หลักการทำงานและคุณสมบัติของเครื่องตัดเลเซอร์ ( LASER CUTTING )

การตัดโดยเลเซอร์  เป็นเทคโนโลยีสำหรับการตัดวัสดุที่มีประสิทธิภาพสูง  ให้ชิ้นงานที่มีคุณภาพภายในระยะเวลาที่รวดเร็ว  ซึ่งสามารถใช้ทดแทนการตัดแบบเดิม  เช่น การตัดโดยก๊าซได้เป็นอย่างดี  การตัดโดยเลเซอร์  

สามารถตัดวัสดุทั่วไปที่มีขนาดไม่หนามาก ปัจจุบันสามารถตัดได้หนาถึง 15มม  สามารถตัดวัสดุที่มีรูปร่างซับซ้อนได้อย่างแม่นยำ

การตัดโดยใช้เลเซอร์ เป็นการใช้ความร้อนจากลำแสงเลเซอร์  ซึ่งเป็นแสงที่มีช่วงความถี่คลื่นแคบ  มีความเข้มและพลังงานสูงผ่านไปบนวัสดุ  ทำให้บริเวณจุดที่รับลำแสงหลอมละลาย  โดยเมื่อเคลื่อนแนวลำแสงนี้ ก็จะทำให้สามารถตัดชิ้นวัสดุได้  เครื่องตัดเลเซอร์ มีทั้งแบบตัดด้วยมือ  และแบบติดตั้งกับระบบ CNC ซึ่งควบคุมการตัดด้วยคอมพิวเตอร์

 

หลักการทำงานของระบบ

เครื่องตัดเลเซอร์ มีวิธีการตัดโดยใช้เลเซอร์  ประกอบด้วย แหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์  เพื่อผลิตแสงเลเซอร์ซึ่งมีช่วงความถี่คลื่นแคบ  มีความเข้มและพลังงานสูง  ผ่านไปยังหัวตัด  ซึ่งจะมีเลนส์บีบลำแสงเพื่อฉายไปบนวัสดุ  ทำให้เกิดการหลอมละลายและตัดชิ้นวัสดุในบริเวณที่ลำแสงผ่าน

 

แหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์

การผลิตแสงเลเซอร์สำหรับการตัดวัสดุของเครื่องตัดเลเซอร์ โดยทั่วไปจะก๊าซซึ่งมีส่วนผสมของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์  ไนโตรเจน และฮีเลียม  ผ่านเข้าไปในแท่งทรง กระบอกกลวงและใช้พลังงานไฟฟ้าในการกระตุ้นอะตอมของก๊าซ เพื่อให้เกิดการปลดปล่อยพลังงานออกมาเกิดเป็นลำแสงเลเซอร์

 

หัวตัดเลเซอร์

หัวตัดเลเซอร์จะประกอบด้วยส่วนสร้างลำแสงเลเซอร์  ซึ่งมีช่วงความยาวคลื่นเฉพาะ  โดยลำแสงเลเซอร์จะส่องผ่านไปยังเลนส์เพื่อบีบลำแสงให้แคบและมีความเข้มสูงไปยังชิ้นงาน  นอกจากนี้หัวตัดเลเซอร์จะมีส่วนที่นำก๊าซที่มีความดัน เพื่อที่จะใช้เป่าไล่เศษการตัดออกจากบริเวณที่ตัดชิ้นงาน

 

คุณภาพการตัดวัสดุ

การตัดโดยใช้เครื่องตัดเลเซอร์ให้ความแม่นยำที่สูงมาก  สามารถตัดวัสดุที่มีรูปร่างซับซ้อนได้  โดยรอยไหม้ที่เกิดจากความร้อนจากการตัดจะมีขนาดเล็ก

 

ข้อมูลทางเทคนิคของเครื่องตัดเลเซอร์

เปรียบเทียบการตัดโดยเครื่องตัดเลเซอร์กับการตัดโดยก๊าซ คุณภาพการตัดการตัดโดยก๊าซ เช่น ระบบการตัดแบบหัวตัดพลาสม่า หัวตัดแก๊ส LPG จะมีรอยตัดใหญ่  เกิดรอยไหม้ที่ชิ้นงานในบริเวณกว้าง  ต้องเสียแรงงานในการปรับแต่งผิวชิ้นงาน

คุณภาพการตัดการตัดโดยเครื่องตัดเลเซอร์ คุณภาพการตัดดีมาก รอยตัดเล็ก  เกิดรอยไหม้ที่ชิ้นงานน้อย

ความรวดเร็วในการตัดโดยก๊าซ ค่อนข้างช้า

ความรวดเร็วในการตัดโดยเครื่องตัดเลเซอร์ รวดเร็วสำหรับการตัดชิ้นงานที่ความหนาไม่เกิน 15 มม.

ค่าลงทุนโดยก๊าซ ราคาประมาณ 700,000 บาท สำหรับเครื่องตัดขนาดที่ตัดแผ่นโลหะได้ 5 x 10 ฟุต  ความหนา 15mm

ค่าลงทุนการตัดโดยเครื่องตัดเลเซอร์ ราคาประมาณ 4,000,000 บาท สำหรับเครื่องตัดขนาดที่ตัดแผ่นโลหะได้ 5 x 10 ฟุต  ความหนา 15มม

อุปกรณ์ที่ต้องบำรุงรักษาการตัดโดยก๊าซ ปลายหัวตัด

อุปกรณ์ที่ต้องบำรุงรักษาโดยเครื่องตัดเลเซอร์ Protective glass, gas nozzles และตัวกรองป้องกันฝุ่น

การใช้พลังงานและสาธารณูปโภคการตัดโดยก๊าซ HR plate 30 psi oxygen @ 60 CF/M  4 psi acetylene @ 7 CF/M

การใช้พลังงานและสาธารณูปโภคการตัดโดยเครื่องตัดเลเซอร์ การใช้พลังงานสำหรับเครื่องตัด 3,000 Watt Co2 laser: กำลังไฟฟ้า: 24-40 kW Laser gas (Co2, N2, He):  2-16 l/h

Cutting gas (O2, No2): 500-2,000 l/h

ข้อจำกัดการตัดโดยก๊าซ ตัดได้เฉพาะโลหะที่มีส่วนประกอบของเหล็ก (Ferrous Metal) ไม่สามารถตัดอะลูมิเนียมหรือสแตนเลสได้

ข้อจำกัดการตัดโดยเครื่องตัดเลเซอร์ ความหนาชิ้นงานไม่เกิน 15 มม และไม่สามารถตัดชิ้นงานที่เป็นโลหะสะท้อนแสง หรือ อะลูมิเนียม หรือทองแดงที่มีผิวมันวาว

 

ข้อมูลเพิ่มเติม

ตารางแสดงประเภทวัสดุและความหนาที่เครื่องตัดเลเซอร์สามารถตัดได้

วัสดุความหนา

เหล็ก/MILD STEEL0.4 - 25mm

สเตนเลส/STAINLESS STEEL0.4 - 16mm

อลูมิเนียม/ALUMINIUM0.4 - 10mm

ทองเหลือง/BRASS0.4 - 3mm

อะคริลิก/ACRYLIC0.4 - 30mm

 

ไฟล์งานที่ โปรแกรมของเครื่องตัดเลเซอร์ รองรับได้คือ

File “.ai” จากโปรแกรม Coral Draw

File “.dxf” จากโปรแกรม Auto Cad

 

ที่มา: http://www2.dede.go.th/bhrd/old/web_display/websemple/swf_ind31/31_thai.swf

Visitors: 525,998