การตัดด้วยไฟเบอร์เลเซอร์: "เวทมนตร์แห่งแสงตัด" ที่ซ่อนอยู่ในอุตสาหกรรม

ในโรงงานอุตสาหกรรมสมัยใหม่ ลำแสงเลเซอร์ที่บางแต่มีพลังอย่างน่าประหลาดใจสามารถตัดโลหะได้อย่างแม่นยำ และสลักแผ่นวัสดุได้อย่างรวดเร็ว—นี่คือ "เวทมนตร์" ของเทคโนโลยีการตัดด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์ ซึ่งในฐานะเทคโนโลยีชั้นนำในด้านการแปรรูปด้วยเลเซอร์ เทคโนโลยีนี้ได้เปลี่ยนแปลงวิธีการผลิตของหลายอุตสาหกรรม เช่น การต่อเรือ เครื่องจักรก่อสร้าง และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ โดยอาศัยข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพสูง ความแม่นยำ และต้นทุนต่ำ และกลายเป็น "ผู้ช่วยมือหนึ่ง" ในวงการการแปรรูปแบบความละเอียดสูง

I. เทคโนโลยีการตัดด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์คืออะไร

การตัดด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์เป็นเทคโนโลยีการตัดแบบไม่สัมผัสที่ใช้เลเซอร์ไฟเบอร์เป็นศูนย์กลาง โดยสรุปง่ายๆ คือ การโฟกัสลำแสงเลเซอร์ที่มีพลังงานสูงไปยังพื้นผิวของวัสดุผ่านเส้นใยแก้วนำแสง ทำให้พลังงานแสงของเลเซอร์ถูกเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อนได้ทันที พื้นที่ที่ถูกลำแสงกระทบจะร้อนขึ้นอย่างรวดเร็วจนถึงจุดหลอมเหลวหรือจุดเดือด ทำให้วัสดุอยู่ในสถานะหลอมละลายหรือกลายเป็นไอ จากนั้นก๊าซช่วยตัดจะพัดเอาเศษวัสดุที่หลอมละลายออกไป และเมื่อหัวเลเซอร์เคลื่อนที่สัมพัทธ์กับชิ้นงาน ก็สามารถ "ตัด" รูปร่างที่ต้องการได้อย่างแม่นยำ

ระบบนี้มีลักษณะคล้ายช่างฝีมืออัจฉริยะที่ควบคุมด้วยแสง ซึ่งประกอบด้วยคอมพิวเตอร์อุตสาหกรรม ตัวควบคุม แท่นทำงาน ระบบนำทางแสง และส่วนประกอบอื่นๆ เมื่อคอมพิวเตอร์ส่งคำสั่งแล้ว ระบบเซอร์โวจะควบคุมการเคลื่อนที่ของแท่นทำงานอย่างแม่นยำ เลเซอร์จะปล่อยพลังงานเป็นจังหวะตามความถี่ที่กำหนดไว้ และระบบนำทางแสงจะปรับให้ลำแสงเลเซอร์มีประสิทธิภาพสูงสุดพร้อมลดความเข้มของแสงสะท้อนเพื่อป้องกันความเสียหายของอุปกรณ์ ทำให้มั่นใจได้ถึงกระบวนการตัดที่มีเสถียรภาพและมีประสิทธิภาพ

II. ข้อได้เปรียบที่โดดเด่นของเทคโนโลยีการตัดด้วยไฟเบอร์เลเซอร์

เมื่อเทียบกับเทคโนโลยีการตัดแบบดั้งเดิมและการตัดด้วยเลเซอร์ CO₂ การตัดด้วยไฟเบอร์เลเซอร์มีข้อได้เปรียบที่ชัดเจนหลายประการ ทำให้กลายเป็นผู้นำด้านประสิทธิภาพและช่วยประหยัดต้นทุนในกระบวนการผลิตอุตสาหกรรม

ในแง่ของประสิทธิภาพ การทำงานของมันถือว่าโดดเด่นมาก เมื่อตัดแผ่นบาง ความเร็วสามารถสูงกว่าเครื่องตัดเลเซอร์ CO₂ ที่มีกำลังไฟฟ้าเท่ากันได้ถึง 2-3 เท่า และเมื่อตัดวัสดุที่มีความหนา 6 มม. ความเร็วของเครื่องตัดเลเซอร์ไฟเบอร์ 1.5 กิโลวัตต์ จะเทียบเท่ากับเครื่องตัดเลเซอร์ CO₂ ขนาด 3 กิโลวัตต์ ซึ่งช่วยประหยัดเวลาการผลิตได้อย่างมาก 4

ในแง่ของต้นทุน ข้อได้เปรียบยิ่งชัดเจนมากขึ้น โดยมีประสิทธิภาพการแปลงพลังงานแสงเป็นไฟฟ้าสูงถึง 30% สูงกว่าอุปกรณ์ตัดแบบดั้งเดิมอย่างมาก จึงสามารถลดการใช้พลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในขณะเดียวกัน อุปกรณ์นี้ใช้การส่งผ่านด้วยเส้นใยแก้วนำแสง ทำให้เส้นทางแสงเรียบง่าย ไม่จำเป็นต้องบำรุงรักษาระบบที่ซับซ้อน เวลาเฉลี่ยระหว่างความล้มเหลวเกินกว่า 100,000 ชั่วโมง และแทบไม่มีวัสดุสิ้นเปลือง จึงช่วยลดค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานและการบำรุงรักษาในระยะยาวได้อย่างมาก 5

ความยืดหยุ่นทางเทคนิคของมันยังทำให้มันโดดเด่นอีกด้วย ความยาวคลื่นของเลเซอร์ไฟเบอร์มีเพียง 1064 นาโนเมตร ซึ่งถูกดูดซับได้ง่ายกว่าโดยวัสดุโลหะ—แม้แต่วัสดุที่สะท้อนแสงสูง เช่น อลูมิเนียมและทองแดง ก็สามารถตัดได้อย่างง่ายดาย นอกจากนี้ยังสามารถประมวลผลลวดลายต่างๆ ได้อย่างอิสระ และยังสามารถตัดในเชิงพื้นที่สามมิติบนวัสดุรูปร่างพิเศษ เช่น ท่อเหล็ก ทำให้มีการใช้งานอย่างแพร่หลายในด้านการตัดเลเซอร์ 3D ในอุตสาหกรรมยานยนต์ 6

นอกจากนี้ ความแม่นยำในการตัดของมันยังสูงมาก โดยมีความกว้างช่องตัดขั้นต่ำเพียง 15 ไมโครเมตร และความแม่นยำในการตัดที่ 8 ไมโครเมตร/30 มิลลิเมตร พื้นที่ที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนมีขนาดเล็ก และการบิดเบือนของวัสดุมีน้อยมาก ซึ่งสามารถเพิ่มประสิทธิภาพการใช้วัสดุและคุณภาพของผลิตภัณฑ์สูงสุดได้ 7

III. ขอบเขตการใช้งานที่เหมาะสมของเทคโนโลยีการตัดด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์

แม้ว่าการตัดด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์จะมีข้อได้เปรียบที่ชัดเจน แต่ก็ไม่ใช่วิธีแก้ปัญหาที่ "เหมาะกับทุกกรณี" การทดลองแสดงให้เห็นว่าเมื่อตัดแผ่นเหล็กหนาเกิน 15 มม. คุณภาพของการตัดจะได้รับผลกระทบเนื่องจากโลหะหลอมเหลวระบายออกได้ยาก; เมื่อตัดเหล็กคาร์บอนต่ำ หากความเร็วเกิน 6 ม./นาที คุณภาพก็จะลดลงอย่างมาก 1

อย่างไรก็ตาม มันถือเป็น "ผู้นำแถวหน้า" ในการประมวลผลวัสดุที่มีความหนาบางถึงปานกลาง พื้นผิวความหยาบของสแตนเลสที่ตัดได้ในความหนาต่ำกว่า 4 มม. จะใกล้เคียงกับการตัดด้วยเลเซอร์ CO₂ และในช่วงความหนา 6-10 มม. ความหยาบของพื้นผิวสามารถคงที่ได้โดยพื้นฐาน 2 ปัจจุบันมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในการตัดโลหะความแม่นยำในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ เครื่องจักร การแพทย์ และอุตสาหกรรมอื่นๆ โดยครอบครองตลาดการแปรรูปวัสดุถึง 70% 3

ตั้งแต่การตัดแผ่นโลหะในอุตสาหกรรมต่อเรือ ไปจนถึงการแปรรูปชิ้นส่วนในเครื่องจักรก่อสร้าง และการขึ้นรูปชิ้นส่วนความแม่นยำสูงในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ การตัดด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์ใช้พลังของ "ลำแสง" เพื่อส่งเสริมให้การผลิตอุตสาหกรรมก้าวไปสู่ประสิทธิภาพที่สูงขึ้น ความแม่นยำที่ดีขึ้น และเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมมากขึ้น ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่อง มันจะเปิดโอกาสใหม่ๆ อีกมากมายในด้านการแปรรูปเครื่องจักรความแม่นยำในอนาคต ทำให้ "เวทมนตร์แห่งการตัดด้วยแสง" สร้างมูลค่าทางอุตสาหกรรมที่ยิ่งใหญ่ยิ่งขึ้น

หลังจากที่เข้าใจหลักการและข้อดีของการตัดด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์แล้ว สัปดาห์หน้าเราจะได้เจาะลึกเกี่ยวกับการตัดด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์ การประยุกต์ใช้ในงานแปรรูปความแม่นยำ รวมถึงแนวโน้มในอนาคต