัดวัสดุได้หลายชนิด

เมื่อเทียบกับการตัดออกซีอะเซทิลีนและการตัดด้วยพลาสมา การตัดด้วยเลเซอร์มีวัสดุหลายประเภท รวมถึงโลหะ อโลหะ วัสดุผสมเมทริกซ์โลหะและอโลหะ หนัง ไม้ และไฟเบอร์ เป็นต้น

หลักการของเครื่องตัดเลเซอร์ - วิธีการตัด

ตัดเอง.

ซึ่งหมายความว่าการกำจัดวัสดุที่ผ่านการบำบัดแล้วนั้นดำเนินการโดยการระเหยวัสดุเป็นหลัก

ในระหว่างกระบวนการตัดแบบกลายเป็นไอ อุณหภูมิของพื้นผิวชิ้นงานจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วจนถึงอุณหภูมิการกลายเป็นไอภายใต้การทำงานของลำแสงเลเซอร์ที่โฟกัส และวัสดุจำนวนมากจะระเหยกลายเป็นไอ และไอน้ำแรงดันสูงที่ก่อตัวขึ้นจะถูกพ่นออกไปด้านนอกด้วยความเร็วเหนือเสียง ในเวลาเดียวกัน จะเกิด "รู" ในพื้นที่การทำงานของเลเซอร์ และลำแสงเลเซอร์จะสะท้อนอยู่ในรูหลายครั้ง เพื่อให้การดูดซับของวัสดุไปยังเลเซอร์เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว

ในกระบวนการฉีดไอน้ำแรงดันสูงด้วยความเร็วสูง ของเหลวที่ละลายในช่องสลิทจะถูกเป่าออกจากสลิทพร้อมกันจนกระทั่งชิ้นงานถูกตัดออก การตัดด้วยการทำให้เป็นไอภายในนั้นดำเนินการโดยการทำให้วัสดุกลายเป็นไอเป็นหลัก ดังนั้นความต้องการความหนาแน่นของพลังงานจึงสูงมาก ซึ่งโดยทั่วไปควรสูงถึงมากกว่า 108 วัตต์ต่อตารางเซนติเมตร

การตัดแบบระเหยเป็นวิธีการทั่วไปสำหรับการตัดด้วยเลเซอร์วัสดุจุดติดไฟต่ำ (เช่น ไม้ คาร์บอน และพลาสติกบางชนิด) และวัสดุทนไฟ (เช่น เซรามิก) การตัดด้วยการระเหยมักใช้เมื่อตัดวัสดุด้วยเลเซอร์พัลซิ่ง

II ปฏิกิริยาการละลายการตัด

ในการตัดแบบหลอมเหลว หากการไหลของอากาศเสริมไม่เพียงแต่พัดเอาวัสดุหลอมเหลวในรอยตัดออกไป แต่ยังสามารถทำปฏิกิริยากับชิ้นงานเพื่อเปลี่ยนความร้อน เพื่อเพิ่มแหล่งความร้อนอื่นให้กับกระบวนการตัด การตัดดังกล่าวเรียกว่าปฏิกิริยา ตัดละลาย โดยทั่วไปแล้วก๊าซที่สามารถทำปฏิกิริยากับชิ้นงานได้คือออกซิเจนหรือของผสมที่มีออกซิเจน

เมื่ออุณหภูมิพื้นผิวของชิ้นงานถึงอุณหภูมิจุดติดไฟ จะเกิดปฏิกิริยาคายความร้อนจากการเผาไหม้อย่างรุนแรง ซึ่งสามารถปรับปรุงความสามารถในการตัดด้วยเลเซอร์ได้อย่างมาก สำหรับเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำและเหล็กกล้าไร้สนิม พลังงานที่ได้จากปฏิกิริยาคายความร้อนจากการเผาไหม้คือ 60% สำหรับโลหะแอกทีฟ เช่น ไททาเนียม พลังงานที่ได้จากการเผาไหม้อยู่ที่ประมาณ 90%

ดังนั้น เมื่อเปรียบเทียบกับการตัดด้วยเลเซอร์แบบระเหยและการตัดแบบหลอมทั่วไป การตัดแบบหลอมปฏิกิริยาต้องใช้ความหนาแน่นของพลังงานเลเซอร์น้อยกว่า ซึ่งเป็นเพียง 1/20 ของการตัดแบบระเหยและ 1/2 ของการตัดแบบหลอมละลาย อย่างไรก็ตาม ในการหลอมและการตัดด้วยปฏิกิริยา ปฏิกิริยาการเผาไหม้ภายในจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงทางเคมีบางอย่างบนพื้นผิวของวัสดุ ซึ่งจะส่งผลต่อประสิทธิภาพของชิ้นงาน

Ⅲ ตัดละลาย

ในกระบวนการตัดด้วยเลเซอร์ หากมีการเพิ่มระบบเป่าเสริมซึ่งอยู่ร่วมแกนกับลำแสงเลเซอร์ การกำจัดสารที่หลอมเหลวในกระบวนการตัดนั้นไม่ได้ขึ้นอยู่กับการกลายเป็นไอของวัสดุเท่านั้น แต่ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับผลกระทบของการเป่าสูง - เร่งการไหลของอากาศเสริมเพื่อเป่าสารที่หลอมละลายออกจากรอยตัดอย่างต่อเนื่อง กระบวนการตัดดังกล่าวเรียกว่าการตัดแบบหลอมละลาย

ในกระบวนการหลอมและการตัด อุณหภูมิของชิ้นงานไม่จำเป็นต้องได้รับความร้อนสูงกว่าอุณหภูมิการกลายเป็นไออีกต่อไป ดังนั้นความหนาแน่นของพลังงานเลเซอร์ที่ต้องการจึงลดลงอย่างมาก ตามอัตราส่วนความร้อนแฝงของการหลอมเหลวและการกลายเป็นไอของวัสดุ พลังงานเลเซอร์ที่จำเป็นสำหรับการหลอมและการตัดเป็นเพียง 1/10 ของวิธีการตัดด้วยกระบวนการกลายเป็นไอ

Ⅳ การเขียนแบบด้วยเลเซอร์

วิธีนี้ส่วนใหญ่ใช้สำหรับ: วัสดุเซมิคอนดักเตอร์ ลำแสงเลเซอร์ที่มีความหนาแน่นกำลังสูงใช้ในการวาดร่องตื้นๆ บนพื้นผิวของชิ้นงานวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ เนื่องจากร่องนี้ทำให้แรงยึดเกาะของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์อ่อนลง จึงอาจแตกหักได้ด้วยวิธีทางกลหรือการสั่นสะเทือน คุณภาพของการขีดเขียนด้วยเลเซอร์จะวัดจากขนาดของเศษพื้นผิวและบริเวณที่ได้รับความร้อน

Ⅴ ตัดเย็น

นี่เป็นวิธีการประมวลผลแบบใหม่ ซึ่งนำเสนอพร้อมกับการเกิดขึ้นของเลเซอร์เอ็กไซเมอร์กำลังสูงในย่านรังสีอัลตราไวโอเลตในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา หลักการพื้นฐานของมัน: พลังงานของโฟตอนรังสีอัลตราไวโอเลตนั้นคล้ายกับพลังงานยึดเหนี่ยวของสารอินทรีย์หลายชนิด ใช้โฟตอนพลังงานสูงดังกล่าวเพื่อชนพันธะที่ยึดเหนี่ยวของสารอินทรีย์และทำลายมัน เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ในการตัด เทคโนโลยีใหม่นี้มีแนวโน้มในการใช้งานในวงกว้าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์

Ⅵ การตัดความเครียดจากความร้อน

ภายใต้การให้ความร้อนของลำแสงเลเซอร์ วัสดุที่เปราะบางมีแนวโน้มที่จะสร้างแรงเค้นจำนวนมากบนพื้นผิว ซึ่งอาจทำให้เกิดการแตกหักผ่านจุดความเค้นที่ได้รับความร้อนจากเลเซอร์ในลักษณะที่เรียบร้อยและรวดเร็ว กระบวนการตัดดังกล่าวเรียกว่าการตัดด้วยความร้อนด้วยความร้อนด้วยเลเซอร์ กลไกของการตัดความเค้นเนื่องจากความร้อนคือลำแสงเลเซอร์จะให้ความร้อนกับวัสดุเปราะบางส่วนเพื่อสร้างการไล่ระดับอุณหภูมิที่ชัดเจน

การขยายตัวจะเกิดขึ้นเมื่ออุณหภูมิพื้นผิวของชิ้นงานสูง ในขณะที่อุณหภูมิที่ต่ำกว่าของชั้นในของชิ้นงานจะขัดขวางการขยายตัว ส่งผลให้เกิดแรงดึงที่ผิวชิ้นงานและความเค้นอัดขึ้นรูปในแนวรัศมีที่ชั้นใน เมื่อความเค้นทั้งสองนี้เกินกำลังจำกัดการแตกหักของชิ้นงานเอง รอยแตกจะปรากฏบนชิ้นงาน ทำให้ชิ้นงานแตกตามรอยร้าว ความเร็วของการตัดความเค้นเนื่องจากความร้อนคือ m/s วิธีการตัดนี้เหมาะสำหรับการตัดแก้ว เซรามิก และวัสดุอื่นๆ

สรุป: เครื่องตัดเลเซอร์เป็นเทคโนโลยีการตัดที่ใช้คุณสมบัติของเลเซอร์และการโฟกัสของเลนส์เพื่อรวมพลังงานเพื่อละลายหรือทำให้พื้นผิววัสดุกลายเป็นไอ สามารถบรรลุข้อได้เปรียบของคุณภาพการตัดที่ดี ความเร็วที่รวดเร็ว วัสดุการตัดที่หลากหลาย ประสิทธิภาพสูง และอื่นๆ