ภาพรวมของเครื่องเลเซอร์สำหรับตัดโลหะและการเลือก

อุปกรณ์ตัดด้วยเลเซอร์สำหรับโลหะถูกใช้ในอุตสาหกรรมที่หลากหลาย: วิศวกรรมเครื่องกล โลหะวิทยา และการผลิตเฟอร์นิเจอร์ ความนิยมนี้เกิดจากการที่ช่วยให้คุณสร้างชิ้นส่วนที่มีรูปร่างซับซ้อนพร้อมระดับความแม่นยำที่เพิ่มขึ้น อุปกรณ์ดังกล่าวจะกล่าวถึงในบทความของเรา

เครื่องตัดเลเซอร์โลหะมีหน้าที่หลักสามประการ:

• การแกะสลัก: การวาดภาพ ข้อความ และแม้แต่ภาพถ่ายบนพื้นผิวโลหะ
• การตัดด้วยเลเซอร์
• การตัดโค้ง

ในทุกกรณี เทมเพลตจะถูกสร้างขึ้นตามที่โมดูลควบคุมตัวเลขตั้งค่าพารามิเตอร์การตัด ผลลัพธ์ที่ได้คือผลิตภัณฑ์ที่แม่นยำอย่างสมบูรณ์แบบ

การออกแบบเครื่องตัดเลเซอร์ประกอบด้วยหลายบล็อก:

• อีซีแอล - รับผิดชอบในการสร้างกระแสของโฟตอนหรือพัลส์เลเซอร์ที่โฟกัสแคบ
• หน่วยเคลื่อนที่ของแก๊ส - ออกแบบมาเพื่อเป่าโลหะร้อนออกจากพื้นที่ทำงานและระบายความร้อนหม้อน้ำ
• ไดรฟ์ - ใช้เพื่อย้ายตัวปล่อยผ่านพื้นผิวที่ผ่านการบำบัดแล้ว
• โต๊ะตัดการทำงาน - วางชิ้นงานไว้ในขณะที่สามารถเปลี่ยนโต๊ะได้
• โมดูล CNC / ACS

หลักการทำงานของเครื่องจักรดังกล่าวขึ้นอยู่กับการสร้างลำแสงแคบด้วยหลอดเลเซอร์ที่ทำการแปรรูปโลหะ อันเป็นผลมาจากการสัมผัสของลำแสงกับพื้นผิวของวัสดุที่กำลังดำเนินการ เกิดผลกระทบที่อุณหภูมิสูง และช่วยให้สามารถแกะสลักหรือตัดโลหะได้ ในกรณีนี้ การไหลของส่วนผสมของก๊าซจะพัดเอาชั้นของวัสดุหลอมเหลวออก ซึ่งจะทำให้ได้การตัดคุณภาพสูง เครื่องจักรเหล่านี้สามารถใช้ได้กับเหล็กแผ่นทุกประเภท เช่นเดียวกับโลหะที่ไม่ใช่เหล็กและโลหะผสม

สาระสำคัญของงานของเครื่องตัดเลเซอร์คือการโฟกัสลำแสงที่แคบซึ่งเป็นผลมาจากการที่พลังงานกระจุกตัวอยู่บนพื้นผิวของวัสดุที่ผ่านกระบวนการ เส้นผ่านศูนย์กลางของลำแสงดังกล่าวไม่เกินหนึ่งในสิบของมิลลิเมตรซึ่งรับประกันความหนาของการตัดขั้นต่ำ กระบวนการหลอมเหลวและการเปลี่ยนแปลงในภายหลังของโครงสร้างโลหะเกิดขึ้นจากการนำคุณสมบัติกำลังของลำแสงเลเซอร์มาสู่พารามิเตอร์บางอย่าง เครื่องจักรดังกล่าวมีสี่ประเภทหลักขึ้นอยู่กับกลไกการทำงาน

การตัดโลหะด้วยเลเซอร์สามารถทำได้ในสภาพแวดล้อมที่มีออกซิเจนหรือไนโตรเจน ทางเลือกขึ้นอยู่กับลักษณะของโลหะที่จะนำไปแปรรูป ดังนั้น จากการสัมผัสออกซิเจน ปฏิกิริยาคายความร้อนจึงเกิดขึ้น พลังงานความร้อนทำให้สามารถตัดแผ่นโลหะผสมต่ำและเหล็กกล้าคาร์บอนที่มีความหนาพอสมควรได้

ไม่แนะนำให้ตัดพื้นผิวสังกะสีหรือสังกะสีในออกซิเจน ในกรณีนี้การตัดจะไม่สม่ำเสมอ นอกจากนี้ ความเสี่ยงของการเกิดขี้เถ้าเพิ่มขึ้น เมื่อตัดเหล็กกล้าไร้สนิมหรือเหล็กกล้าอัลลอยด์สูง ไม่ควรปล่อยให้จุดตัดเกิดออกซิเดชัน นั่นคือเหตุผลที่เมื่อทำงานกับโลหะดังกล่าวก๊าซเฉื่อยซึ่งส่วนใหญ่มักเป็นไนโตรเจนเป็นที่ต้องการ

ตัวกลางที่ใช้แก๊สสามารถใช้ตัดอลูมิเนียมได้ แต่สำหรับการทำงานกับโลหะผสมไททาเนียมนั้น ไม่สามารถใช้อย่างใดอย่างหนึ่งหรืออย่างอื่นได้ เนื่องจากก๊าซทั้งสองเริ่มถูกดูดซับโดยพื้นผิวโลหะและก่อตัวเป็นชั้นที่เปราะบาง สำหรับวัสดุนี้ ควรให้ความสำคัญกับอุปกรณ์เลเซอร์ที่ทำงานในฮีเลียมหรืออาร์กอนที่มีความบริสุทธิ์สูง

โดยทั่วไป เครื่องตัดเลเซอร์แบบใช้แก๊สจะให้คลื่นรังสีสูงสุด ดังนั้นจึงเป็นที่ต้องการในการประมวลผลแผ่นโลหะที่มีความหนาสูงสุด

อุปกรณ์เลเซอร์ใยแก้วนำแสงมีประสิทธิภาพและประสิทธิผลสูง ซึ่งมักใช้ในรูปแบบของเครื่องจักรขนาดเล็ก พวกเขามีข้อดีดังต่อไปนี้

• คุณภาพลำแสงสูง เส้นตัดจะบางลงและจุดมีขนาดเล็กลง ซึ่งโดยทั่วไปจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการทำงาน
• ความเร็วในการตัดสูง เมื่อเทียบกับก๊าซจะมีมากเป็นสองเท่า
• ความทนทาน การใช้เลเซอร์ไฟเบอร์ออปติกระดับมืออาชีพช่วยให้มั่นใจได้ถึงประสิทธิภาพที่เสถียรสูงสุด 100,000 ชั่วโมงในการใช้งานอุปกรณ์
• เพิ่มประสิทธิภาพ ประสิทธิภาพของการแปลงโฟโตอิเล็กทริกในการตัดด้วยไฟเบอร์ออปติกเท่ากับ 30% ซึ่งมากกว่าการตัดด้วยเลเซอร์ในสภาพแวดล้อมที่เป็นก๊าซ 2-3 เท่า
• ต้นทุนต่ำในการใช้งาน การใช้พลังงานของการติดตั้งไฟเบอร์ออปติกไม่เกิน 30% ของการตัดด้วยเลเซอร์ในบรรยากาศก๊าซ
• ค่าบำรุงรักษาขั้นต่ำ ไม่จำเป็นต้องใช้เลนส์สะท้อนแสงช่วยประหยัดเงินค่าบำรุงรักษาเครื่องได้มาก
• การทำงานของอุปกรณ์ดังกล่าวไม่ยากเป็นพิเศษ เนื่องจากการส่งผ่านใยแก้วนำแสง ไม่จำเป็นต้องปรับพารามิเตอร์ของเส้นทางแสง

องค์ประกอบการทำงานหลักของเครื่องตัดเลเซอร์ไดโอดคือตัวปล่อยในรูปของคริสตัลเซมิคอนดักเตอร์ที่เกิดขึ้นเป็นตัวสะท้อนแสง นอกจากไดโอดแล้ว เลเซอร์ดังกล่าวยังมีอุปกรณ์พิเศษสำหรับจ่ายไฟจากเครือข่ายกระแสสลับ สิ่งนี้ทำให้คุณสามารถเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ของการแผ่รังสีเอาท์พุตได้

อย่างไรก็ตาม เลเซอร์ประเภทไดโอดนั้นด้อยกว่าเลเซอร์ก๊าซและไฟเบอร์ออปติกอย่างมีนัยสำคัญในแง่ของพารามิเตอร์การเชื่อมโยงกัน การโฟกัสทำให้เกิดความแตกต่างอย่างมาก ดังนั้นจึงเป็นไปไม่ได้ที่จะรวมพลังงานไว้ที่ระดับสูงสุด ข้อได้เปรียบเพียงอย่างเดียวของอุปกรณ์ดังกล่าวคือความถูกเมื่อเทียบกับรุ่นอื่นๆ ทั้งหมด

หลักการทำงานของเลเซอร์โซลิดสเตตคล้ายกับแก๊ส แต่ก็ยังมีลักษณะของตัวเอง ตรงกันข้ามกับตัวกลางที่เป็นก๊าซ ตัวกลางที่ใช้งานของรูปแบบของแข็งถูกนำมาใช้ที่นี่ ตามกฎแล้วสิ่งเหล่านี้คือคริสตัลและแว่นตาต่าง ๆ ที่เปิดใช้งานเมื่อสัมผัสกับธาตุหายาก เลเซอร์ดังกล่าวมีประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นในขณะที่หลายรุ่นมีขนาดค่อนข้างกะทัดรัด คบเพลิงเหล่านี้ผลิตคานที่มีความยาวคลื่นที่สามารถรองรับโลหะและความหนาได้หลากหลาย

ปัจจุบันในตลาดมีเครื่องตัดเลเซอร์สำหรับโลหะจากผู้ผลิตหลายราย ในบรรดาบริษัทต่างชาติในตลาดภายในประเทศ ผลิตภัณฑ์ของโรงงานที่ตั้งอยู่ในประเทศในยุโรป สหรัฐอเมริกา รวมถึงในญี่ปุ่นและไต้หวันได้รับความนิยมอย่างมาก:

• Trumpf (เยอรมนี);
• ชูเลอร์ (เยอรมนี);
• โทรเทค (ออสเตรีย);
• Farley Laserlab (ออสเตรเลีย);
• GCC (ไต้หวัน)

นอกจากนี้ สินค้าที่ผลิตในจีนยังมีส่วนแบ่งการตลาดสูงอีกด้วย ความคิดเห็นเกี่ยวกับเรื่องนี้ไม่ชัดเจน หลายคนสงสัยในคุณภาพอย่างไรก็ตาม บางยี่ห้อที่มีโรงงานผลิตในจีนใช้เทคโนโลยีของสวิสและอยู่ภายใต้การควบคุมอย่างเข้มงวดจากลูกค้า พวกเขาผลิตเครื่องตัดเลเซอร์ที่มีลักษณะทางเทคนิคและการปฏิบัติงานที่สูงมาก บริษัทเหล่านี้ได้แก่:

• กระต่าย;
• วัตสัน;
• โบดอร์.

ในรัสเซีย เครื่องตัดเลเซอร์ผลิตโดยบริษัทอุตสาหกรรม Semiconductor Devices, LOMO, Plasma และ Inversion แต่ละคนมีระบบเลเซอร์บางประเภท ไม่มีองค์กรใดในประเทศของเราที่มีส่วนร่วมในการผลิตเครื่องเลเซอร์ทุกประเภทในเวลาเดียวกัน

เมื่อเลือกเครื่องตัดเลเซอร์สำหรับโลหะ คุณควรคำนึงถึงลักษณะดังต่อไปนี้

• การแบ่งประเภทของวัสดุ ประการแรกจำเป็นต้องคำนึงถึงลักษณะเฉพาะขององค์กร สิ่งสำคัญคือต้องชี้แจงว่าชิ้นส่วนที่จะตัดทำมาจากอะไรและมีความหนาเท่าใด ควรเปรียบเทียบปัจจัยเหล่านี้กับข้อมูลทางเทคนิคของเครื่อง ขนาดของพื้นที่ทำงาน และพารามิเตอร์การทำงานของอุปกรณ์
• พลัง. กำลังเฉลี่ยของเครื่องเลเซอร์ทั้งหมดในปัจจุบันมีตั้งแต่ 500 ถึง 6000 วัตต์ หากคุณวางแผนที่จะตัดแผ่นโลหะที่มีความหนาน้อยกว่า 6 มม. เครื่องตัดเลเซอร์ 500-700W ก็เพียงพอแล้ว ในการทำงานกับวัสดุที่หนาขึ้น คุณต้องเลือกเครื่องจักรที่มีกำลังสูงสุด
• เสื้อผ้า. เมื่อพูดถึงเครื่องจักรใยแก้วนำแสง คุณต้องใส่ใจกับวัสดุสิ้นเปลือง: เซอร์โวมอเตอร์ ไกด์ หัวตัด คิเมร่า และอื่นๆ คุณภาพและการทำงานของส่วนประกอบเหล่านี้ส่งผลต่อความแม่นยำและความเร็วของการตัดด้วยเลเซอร์ ผู้ผลิตที่ไร้ยางอายบางรายได้จัดเตรียมอุปกรณ์ที่ไม่ได้มีส่วนประกอบดั้งเดิม แต่มีส่วนประกอบคู่กันเพื่อลดต้นทุน อาจทำให้ผู้ซื้อสับสนได้ ดังนั้นจึงต้องชี้แจงข้อมูลเกี่ยวกับที่มาของวัสดุสิ้นเปลืองล่วงหน้า
• คุณภาพของอุปกรณ์ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีแนวโน้มที่จะลดวงจรการผลิตในองค์กรส่วนใหญ่ หลายบริษัท โดยเฉพาะบริษัทที่เพิ่งเข้าสู่ตลาด ไม่ได้ให้ความสนใจเพียงพอกับการทดสอบเครื่องตัดเลเซอร์ก่อนส่งมอบให้กับลูกค้า และไม่ได้ทำการควบคุมคุณภาพของอุปกรณ์ ดังนั้นเมื่อเลือกเครื่องจักร สิ่งสำคัญคือต้องใส่ใจกับความพร้อมของบริการทดสอบและการเตรียมการก่อนการขายที่ผู้ผลิต
• บริการบำรุงรักษา. เมื่อเลือกอุปกรณ์จะเป็นการดีกว่าที่จะให้ความสำคัญกับเครื่องจักรของผู้ผลิตที่มีการให้บริการในภูมิภาคการใช้งาน มิฉะนั้น ข้อบกพร่องใดๆ ในระหว่างการใช้งานจะนำไปสู่การซ่อมแซมในระยะยาว และทำให้การหยุดทำงานของการผลิตตามมาด้วย

เครื่องตัดเลเซอร์โลหะมีความหลากหลาย และสิ่งนี้ใช้ได้กับทั้งวัสดุที่ใช้และความเป็นไปได้ในการผลิตที่หลากหลาย โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สามารถใช้สำหรับการตัดและแกะสลักโลหะ

อุปกรณ์เลเซอร์ที่ใช้กันมากที่สุดคือการตัดวัสดุ เครื่องมือกลที่เครื่องมือตัดหลักเป็นเลเซอร์นั้นแพร่หลายในงานโลหะ พวกเขาอนุญาตให้คุณทำ:

• องค์ประกอบส่วนบุคคลของโครงสร้างโฆษณาในร่มและกลางแจ้ง
• ตัวสร้างโลหะและปริศนา
• รายการตกแต่ง;
• ชิ้นส่วนสำหรับรถยนต์และแบบจำลองเครื่องบิน
• ของที่ระลึก

เลเซอร์แกะสลักผลิตภัณฑ์โลหะสามารถเปลี่ยนสิ่งที่ง่ายที่สุดให้เป็นของขวัญล้ำค่า การแกะสลักที่ชัดเจนที่สุดได้มาจากการใช้ลำแสงเลเซอร์ รูปภาพที่ใช้ในเทคนิคนี้มีอายุการเก็บรักษาไม่จำกัด ไม่กลัวการเสียดสี ผลกระทบของสารละลายกรด-ด่าง น้ำ รังสีอัลตราไวโอเลต และอุณหภูมิสุดขั้ว

ด้วยความช่วยเหลือของเลเซอร์ที่ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ คุณจะได้ภาพที่มีรายละเอียดสูงสุด บ่อยครั้ง ลวดลายที่ซับซ้อนถูกสร้างขึ้นบนพื้นผิวโลหะและแม้แต่ภาพถ่ายก็ถูกทำซ้ำ

ด้วยลำแสงเลเซอร์ ไม่เพียงแต่แบนแต่ยังสามารถแกะสลักพื้นผิวนูนได้ ในกรณีนี้ กลไกการตรึงชิ้นงานแบบพิเศษจะเชื่อมต่อกับเครื่องยนต์ของเครื่องจักร การหมุนของมอเตอร์จะถูกส่งไปยังชิ้นงาน โดยจะเริ่มเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่กำหนด และลำแสงเลเซอร์จะส่งภาพจากทุกด้าน