การตัดด้วยเลเซอร์คืออะไร?

การตัดด้วยเลเซอร์คืออะไร?

การตัดด้วยเลเซอร์ เป็นเทคโนโลยีการประมวลผลความร้อนแบบไม่สัมผัสซึ่งใช้ลำแสงเลเซอร์พลังงานสูงแบบโฟกัสเพื่อหลอม ระเหย หรือเผาผ่านวัสดุตามเส้นทางที่ตั้งโปรแกรมไว้ ทำให้เกิดการตัดที่มีความกว้างของรอยตัดแคบถึง 0.1 มม. และความแม่นยำของตำแหน่ง ±0.05 มม. ก๊าซช่วยแรงดันสูงจะเป่าวัสดุที่หลอมละลายหรือกลายเป็นไอออกจากบริเวณที่ตัดไปพร้อมๆ กัน ทำให้ขอบสะอาดปราศจากเสี้ยน ซึ่งโดยปกติแล้วไม่จำเป็นต้องมีการตกแต่งขั้นสุดท้าย

เทคโนโลยีนี้ได้พัฒนาจากความอยากรู้อยากเห็นในห้องปฏิบัติการในช่วงทศวรรษ 1960 ไปสู่วิธีการตัดที่มีความแม่นยำที่โดดเด่นในอุตสาหกรรมงานโลหะ อิเล็กทรอนิกส์ ยานยนต์ การบินและอวกาศ และการผลิตสินค้าอุปโภคบริโภค การทำความเข้าใจว่าการตัดด้วยเลเซอร์คืออะไร และสิ่งที่แตกต่างจากวิธีการแบบเก่า คือขั้นตอนแรกในการประเมินว่าการตัดด้วยเลเซอร์นั้นเหมาะกับความต้องการในการผลิตเฉพาะหรือไม่

กลไกหลักในแง่ธรรมดา

เลเซอร์ (การขยายแสงโดยการกระตุ้นการปล่อยรังสี) จะสร้างลำแสงสีเดียวที่ต่อเนื่องกัน ในเครื่องตัด ลำแสงนี้จะถูกส่งผ่านชุดกระจกหรือสายเคเบิลไฟเบอร์ออปติก และโฟกัสด้วยเลนส์ไปยังเส้นผ่านศูนย์กลางเฉพาะจุดโดยทั่วไประหว่าง 0.05 มม. และ 0.3 มม . ณ จุดนั้น ความหนาแน่นของพลังงานมีมากเกินไป 10⁶ วัตต์/ซม.² — มากพอที่จะละลายหรือทำให้วัสดุทางวิศวกรรมใดๆ กลายเป็นไอได้ในทันที

จุดที่โฟกัสจะเคลื่อนไปทั่วพื้นผิวชิ้นงานตามเส้นทางการตัดที่ตั้งโปรแกรมไว้โดย CNC เนื่องจากลำแสงทำหน้าที่ตัดเอง จึงไม่มีเครื่องมือที่สึกหรอ ทื่อ หรือจำเป็นต้องเปลี่ยนระหว่างการตัด

ประเภทหลักของเครื่องตัดเลเซอร์

เทคโนโลยีแหล่งกำเนิดเลเซอร์สามประการมีส่วนสำคัญในการตัดทางอุตสาหกรรม แต่ละประเภทเหมาะกับวัสดุและความหนาที่แตกต่างกัน:

ไฟเบอร์เลเซอร์

ลำแสงถูกสร้างขึ้นในไฟเบอร์ออปติกเจือและส่งไปยังหัวตัดผ่านสายเคเบิลไฟเบอร์แบบยืดหยุ่น ความยาวคลื่น: 1,064 นาโนเมตร . ประสิทธิภาพของปลั๊กติดผนัง: 30–40% — สูงกว่าเลเซอร์ CO₂ ประมาณสามเท่า ไฟเบอร์เลเซอร์มีความเป็นเลิศในการตัดโลหะ โดยเฉพาะวัสดุสะท้อนแสง เช่น ทองแดง ทองเหลือง และอลูมิเนียม ความเร็วในการตัดเหล็กสแตนเลสขนาด 1 มม. เกินกว่านั้นได้ 30 ม./นาที ที่ 6 กิโลวัตต์

CO₂เลเซอร์

ลำแสงถูกสร้างขึ้นจากส่วนผสมของก๊าซ (CO₂, N₂, He) ที่ถูกกระตุ้นโดยการปล่อยกระแสไฟฟ้า ความยาวคลื่น: 10,600 นาโนเมตร . ความยาวคลื่นที่ยาวกว่านี้จะถูกดูดซับได้ดีจากวัสดุที่ไม่ใช่โลหะ เช่น อะคริลิค ไม้ หนัง ผ้า และแก้ว ทำให้ CO₂ เป็นตัวเลือกมาตรฐานสำหรับร้านขายวัสดุผสม นอกจากนี้ยังสามารถตัดเหล็กเหนียวหนาได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุดถึง 30 มม. ขึ้นไป ด้วยพลังสูง

เลเซอร์โซลิดสเตต (Nd:YAG / ดิสก์)

สิ่งเหล่านี้ใช้โซลิดคริสตัลเป็นตัวกลางในการรับ ความยาวคลื่น: 1,064 นาโนเมตร (เช่นเดียวกับไฟเบอร์) ในอดีตใช้ในการตัดและเชื่อมแบบพัลส์โหมด ปัจจุบันถูกแทนที่ด้วยไฟเบอร์เลเซอร์ในการติดตั้งใหม่เป็นส่วนใหญ่ เนื่องจากไฟเบอร์มีประสิทธิภาพสูงกว่าและค่าบำรุงรักษาต่ำกว่า

คุณลักษณะที่กำหนดห้าประการของการตัดด้วยเลเซอร์

• ความแม่นยำสูง: ความกว้างของร่องต่ำกว่า 0.1 มม. ความสามารถในการทำซ้ำตำแหน่ง ±0.03–0.05 มม. รูปทรงที่ซับซ้อนและคุณสมบัติระดับจุลภาคสามารถทำซ้ำได้ตั้งแต่ส่วนแรกจนถึงส่วนหลักหมื่น
• ความเร็วตัดสูง: ความหนาแน่นของพลังงานจะกระจุกตัวอยู่ที่จุดนั้น ทำให้สามารถกำจัดวัสดุได้อย่างรวดเร็ว เลเซอร์ไฟเบอร์ขนาด 12 กิโลวัตต์ ตัดเหล็กอ่อนขนาด 3 มม. ได้มากกว่า 20 ม./นาที .
• กระบวนการไม่ติดต่อ: ไม่มีการใช้แรงทางกลกับชิ้นงาน ดังนั้นวัสดุที่บางหรือเปราะบางจึงไม่บิดเบี้ยวจากการหนีบหรือแรงกดของเครื่องมือ
• โซนรับผลกระทบความร้อนขนาดเล็ก (HAZ): ลำแสงที่มีการโฟกัสสูงจะจำกัดอินพุตความร้อนให้อยู่ในแถบแคบที่อยู่ติดกับการตัด ซึ่งช่วยลดการบิดเบือนและรักษาคุณสมบัติของวัสดุไว้ใกล้กับขอบ
• ความเข้ากันได้ของวัสดุในวงกว้าง: โลหะ พลาสติก ไม้ เซรามิก วัสดุผสม และสิ่งทอ ล้วนสามารถแปรรูปได้ โดยมักจะใช้เครื่องจักรเครื่องเดียวกันที่มีการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์

การใช้งานทางอุตสาหกรรมทั่วไป

การตัดด้วยเลเซอร์ ถูกใช้ในแทบทุกภาคการผลิต:

• การผลิตแผ่นโลหะ: ฉากยึดโครงสร้าง กรอบหุ้ม และแผงที่ตัดจากขดลวดแบนหรือสต็อกเพลท
• ยานยนต์: แผงกั้นตัวถังสีขาว ดิฟฟิวเซอร์ถุงลมนิรภัย รางเบาะนั่ง และส่วนเสริมบานพับประตู
• การบินและอวกาศ: ขายึดเฟรมเครื่องบินไทเทเนียม แผงผิวหนังลำตัวอะลูมิเนียม และซี่โครงคอมโพสิต
• อิเล็กทรอนิกส์: การร้องเพลง PCB, การตัดวงจรแบบยืดหยุ่น และการตัดสเตนซิลแบบละเอียด
• อุปกรณ์การแพทย์: ช่องว่างเครื่องมือผ่าตัด การตัดขดลวดจากท่อที่มีผนังบาง และส่วนประกอบของรากฟันเทียม
• ป้ายและสถาปัตยกรรม: หน้าจอเหล็กตกแต่ง ตัวอักษรอะลูมิเนียม และแผงแสดงผลอะคริลิก

สรุป

การตัดด้วยเลเซอร์ถูกกำหนดโดยการผสมผสานระหว่างพลังงานโฟตอนที่เข้มข้น การเคลื่อนไหวที่ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ และการดีดก๊าซที่ทำงานร่วมกันเพื่อสร้างการตัดที่แม่นยำและทำซ้ำได้ด้วยความเร็วสูง ลักษณะแบบไม่สัมผัส ความแม่นยำระดับต่ำกว่ามิลลิเมตร และความเข้ากันได้กับวัสดุหลากหลายประเภท ทำให้เป็นเทคโนโลยีการตัดที่ต้องใช้ในทุกที่ที่คุณภาพ ความเร็ว และความยืดหยุ่น จะต้องอยู่ร่วมกันในกระบวนการเดียว

หลักการทำงานของการตัดด้วยเลเซอร์

การตัดด้วยเลเซอร์ทำงานโดยการสร้างลำแสงที่สอดคล้องกัน โดยเน้นไปที่ความหนาแน่นของพลังงานที่เกิน 10⁶ W/cm² ที่พื้นผิวชิ้นงาน และปล่อยให้ความร้อนเฉพาะที่ที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วทำให้วัสดุละลายหรือกลายเป็นไอ ในขณะที่ไอพ่นแก๊สช่วยร่วมแกนจะขับวัสดุที่หลอมละลายหรือก๊าซออกจากรอยตัด จากนั้นระบบการเคลื่อนที่ของ CNC จะย้ายจุดที่โฟกัสไปตามเส้นทางการตัดที่ตั้งโปรแกรมไว้ เพื่อให้ได้รูปทรงที่เสร็จสมบูรณ์

แต่ละขั้นตอนของกระบวนการนี้ ได้แก่ การสร้างลำแสง การส่งผ่าน การโฟกัส ปฏิกิริยาระหว่างวัสดุ และการช่วยเหลือก๊าซ อยู่ภายใต้หลักฟิสิกส์ที่แตกต่างกัน การทำความเข้าใจจะอธิบายทั้งความสามารถและตัวเลือกพารามิเตอร์กระบวนการที่กำหนดคุณภาพการตัด

ขั้นที่ 1: การสร้างลำแสงเลเซอร์

แหล่งกำเนิดเลเซอร์แปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นโฟตอนโดยการกระตุ้นการปล่อยก๊าซ ในไฟเบอร์เลเซอร์ ซึ่งเป็นมาตรฐานอุตสาหกรรมในปัจจุบันสำหรับการตัดโลหะ ตัวกลางเกนคือความยาวของเส้นใยซิลิกาที่เจือด้วยธาตุหายาก (โดยทั่วไปคืออิตเทอร์เบียม) แหล่งกำเนิดปั๊มไดโอดจะกระตุ้นอะตอมของสารเจือปน ซึ่งจะปล่อยโฟตอนออกมา 1,064 นาโนเมตร wavelength ขณะที่พวกเขาผ่อนคลาย ช่องใยแก้วนำแสงจะขยายโฟตอนเหล่านี้ให้เป็นลำแสงกำลังสูง โหมดเดี่ยว หรือโหมดต่ำ

แหล่งเลเซอร์ไฟเบอร์สมัยใหม่สำหรับการตัดตั้งแต่ 1 กิโลวัตต์ถึง 30 กิโลวัตต์ ของเอาท์พุตคลื่นต่อเนื่อง กำลังที่สูงขึ้นช่วยให้ตัดวัสดุที่มีความหนาได้เร็วขึ้น แม้ว่าจะต้องรักษาคุณภาพของลำแสง (แสดงเป็นผลิตภัณฑ์พารามิเตอร์ลำแสง หรือ BPP) เพื่อให้ได้จุดโฟกัสที่เล็กก็ตาม

ขั้นตอนที่ 2: การส่งลำแสงและการโฟกัส

จากแหล่งกำเนิดเลเซอร์ ลำแสงจะเคลื่อนที่ผ่านสายเคเบิลไฟเบอร์ออปติกที่ยืดหยุ่นไปยังหัวตัด ภายในส่วนหัว เลนส์ปรับแนวจะแปลงลำแสงที่แยกออกไปเป็นรังสีคู่ขนาน จากนั้นเลนส์ปรับโฟกัสจะรวมรังสีเหล่านั้นเข้ากับจุดโฟกัสที่อยู่หรือใต้พื้นผิวชิ้นงาน

เส้นผ่านศูนย์กลางจุดโฟกัส (d) เป็นตัวกำหนดความหนาแน่นของกำลัง และความสามารถในการตัด:

• เส้นผ่านศูนย์กลางจุดทั่วไป: 0.05 มม. – 0.3 มม ขึ้นอยู่กับทางยาวโฟกัสและคุณภาพของลำแสง
• ทางยาวโฟกัสสั้นลง → จุดเล็กลง → ความหนาแน่นของพลังงานสูงขึ้น → ระยะตัดที่ละเอียดกว่า แต่มีระยะชัดลึกที่ตื้นกว่า
• ทางยาวโฟกัสที่ยาวขึ้น → จุดที่กว้างขึ้น → ดีกว่าสำหรับการตัดวัสดุที่มีความหนา โดยที่ลำแสงจะต้องคงอยู่ในโฟกัสผ่านความลึกของวัสดุที่มากขึ้น

หัวตัดแบบโฟกัสอัตโนมัติจะปรับตำแหน่งโฟกัสแบบเรียลไทม์โดยใช้เซ็นเซอร์ความสูงแบบคาปาซิทีฟที่ติดตามพื้นผิวชิ้นงาน โดยรักษาโฟกัสที่เหมาะสมที่สุดแม้บนแผ่นที่บิดเบี้ยวหรือไม่สม่ำเสมอ

ขั้นตอนที่ 3: ปฏิสัมพันธ์ของวัสดุ — โหมดการตัดสามโหมด

ขึ้นอยู่กับวัสดุและก๊าซช่วยเหลือ ปฏิกิริยาระหว่างวัสดุเลเซอร์จะเป็นไปตามกลไกหลักหนึ่งในสามกลไก:

การตัดแบบฟิวชั่น (ก๊าซเฉื่อย)

ไนโตรเจนแรงดันสูง (โดยทั่วไป 10–20 บาร์ ) ใช้เป็นแก๊สช่วย เลเซอร์ละลายวัสดุ และเจ็ตไนโตรเจนจะเป่าวัสดุที่หลอมละลายออกจากรอยตัดโดยไม่มีปฏิกิริยาคายความร้อน ผลลัพธ์ที่ได้คือ ขอบสว่างไร้ออกไซด์ — จำเป็นสำหรับชิ้นส่วนสแตนเลสและอลูมิเนียมที่จะนำไปเชื่อม ชุบอโนไดซ์ หรือทาสี ความเร็วตัดต่ำกว่าการตัดออกซิเดชั่นเล็กน้อย แต่คุณภาพของคมตัดนั้นเหนือกว่า

การตัดออกซิเดชั่น (ก๊าซปฏิกิริยา)

ออกซิเจนถูกใช้เป็นก๊าซช่วยที่ความดัน 0.5–6 บาร์ . เลเซอร์จะทำความร้อนวัสดุจนถึงอุณหภูมิจุดติดไฟ จากนั้นออกซิเจนจะทำปฏิกิริยาคายความร้อนกับโลหะ โดยเพิ่มพลังงานเคมีให้กับกระบวนการตัด ซึ่งช่วยเพิ่มความเร็วในการตัดเหล็กเหนียวได้อย่างมาก — เลเซอร์ขนาด 6 กิโลวัตต์ ตัดเหล็กเหนียวขนาด 20 มม. โดยประมาณ เร็วกว่าเมื่อใช้ออกซิเจน 2–3 เท่า มากกว่าไนโตรเจน . สิ่งที่ต้องแลกคือชั้นเหล็กออกไซด์บางๆ บนคมตัด

การตัดการกลายเป็นไอ

สำหรับวัสดุที่ไม่ใช่โลหะ (พลาสติก ไม้ เซรามิก วัสดุผสมบางชนิด) กำลังเลเซอร์สูงพอที่จะทำให้วัสดุกลายเป็นไอได้โดยตรงโดยไม่มีเฟสของเหลว อากาศอัดมักจะเพียงพอสำหรับเป็นก๊าซช่วย ความกว้างของเคอร์ฟสามารถแคบได้เท่ากับ 0.08 มม ทำจากอะคริลิกบางๆ ทำให้มีขอบที่ชัดเจน

ขั้นตอนที่ 4: CNC Motion และการสร้าง Kerf

หัวตัด (หรือโต๊ะชิ้นงาน ในบางรูปแบบ) ถูกเคลื่อนย้ายโดยระบบเซอร์โว CNC ไปตามเส้นทาง X-Y ที่ตั้งโปรแกรมไว้ เครื่องตัดเลเซอร์แบบแท่นแบนสไตล์โครงสำหรับตั้งสิ่งของสมัยใหม่ใช้ไดรฟ์เซอร์โวเชิงเส้นหรือมอเตอร์เชิงเส้นตรงที่ให้:

• ความเร็วการเคลื่อนที่สูงสุด: 100–200 ม./นาที (การวางตำแหน่งอย่างรวดเร็วระหว่างการตัด)
• ความเร็วในการตัด: 1–60 ม./นาที ขึ้นอยู่กับวัสดุและความหนา
• การทำซ้ำตำแหน่ง: ±0.03 มม หรือดีกว่า

ตัวควบคุม CNC จะปรับกำลังเลเซอร์ ความเร็วในการตัด และแรงดันแก๊สช่วยไปพร้อมๆ กันในขณะที่หัวเปลี่ยนทิศทางหรือเข้ามุม ป้องกันการเผาไหม้มากเกินไปที่คุณสมบัติแหลมคม และรักษาความกว้างของรอยตัดที่สม่ำเสมอตลอดทั้งชิ้น

ขั้นที่ 5: โซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนและการควบคุม

โซนได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ) คือแถบแคบของวัสดุที่อยู่ติดกับการตัด ซึ่งโครงสร้างจุลภาคมีการเปลี่ยนแปลงเนื่องจากการสัมผัสกับความร้อน ในการตัดด้วยเลเซอร์ โดยทั่วไปความกว้างของ HAZ จะอยู่ที่ 0.1–0.5 มม เมื่อเทียบกับ 1–3 มม สำหรับการตัดพลาสม่าและ 3–10 มม สำหรับการตัดไฟ

HAZ ขนาดเล็กเป็นผลโดยตรงจากความหนาแน่นของพลังงานสูงและความเร็วในการตัดที่รวดเร็วของเลเซอร์: วัสดุที่ด้านหน้าของการตัดจะได้รับความร้อนและนำออกอย่างรวดเร็วจนการนำเข้าสู่โลหะโดยรอบมีจำกัด ความเร็วในการตัดที่เร็วขึ้นและกำลังที่สูงขึ้นจะลด HAZ ลงอีก ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมไฟเบอร์เลเซอร์กำลังสูงสมัยใหม่จึงเกิดการบิดเบือนน้อยกว่าเครื่องจักรรุ่นเก่าที่ใช้พลังงานต่ำกว่า

พารามิเตอร์กระบวนการที่สำคัญและผลกระทบ

การตัดด้วยเลเซอร์ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตได้อย่างไร

การตัดด้วยเลเซอร์ ปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตเป็นหลักโดยการกำจัดเวลาเปลี่ยนเครื่องมือ ทำให้สามารถตัดความเร็วได้ถึง 60 ม./นาที ลดของเสียจากการซ้อนที่แม่นยำ และบูรณาการเข้ากับระบบการโหลดและการขนถ่ายอัตโนมัติได้อย่างราบรื่น - ร่วมกันลดเวลารอบของชิ้นส่วนทั้งหมดลง 40–70% เมื่อเทียบกับขั้นตอนการทำงานแบบเจาะกดหรือตัดพลาสมาทั่วไป

ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นมาจากปัจจัยหลายประการที่ทับซ้อนกัน บทความนี้จะตรวจสอบแต่ละรายการด้วยข้อมูลการผลิตที่เป็นรูปธรรม เพื่อให้ผู้ผลิตสามารถประเมินผลกระทบที่เกิดขึ้นจริงสำหรับการดำเนินงานของตนเองได้

ไม่ต้องใช้เครื่องมือ — ไม่มีการหยุดทำงานในการเปลี่ยนแปลง

เครื่องพันช์และป้อมปืนต้องใช้เครื่องมือทางกายภาพ (การเจาะและแม่พิมพ์) สำหรับทุกขนาดและโปรไฟล์ของรู การเปลี่ยนชุดเครื่องมือสำหรับชิ้นส่วนใหม่สามารถทำได้ 20–90 นาที . การตัดด้วยเลเซอร์ใช้ระบบออปติคัลและหัวตัดเดียวกันสำหรับรูปทรงใดๆ การเปลี่ยนจากส่วนหนึ่งไปยังอีกส่วนหนึ่งหมายถึงเพียงการโหลดโปรแกรม CNC ใหม่เท่านั้น ซึ่งใช้เวลา ต่ำกว่า 60 วินาที .

สำหรับร้านค้าที่ใช้หมายเลขชิ้นส่วนที่แตกต่างกัน 15 หมายเลขต่อกะ ช่วยลดการหยุดเปลี่ยนเครื่องมือ 6 ครั้งครั้งละ 30 นาทีในการกู้คืนแต่ละครั้ง ระยะเวลาในการผลิตเครื่องจักร 3 ชั่วโมงต่อกะ — กำไรที่ไปสู่เอาต์พุตเพิ่มเติมโดยตรง

ความเร็วตัดสูงบนวัสดุบางและปานกลาง

บนโลหะแผ่นบาง เลเซอร์ไฟเบอร์กำลังสูงสมัยใหม่จะเร็วกว่าวิธีการตัดเชิงกลใดๆ:

สำหรับช่วง 1–6 มม. — ซึ่งครอบคลุมการผลิตแผ่นโลหะส่วนใหญ่ — เลเซอร์ไฟเบอร์ขนาด 12 kW คือ เร็วกว่าพลาสมา 5–10 เท่า . ที่ความเร็วต่างกัน เลเซอร์หนึ่งตัวจะแทนที่เอาต์พุตของตารางพลาสมาหลายตัว

การใช้วัสดุอย่างมีประสิทธิภาพด้วยการวางซ้อนที่แม่นยำ

เนื่องจากรอยตัดเลเซอร์นั้นแคบ (0.1–0.3 มม.) ชิ้นส่วนจึงสามารถซ้อนกันโดยมีช่องว่างเล็กที่สุดได้ 0.5–1.0 มม บนแผ่นมาตรฐาน ซอฟต์แวร์ซ้อนจะปรับตำแหน่งชิ้นส่วนให้เหมาะสมโดยอัตโนมัติเพื่อเพิ่มผลผลิตสูงสุดจากแต่ละแผ่น อัตราการใช้วัสดุโดยทั่วไปสำหรับการตัดด้วยเลเซอร์คือ 85–92% เมื่อเทียบกับ 70–80% for blanking dies and 75–85% for plasma.

บนแผ่นเหล็กสเตนเลสขนาด 3 มม. × 1,500 มม. × 3,000 มม. มูลค่าประมาณ 400 เหรียญสหรัฐ การปรับปรุงผลผลิตวัสดุเพิ่มขึ้น 10 เปอร์เซ็นต์จะช่วยประหยัด $40 ต่อแผ่น ด้วยต้นทุนวัสดุเพียงอย่างเดียว — ทบต้นอย่างรวดเร็วเป็นพันแผ่นต่อปี

การกำจัดการดำเนินงานรอง

โดยทั่วไปแล้ว ขอบที่ตัดด้วยเลเซอร์บนโลหะจะไม่มีเสี้ยนและมีความแม่นยำในเชิงมิติเพียงพอที่จะขจัดขั้นตอนการลบคม การเจียร และการตกแต่งขอบซึ่งจำเป็นหลังจากการตัดพลาสมาหรือเปลวไฟ ในการศึกษาการผลิตตู้สแตนเลส:

• ชิ้นส่วนที่ตัดด้วยพลาสม่าต้องใช้ค่าเฉลี่ย การขัดและการตกแต่ง 4.5 นาที ต่อชิ้นส่วนก่อนการประกอบ
• จำเป็นต้องมีเทียบเท่ากับการตัดด้วยเลเซอร์ การตรวจสอบภายใน 30 วินาที และไม่มีการตกแต่งขอบรอง
• ประหยัดแรงงานได้ 800 ชิ้นต่อสัปดาห์: ชั่วโมงการทำงานมากกว่า 60 ชั่วโมงต่อสัปดาห์ .

การบูรณาการระบบอัตโนมัติสำหรับการผลิตแบบไม่ใช้แสง

เครื่องตัดเลเซอร์แบบ Flat-bed ที่ทันสมัยได้รับการออกแบบมาเพื่อระบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบ:

• การโหลดและขนถ่ายแผ่นอัตโนมัติ รองรับพาเลทวัตถุดิบและกองชิ้นส่วนสำเร็จรูปได้ 10-30 พาเลท ช่วยให้สามารถทำงานได้อย่างต่อเนื่องโดยผู้ปฏิบัติงานเพียงคนเดียวคอยติดตามเครื่องจักรหลายเครื่อง
• เครื่องเปลี่ยนหัวฉีดอัตโนมัติ สลับหัวฉีดระหว่างงานวัสดุหนาและวัสดุบาง โดยที่ผู้ปฏิบัติงานไม่ต้องดำเนินการใดๆ
• การบูรณาการ MES/ERP ดาวน์โหลดคิวงานและข้อมูลวัสดุโดยอัตโนมัติ กำหนดเวลางานตามวันครบกำหนดและประเภทวัสดุ

เซลล์ตัดด้วยเลเซอร์อัตโนมัติเต็มรูปแบบสามารถทำได้เป็นประจำ เวลาตัดที่มีประสิทธิภาพ 20 ชั่วโมงต่อวัน 24 ชั่วโมง — เทียบกับ 14–16 ชั่วโมงสำหรับเครื่องจักรที่โหลดด้วยมือ — เนื่องจากการขนถ่าย การขนถ่าย และการเปลี่ยนแปลงโปรแกรมเกิดขึ้นควบคู่ไปกับการตัดแทนที่จะหยุด

ลดต้นทุนเศษซากและการทำงานซ้ำ

เพราะ ตัดด้วยเลเซอร์ เป็นกระบวนการที่ตั้งโปรแกรมไว้และทำซ้ำได้ อัตราผลตอบแทนการผ่านครั้งแรกจะสูงอย่างต่อเนื่อง อัตราของเสียในการทำงานตัดด้วยเลเซอร์ที่ได้รับการปรับปรุงประสิทธิภาพ ต่ำกว่า 1% สำหรับชิ้นส่วนมาตรฐาน เทียบกับ 3-8% สำหรับการตัดพลาสมาแบบแมนนวลหรือการตัดด้วยไฟ ซึ่งทักษะของผู้ปฏิบัติงานส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพการตัด ผลกระทบต่อประสิทธิภาพนั้นทวีคูณขึ้น: ชิ้นส่วนที่เสียทุกชิ้นไม่เพียงแต่สิ้นเปลืองวัสดุ แต่ยังรวมถึงเวลาของเครื่องจักรและแรงงานที่ลงทุนไปแล้วด้วย

วัสดุใดบ้างที่สามารถตัดด้วยเลเซอร์ได้?

การตัดด้วยเลเซอร์เข้ากันได้กับวัสดุหลากหลายประเภทที่น่าทึ่ง: เหล็กกล้าคาร์บอนสูงถึง 30 มม. สแตนเลสสูงถึง 25 มม. อลูมิเนียมสูงถึง 20 มม. ทองแดงและทองเหลืองพร้อมไฟเบอร์เลเซอร์กำลังสูง รวมถึงอโลหะหลากหลายประเภท เช่น อะคริลิค ไม้ หนัง ผ้า เซรามิก และวัสดุคอมโพสิตหลายชนิด ข้อจำกัดที่สำคัญคือการสะท้อนแสง (สำหรับโลหะ) และอันตรายจากควัน (สำหรับอโลหะบางชนิด) ไม่ใช่ข้อจำกัดพื้นฐานของตัวกระบวนการ

โลหะเหล็ก

เหล็กเหนียว (เหล็กกล้าคาร์บอน)

โลหะที่ตัดด้วยเลเซอร์กันอย่างแพร่หลายที่สุด ออกซิเจนช่วยให้ทำการตัดได้รวดเร็วและประหยัดด้วยชั้นออกไซด์บางๆ เครื่องตัดไฟเบอร์เลเซอร์ขนาด 15 กิโลวัตต์ เหล็กเหนียว 25 มม. ที่ประมาณ 1.0 ม./นาที ; เลเซอร์ CO₂ ที่กำลังจับสูงได้ถึง 30 มม. ไนโตรเจนช่วยทำให้ขอบปราศจากออกไซด์ เหมาะสำหรับการพ่นสีหรือการเคลือบโดยตรง

สแตนเลส

ไนโตรเจนแรงดันสูงเป็นก๊าซมาตรฐานในการสร้างขอบที่ปราศจากออกไซด์ที่สดใส ซึ่งรักษาความต้านทานการกัดกร่อน คุณภาพการตัดดีเยี่ยมตั้งแต่แผ่น 0.5 มม. จนถึง แผ่น 20 มม ด้วยกำลังแสงเลเซอร์ที่เพียงพอ โลหะผสมซีรีส์ 300 (304, 316) และ 400 สามารถแปรรูปได้ทั้งหมด โปรดทราบว่าเกรดโครเมียมสูงที่สูงกว่า 25 มม. ควรใช้พลาสมาหรือวอเตอร์เจ็ทจะดีกว่า

เหล็กกล้าเครื่องมือและเหล็กชุบแข็ง

การตัดด้วยเลเซอร์ทำงานได้ดีกับเหล็กกล้าเครื่องมือชุบแข็ง แม้ว่าคมตัดจะแสดงชั้นที่ชุบแข็งแล้ว (โซนหล่อซ้ำ) ประมาณ ความลึก 0.1–0.2 มม . สำหรับเครื่องมือที่มีความแม่นยำ โดยทั่วไปชั้นนี้จะถูกกราวด์ออกหลังจากการตัด

โลหะที่ไม่ใช่เหล็ก

อลูมิเนียมและอลูมิเนียมอัลลอยด์

การนำความร้อนและการสะท้อนแสงสูงของอลูมิเนียมทำให้เลเซอร์CO₂กลายเป็นเรื่องท้าทาย ไฟเบอร์เลเซอร์ที่มีความยาวคลื่นสั้นกว่า 1,064 นาโนเมตร ซึ่งอลูมิเนียมดูดซับได้ดีกว่า จะตัดได้อย่างหมดจด ระบบช่วยไนโตรเจนแรงดันสูงเป็นมาตรฐาน ความจุโดยทั่วไป: สูงถึง 20 มม ด้วยไฟเบอร์เลเซอร์ขนาด 12–20 กิโลวัตต์ โลหะผสม 5083, 6061 และ 7075 สามารถตัดได้ทั้งหมด ซีรีส์ 1xxx (อะลูมิเนียมบริสุทธิ์) ต้องมีการควบคุมพารามิเตอร์อย่างระมัดระวังเนื่องจากมีการนำความร้อนสูงมาก

ทองแดงและทองเหลือง

ทองแดงสะท้อนพลังงานเลเซอร์ CO₂ มากกว่า 95% และพลังงานเลเซอร์ไฟเบอร์ประมาณ 60% ที่อุณหภูมิห้อง เมื่อหลอมละลาย การดูดซึมจะเพิ่มขึ้นอย่างมาก เลเซอร์ไฟเบอร์กำลังสูง (≥ 6 kW) ที่มีพัลส์แบบเจาะเริ่มตัดทองแดงและทองเหลืองได้สำเร็จ ความหนา 6–8 มม . ไนโตรเจนช่วยป้องกันการเปลี่ยนสีของออกไซด์ การใช้งานต่างๆ ได้แก่ บัสบาร์ไฟฟ้า ครีบแลกเปลี่ยนความร้อน และแผงตกแต่งสถาปัตยกรรม

ไทเทเนียม

ไทเทเนียม is laser-cut routinely in aerospace and medical manufacturing. Argon or nitrogen assist is required to prevent oxidation that would embrittle the cut edge. Clean, oxide-free edges are achievable on sheet up to 10 มม . ค่าการนำความร้อนที่ค่อนข้างต่ำของไทเทเนียมทำให้ตัดได้ง่ายกว่าอะลูมิเนียมที่มีความหนาเท่ากัน

วัสดุที่ไม่ใช่โลหะ

พลาสติกและอะคริลิก

เลเซอร์ CO₂ ตัดและแกะสลักอะคริลิก (PMMA), โพลีคาร์บอเนต, ABS, HDPE และเทอร์โมพลาสติกอื่นๆ อีกมากมาย อะคริลิกจะสร้างขอบที่ขัดเงาด้วยเปลวไฟและมองเห็นได้ชัดเจนเมื่อตัดด้วย CO₂ ซึ่งเป็นคุณภาพที่เป็นไปไม่ได้ด้วยการตัดเชิงกล อะคริลิกหนาถึง 25 มม ได้รับการประมวลผลเป็นประจำ ไม่ควรตัด พีวีซี ด้วยเลเซอร์ เนื่องจากการเผาไหม้ทำให้เกิดก๊าซคลอรีนและกรดไฮโดรคลอริก ซึ่งเป็นอันตรายต่อผู้ปฏิบัติงานและมีฤทธิ์กัดกร่อนต่อส่วนประกอบของเครื่องจักร

ไม้และ MDF

เลเซอร์ CO₂ ตัดไม้ธรรมชาติ MDF ไม้อัด และไม้ไผ่ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ขอบที่ตัดมีลักษณะเป็นตอตะโกซึ่งสามารถทิ้งไว้เป็นคุณสมบัติการออกแบบหรือขัดได้ ไม้ขึ้นไป ความหนา 20–25 มม สามารถตัดได้ในรอบเดียว รูปแบบการฝังโดยละเอียดและการออกแบบส่วนโค้งงอของบานพับที่อยู่อาศัยซึ่งไม่สามารถกำหนดเส้นทางได้คือการใช้งานเลเซอร์มาตรฐานในการผลิตเฟอร์นิเจอร์และจอแสดงผล

สิ่งทอ เครื่องหนัง และยาง

เลเซอร์ CO₂ ตัดผ้า หนัง ผ้าสักหลาด โฟม และยาง โดยมีขอบที่ปิดผนึกและไม่หลุดลุ่ย ในการผลิตเสื้อผ้า โต๊ะตัดด้วยเลเซอร์จะตัดทะลุ ผ้าหลายชั้นพร้อมกัน แทนที่การตัดแม่พิมพ์และลดต้นทุนในการทำแม่พิมพ์ตัดสำหรับแต่ละชิ้นงาน

เซรามิกและแก้ว

การตัดวัสดุที่เปราะต้องใช้พารามิเตอร์เลเซอร์พิเศษ การเขียนแบบขีดและการควบคุมการแตกหักเป็นเรื่องปกติ: เลเซอร์จะสร้างเส้นความเค้นที่วัสดุจะแยกออกอย่างหมดจด กระจกบาง (สูงถึง 3–5 มม ) และพื้นผิวเซรามิกสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ได้รับการประมวลผลด้วยวิธีนี้ กระจกหนาต้องใช้เลเซอร์อัลตร้าชอร์ตพัลส์ (พิโควินาทีหรือเฟมโตวินาที) เพื่อการดัดแปลงภายในที่สะอาดตา

วัสดุคอมโพสิต

พอลิเมอร์เสริมใยคาร์บอน (CFRP) และพอลิเมอร์เสริมใยแก้ว (GFRP) ถูกตัดด้วยเลเซอร์ในการผลิตการบินและอวกาศและอุปกรณ์กีฬา ความท้าทายหลักคือการจำกัดการแยกตัวและการเสื่อมสภาพเนื่องจากความร้อนของเมทริกซ์เรซิน พารามิเตอร์เลเซอร์ที่ได้รับการปรับปรุงจะคง HAZ ไว้ด้านล่าง 0.3 มม ใน CFRP ซึ่งเป็นที่ยอมรับสำหรับการใช้งานโครงสร้างส่วนใหญ่

วัสดุที่ไม่ควรตัดด้วยเลเซอร์

• พีวีซีและไวนิล: ปล่อยก๊าซคลอรีนและกรดไฮโดรคลอริกเมื่อการเผาไหม้ ซึ่งเป็นอันตรายต่อสุขภาพและเลนส์ของเครื่องจักร
• โพลีคาร์บอเนตหนากว่า ~5 มม.: มีแนวโน้มที่จะเปลี่ยนสีและสร้างขอบคุณภาพต่ำเนื่องจากความจุความร้อนสูง ตัดด้วยระบบวอเตอร์เจ็ทที่ดีกว่าเมื่อมีความหนามากขึ้น
• ทองแดงเบริลเลียม: การตัดจะปล่อยควันพิษเบริลเลียมออกไซด์ออกมา จำเป็นต้องมีการกักกันพิเศษ
• วัสดุที่มีพื้นผิวเปลือยที่มีการสะท้อนแสงสูง (ทองแดงขัดเงา/ทอง) โดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์พิเศษ: การสะท้อนกลับสามารถสร้างความเสียหายให้กับแหล่งกำเนิดเลเซอร์ในเครื่องจักรเกรดต่ำกว่าที่ไม่มีการป้องกันแสงสะท้อนกลับได้

ตารางความเข้ากันได้ของวัสดุอ้างอิงด่วน

การตัดด้วยเลเซอร์กับการตัดแบบดั้งเดิม

การตัดด้วยเลเซอร์ดีกว่าวิธีการตัดแบบเดิมในด้านความแม่นยำ วัสดุบางถึงปานกลาง รูปทรงที่ซับซ้อน และการเปลี่ยนแปลงบ่อยครั้ง วิธีการแบบดั้งเดิม โดยเฉพาะการตัดพลาสมาและเปลวไฟ ยังคงคุ้มค่ากว่าสำหรับแผ่นหนามาก (มากกว่า 25 มม.) และรูปทรงเรียบง่ายที่มีปริมาณสูงมาก โดยที่ต้นทุนต่อชิ้นส่วนมีอิทธิพลเหนือความยืดหยุ่น คำตอบที่ถูกต้องขึ้นอยู่กับความหนาของวัสดุ ความซับซ้อนของชิ้นส่วน ขนาดชุด และข้อกำหนดด้านคุณภาพคมตัด

การตัดด้วยเลเซอร์กับการตัดพลาสม่า

การตัดด้วยพลาสมาใช้ส่วนโค้งของก๊าซไอออไนซ์ในการหลอมและเป่าโลหะออกไป ทำงานได้รวดเร็วบนแผ่นหนาและมีต้นทุนการซื้อเครื่องจักรที่ต่ำกว่า แต่สร้างรอยตัดที่กว้างกว่า HAZ ที่ใหญ่ขึ้น และคมตัดที่หยาบกว่าซึ่งโดยทั่วไปแล้วต้องใช้การเจียรขั้นที่สอง

คำตัดสิน: สำหรับวัสดุที่มีขนาดสูงสุด 20 มม. การตัดด้วยเลเซอร์จะคำนึงถึงความแม่นยำ ความเร็ว การใช้วัสดุ และคุณภาพของชิ้นส่วน สำหรับเพลตที่มีขนาดสูงกว่า 25 มม. ซึ่งข้อดีด้านความเร็วของพลาสมามีนัยสำคัญ และข้อกำหนดด้านความคลาดเคลื่อนไม่มาก พลาสมายังคงสามารถแข่งขันได้

การตัดด้วยเลเซอร์กับการตัดด้วยเปลวไฟ (ออกซิเจนเชื้อเพลิง)

การตัดด้วยเปลวไฟใช้ก๊าซที่ติดไฟได้ (อะเซทิลีนหรือโพรเพน) และออกซิเจนเพื่อให้ความร้อนกับเหล็กเหนียวจนถึงอุณหภูมิจุดติดไฟและเผาไหม้ผ่าน เป็นจุดเริ่มต้นที่มีต้นทุนต่ำที่สุดสำหรับการตัดเหล็กเหนียวหนา ซึ่งสามารถตัดแผ่นเกินได้ ความหนา 300 มม ด้วยการตั้งค่าคบเพลิงหลายอันที่เหมาะสม

ข้อเสียเมื่อเปรียบเทียบกับเลเซอร์นั้นถือว่ารุนแรงสำหรับการผลิตสมัยใหม่: โดยทั่วไปแล้วจะมีความแม่นยำ ±1–3 มม , HAZ ขยายออกไป 3–10 มม จากการตัด จะเกิดการบิดเบี้ยวอย่างมากในวัสดุบาง และเฉพาะเหล็กเหนียวและเหล็กโลหะผสมต่ำเท่านั้นที่สามารถแปรรูปได้ (สแตนเลส อลูมิเนียม และอโลหะไม่สามารถตัดด้วยไฟได้)

คำตัดสิน: การตัดด้วยเลเซอร์เข้ามาแทนที่การตัดด้วยเปลวไฟในการใช้งานแทบทุกประเภทที่มีขนาดต่ำกว่า 30 มม. การตัดด้วยเปลวไฟยังคงมีบทบาทเฉพาะในงานโครงสร้างเหล็กที่มีน้ำหนักมากเท่านั้น ซึ่งการลงทุนในเลเซอร์กำลังสูงไม่สามารถพิสูจน์ได้

การตัดด้วยเลเซอร์กับการเจาะด้วยกลไก

การเจาะป้อมปืนจะกดรูประทับตราและโปรไฟล์โดยใช้แม่พิมพ์ชุบแข็ง ทำงานได้เร็วมากสำหรับการทำงานซ้ำๆ ง่ายๆ (รูกลม ร่อง) ในแผ่นบาง: การเจาะป้อมปืนสามารถสร้างรูธรรมดาขนาด 10 มม. ใน 0.05 วินาที . อย่างไรก็ตาม การลงทุนด้านเครื่องมือจำเป็นสำหรับรูขนาดหรือโปรไฟล์ใหม่ทุกขนาด คุณภาพคมตัดในการตัดโปรไฟล์จำเป็นต้องมีการลบคมรอง และขนาดรูขั้นต่ำถูกจำกัดด้วยแรงกดเจาะ

การตัดด้วยเลเซอร์ไม่จำเป็นต้องใช้เครื่องมือ สามารถเจาะรูขนาดเล็กที่สุดได้ 0.3 มม diameter เป็นแผ่นบางและสร้างรูปทรงต่างๆ โดยไม่มีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติม มีเครื่องเจาะด้วยเลเซอร์แบบรวมที่ใช้เทคโนโลยีแต่ละอย่างเพื่อสิ่งที่ดีที่สุด เช่น การเจาะรูกลมซ้ำๆ เลเซอร์สำหรับโปรไฟล์ที่ซับซ้อน และรูขนาดเล็ก

คำตัดสิน: สำหรับชิ้นส่วนที่มีรูมาตรฐานเหมือนกันหลายรูและมีปริมาตรสูง การเจาะจะคุ้มค่า สำหรับรูปทรงที่กำหนดเอง รูเล็กๆ หรือรูปทรงที่ซับซ้อน การตัดด้วยเลเซอร์จะดีกว่า ร้านค้าสมัยใหม่หลายแห่งใช้เทคโนโลยีทั้งสองแบบในบรรทัดเดียวกัน

การตัดด้วยเลเซอร์กับการตัดด้วยระบบวอเตอร์เจ็ท

การตัดด้วยวอเตอร์เจ็ทใช้กระแสน้ำที่มีฤทธิ์กัดกร่อนสูงเพื่อกัดกร่อนวัสดุ เป็นกระบวนการเย็น — ไม่ต้องใช้ความร้อนเลย — ทำให้เหมาะสำหรับวัสดุที่ไวต่อความร้อน (วัสดุคอมโพสิตบางชนิด กระจกนิรภัย ผลิตภัณฑ์อาหาร) และสำหรับวัสดุที่เลเซอร์ไม่สามารถประมวลผลได้ (PVC, ยางหนา) ข้อจำกัดที่สำคัญคือความเร็ว: โดยทั่วไปแล้วระบบวอเตอร์เจ็ท ช้าลง 5–10 เท่า กว่าเลเซอร์บนเหล็กสูงสุด 20 มม. และความกว้างของร่องกว้างกว่า (0.8–1.5 มม.)

คำตัดสิน: วอเตอร์เจ็ทเป็นตัวเลือกที่เหนือกว่าสำหรับวัสดุที่ไวต่อความร้อนอย่างแท้จริง อโลหะที่มีความหนามาก และวัสดุอันตรายที่ก่อให้เกิดควันพิษเมื่อตัดด้วยเลเซอร์ สำหรับโลหะมาตรฐานและอโลหะส่วนใหญ่ การตัดด้วยเลเซอร์จะเร็วกว่าและคุ้มต้นทุนต่อชิ้นส่วนมากกว่า

เมื่อวิธีการแบบเดิมๆ ยังคงชนะ

• เหล็กเหนียวหนามาก (> 30 มม.): การตัดด้วยพลาสมาหรือไฟยังคงเร็วกว่าและถูกกว่าต่อการตัดหนึ่งเมตร
• ช่องว่างธรรมดาที่มีปริมาณสูงมาก: การปั๊มแม่พิมพ์แบบโปรเกรสซีฟที่ล้านชิ้นส่วนต่อปีมีต้นทุนต่อหน่วยต่ำกว่าเลเซอร์ใดๆ ทันทีที่ตัดแม่พิมพ์แล้ว
• วัสดุที่ไม่สามารถตัดด้วยเลเซอร์ได้ (PVC, ทองแดงเบริลเลียม, คอมโพสิตแซนวิชบางชนิด): การตัดด้วยระบบวอเตอร์เจ็ทหรือเชิงกลเป็นเพียงทางเลือกเดียว
• ร้านขายงานราคาประหยัดที่มีงานง่ายๆ: โต๊ะพลาสมาที่ใช้แล้วซึ่งมีต้นทุนเพียงเล็กน้อยของเลเซอร์อาจเพียงพอสำหรับความคลาดเคลื่อน ±1 มม. และรูปทรงพื้นฐาน

วิธีการเลือกเครื่องตัดเลเซอร์ที่เหมาะสม

ด้านขวา ตัดด้วยเลเซอร์ เครื่องจักรถูกกำหนดโดยพารามิเตอร์หลักสี่ประการ: ประเภทเลเซอร์ (ไฟเบอร์เทียบกับ CO₂) กำลังเลเซอร์ (kW) ขนาดฐานการตัด (มม. × มม.) และระดับระบบอัตโนมัติ — เลือกเพื่อให้ตรงกับวัสดุหลักของคุณ ความหนาสูงสุด คุณภาพการตัดที่ต้องการ และปริมาณการผลิตต่อปี การได้รับข้อผิดพลาดอย่างใดอย่างหนึ่งเหล่านี้นำไปสู่เครื่องจักรที่ไม่สามารถทำงานได้หรือทำให้เกินขีดความสามารถที่ไม่เคยถูกใช้งาน

คู่มือนี้ให้กรอบการตัดสินใจที่มีโครงสร้างเพื่อให้ผู้ซื้อสามารถจำกัดข้อกำหนดของตนให้แคบลงอย่างเป็นระบบก่อนที่จะติดต่อซัพพลายเออร์

ขั้นตอนที่ 1: เลือกประเภทเลเซอร์ตามวัสดุหลักของคุณ

นี่เป็นการตัดสินใจที่สำคัญที่สุดเพียงครั้งเดียวและเป็นตัวกำหนดข้อกำหนดส่วนที่เหลือเป็นส่วนใหญ่:

• ไฟเบอร์เลเซอร์: เลือกว่าวัสดุหลักของคุณคือโลหะ เช่น เหล็กเหนียว สแตนเลส อลูมิเนียม ทองแดง หรือทองเหลือง ไฟเบอร์เลเซอร์ประหยัดพลังงานมากกว่า CO₂ ถึง 3 เท่า ต้องการการบำรุงรักษาเพียงเล็กน้อย (ไม่มีก๊าซหรือกระจกในเส้นทางลำแสง) และตัดโลหะได้เร็วกว่ามากในช่วง 1–20 มม. นี่คือตัวเลือกมาตรฐานสำหรับร้านแปรรูปโลหะ
• เลเซอร์ CO₂: เลือกว่าคุณตัดวัสดุที่ไม่ใช่โลหะเป็นประจำ เช่น อะคริลิค ไม้ หนัง ผ้า หรือวัสดุผสม CO₂ ยังมีประสิทธิภาพกับเหล็กเหนียวหนาและเป็นเทคโนโลยีหลักในอุตสาหกรรมการทำป้าย การจัดแสดง และบรรจุภัณฑ์ โปรดทราบว่าเครื่อง CO₂ จำเป็นต้องเติมแก๊ส การจัดตำแหน่งกระจก และการเปลี่ยนเลนส์เป็นระยะๆ ซึ่งมีการบำรุงรักษาสูงกว่าไฟเบอร์
• ร้านขายวัสดุผสม: เครื่องตัดไฟเบอร์เลเซอร์กำลังสูงบางเครื่องสามารถแปรรูปอโลหะด้วยพารามิเตอร์ที่เหมาะสม แต่ CO₂ ยังคงดีกว่าสำหรับอโลหะที่มีความหนา พิจารณาว่าเครื่องจักรเฉพาะทางสองเครื่องหรือเครื่องจักรที่มีความยืดหยุ่นหนึ่งเครื่องเหมาะกับขั้นตอนการทำงานและปริมาณของคุณหรือไม่

ขั้นตอนที่ 2: กำหนดกำลังเลเซอร์ที่ต้องการ

กำลัง (kW) กำหนดทั้งความหนาในการตัดสูงสุดและความเร็วตัดที่ความหนาที่กำหนด อย่าใช้พลังน้อยเกินไป — เครื่องจักรที่เป็นเส้นเขตแดนซึ่งสามารถรองรับวัสดุที่หนาที่สุดของคุณได้จะทำงานที่ขีดจำกัด ทำให้คุณภาพคมตัดไม่ดีและมีเวลาในการเจาะมากเกินไป

กฎทั่วไปที่มีประโยชน์: ซื้อคลาสกำลังหนึ่งอันที่สูงกว่าข้อกำหนดความหนาสูงสุดในปัจจุบันของคุณ . การผสมวัสดุมีวิวัฒนาการ ความต้องการของลูกค้าเปลี่ยนไป และการมีพื้นที่เหลือทำให้เครื่องจักรสามารถเติบโตไปพร้อมกับธุรกิจได้

ขั้นตอนที่ 3: เลือกขนาดเตียงที่ถูกต้อง (รูปแบบ)

ขนาดฐานตัดต้องตรงกับรูปแบบแผ่นวัตถุดิบที่คุณซื้อ ไม่ใช่เฉพาะชิ้นส่วนปัจจุบันที่ใหญ่ที่สุดของคุณ การซื้อวัสดุในรูปแบบที่เครื่องจักรไม่สามารถรับแรงในการตัดก่อนการตัดและสิ้นเปลืองวัสดุขอบได้

• 1,500 × 3,000 มม.: รูปแบบแผ่นงานที่พบมากที่สุดทั่วโลก ร้านผลิตทั่วไปส่วนใหญ่จะใช้ขนาดนี้
• 2,000 × 4,000 มม. และ 2,000 × 6,000 มม.: สำหรับงานแปรรูปหนัก เหล็กโครงสร้าง และงานสถาปัตยกรรมขนาดใหญ่
• 1,000 × 2,000 มม. หรือเล็กกว่า: สำหรับร้านค้าที่มีความแม่นยำ อิเล็กทรอนิกส์ และผู้ผลิตอุปกรณ์ทางการแพทย์ที่ทำงานเกี่ยวกับชิ้นส่วนขนาดเล็กที่มีมูลค่าสูงเป็นหลัก

โปรดทราบว่าเตียงขนาดใหญ่จะมีราคาแพงกว่าและใช้พื้นที่มากกว่า ระบุรูปแบบที่ใหญ่กว่านี้เฉพาะในกรณีที่การจัดหาวัสดุหรือขนาดชิ้นส่วนของคุณต้องการอย่างแท้จริง

ขั้นตอนที่ 4: ตัดสินใจเกี่ยวกับระดับการทำงานอัตโนมัติ

ระบบอัตโนมัติมีผลกระทบที่ใหญ่ที่สุดต่อปริมาณงานทั้งหมด แต่ยังส่งผลกระทบที่ใหญ่ที่สุดต่อต้นทุนเงินทุนด้วย จับคู่ระดับการทำงานอัตโนมัติกับรูปแบบกะและปริมาณจริงของคุณ:

การโหลดแบบแมนนวล (ระดับเริ่มต้น)

ผู้ปฏิบัติงานรายหนึ่งโหลดและขนแต่ละแผ่นด้วยตนเอง เหมาะสำหรับร้านค้าที่มีปริมาณน้อย (ต่ำกว่า 500 แผ่นต่อเดือน) หรือสำหรับร้านค้าที่ต้องการตัดแผ่นหนักซึ่งไม่สามารถหลีกเลี่ยงการใช้งานแบบแมนนวลได้ เวลาหยุดทำงานของเครื่องระหว่างแผ่นงาน: 2-5 นาทีต่อแผ่นเปลี่ยน .

กึ่งอัตโนมัติ (เครื่องเปลี่ยนพาเลท)

ระบบพาเลทคู่ช่วยให้ผู้ปฏิบัติงานขนถ่ายชิ้นส่วนที่ตัดแล้วและโหลดแผ่นดิบถัดไปในขณะที่เครื่องยังคงตัดบนพาเลทที่สองต่อไป เวลาเปลี่ยนแผ่นลดลงถึง ต่ำกว่า 30 วินาที . นี่คือการกำหนดค่าทั่วไปที่สุดสำหรับร้านค้าขนาดกลางและส่งมอบ การปรับปรุงปริมาณงาน 15–25% มากกว่าการโหลดแบบแมนนวลโดยมีต้นทุนเพิ่มขึ้นปานกลาง

อัตโนมัติเต็มรูปแบบ (ระบบจัดเก็บข้อมูลทาวเวอร์)

ทาวเวอร์หลายพาเลทจะจัดเก็บแผ่นดิบและรับชิ้นส่วนที่ตัดโดยอัตโนมัติ เครื่องสามารถทำงานได้โดยไม่ต้องดูแลเป็นเวลาหลายชั่วโมงหรือข้ามคืน เหมาะสำหรับร้านค้าที่มีปริมาณมาก (มากกว่า 2,000 แผ่นต่อเดือน) หรือที่ใดก็ตามที่แรงงานมีน้อย เพิ่มระบบทาวเวอร์ 30–60% ของต้นทุนการซื้อเครื่องจักร แต่สามารถเปิดใช้งานผู้ปฏิบัติงานหนึ่งรายเพื่อควบคุมเครื่องจักรสามหรือสี่เครื่องพร้อมกันได้

ขั้นตอนที่ 5: ประเมินข้อกำหนดด้านคุณภาพการตัดและการจ่ายแก๊สเสริม

หากชิ้นส่วนของคุณต้องการขอบที่ปราศจากออกไซด์สำหรับการเชื่อม อโนไดซ์ หรือการพ่นสี ให้ระบุเครื่องจักรที่มีความสามารถในการตัดด้วยไนโตรเจนแรงดันสูง (หัวตัดพิกัดถึง ≥ 20 บาร์ ) และงบประมาณสำหรับเครื่องกำเนิดไนโตรเจนหรือการจัดหาไนโตรเจนเหลว ไนโตรเจนจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้ามีราคาประมาณ 0.01–0.03 ดอลลาร์ต่อลูกบาศก์เมตร เทียบกับ 0.10–0.30 ดอลลาร์จากกระบอกสูบ — ต้นทุนการดำเนินงานที่แตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญตามขนาด

สำหรับการตัดเหล็กเหนียวที่มีออกซิเจน ปริมาณก๊าซมาตรฐานที่ 6 บาร์ก็เพียงพอแล้ว และออกซิเจนก็มีราคาไม่แพง หากคุณตัดทั้งเหล็กเหนียวและสแตนเลส ตรวจสอบให้แน่ใจว่าระบบเปลี่ยนก๊าซของเครื่องสามารถเปลี่ยนระหว่างออกซิเจนและไนโตรเจนได้โดยอัตโนมัติระหว่างงาน

ขั้นตอนที่ 6: ต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของ ไม่ใช่แค่ราคาซื้อ

โดยทั่วไปราคาซื้อเครื่องตัดเลเซอร์จะอยู่ที่ 40–60% ของต้นทุนการเป็นเจ้าของทั้งหมด 10 ปี . ต้นทุนที่เหลือได้แก่:

• ไฟฟ้า: เครื่องเลเซอร์ไฟเบอร์ขนาด 12 กิโลวัตต์ใช้พลังงานไฟฟ้าทั้งหมดประมาณ 25–35 กิโลวัตต์ ด้วยชั่วโมงการตัด 4,000 ชั่วโมงต่อปี ค่าไฟฟ้าเพียงอย่างเดียวก็สามารถเข้าถึงได้ $30,000–$50,000 ต่อปี ในอัตราอุตสาหกรรมทั่วไป
• ก๊าซช่วย: การใช้ไนโตรเจนสำหรับการตัดแบบเฉื่อยอาจมีนัยสำคัญ — เครื่องกำเนิดไนโตรเจนจะจ่ายคืนต้นทุน 12–18 เดือน สำหรับร้านค้าที่ตัดเวลาเกิน 8 ชั่วโมงต่อวัน
• วัสดุสิ้นเปลือง: หัวฉีด กระจกป้องกัน และเลนส์โฟกัสจำเป็นต้องเปลี่ยนเป็นระยะ งบประมาณประมาณ $5,000–$15,000 ต่อปี สำหรับเครื่องที่ใช้งานปานกลาง
• สัญญาการบริการและการบำรุงรักษา: โดยทั่วไปแล้ว 1–3% ของราคาซื้อเครื่องจักรต่อปี . ไฟเบอร์เลเซอร์มีค่าบำรุงรักษาต่ำกว่าเลเซอร์ CO₂ อย่างมาก เนื่องจากมีส่วนประกอบทางแสงน้อยกว่า

สรุป Decision Checklist

1. วัสดุหลัก - โลหะหรืออโลหะ? → ไฟเบอร์หรือCO₂?
2. ความหนาของวัสดุสูงสุด (มม.) → กำลังไฟฟ้าขั้นต่ำที่ต้องการ (kW) — ซื้อหนึ่งคลาสข้างต้น
3. รูปแบบแผ่นดิบที่ซื้อ → ต้องใช้ขนาดเตียงขั้นต่ำ
4. ปริมาณแผ่นรายเดือน → ระบบอัตโนมัติแบบแมนนวล แบบกึ่งอัตโนมัติ หรือแบบเต็มทาวเวอร์
5. ข้อกำหนดด้านคุณภาพคมตัด → จำเป็นต้องตัดไนโตรเจนแรงดันสูงหรือไม่ เครื่องกำเนิดไฟฟ้าหรือกระบอกสูบ?
6. การคำนวณ TCO 10 ปี → ไฟฟ้า แก๊ส วัสดุสิ้นเปลือง การบริการ ไม่ใช่แค่ราคาซื้อ
7. เครือข่ายบริการซัพพลายเออร์ — ซัพพลายเออร์สามารถให้การตอบกลับถึงสถานที่ภายในได้หรือไม่ 24–48 ชั่วโมง ในภูมิภาคของคุณ? ต้นทุนการหยุดทำงานจะต้องนำมาพิจารณาในการเลือกซัพพลายเออร์ด้วย

การปฏิบัติตามกรอบการทำงานนี้จะสร้างข้อกำหนดที่เป็นระบบซึ่งตรงกับความต้องการในการผลิตจริงมากกว่าข้อกำหนดเฉพาะสูงสุดของโบรชัวร์การตลาด และให้ต้นทุนรวมต่อชิ้นส่วนตัดต่ำที่สุดตลอดอายุการใช้งานของเครื่องจักร