เครื่องตัดเลเซอร์แผ่นโลหะ

ตัวควบคุมที่ใช้ไมโครโปรเซสเซอร์มีไว้สำหรับเครื่องมือเครื่องจักรที่อนุญาตให้สร้างหรือแก้ไขชิ้นส่วนได้ การควบคุมแบบดิจิตอลที่ตั้งโปรแกรมได้จะเปิดใช้งานเซอร์โวและไดรฟ์สปินเดิลของเครื่อง และควบคุมการทำงานของการตัดเฉือนต่างๆ ดู DNC การควบคุมเชิงตัวเลขโดยตรงNC, การควบคุมเชิงตัวเลข
ส่วนของโลหะพื้นฐานที่ไม่ละลายระหว่างการเชื่อม การตัด หรือการเชื่อม แต่โครงสร้างจุลภาคและสมบัติทางกลถูกเปลี่ยนแปลงโดยความร้อน
คุณสมบัติของวัสดุแสดงพฤติกรรมยืดหยุ่นและไม่ยืดหยุ่นเมื่อออกแรง ซึ่งบ่งชี้ถึงความเหมาะสมในการใช้งานเชิงกลตัวอย่างเช่น โมดูลัสยืดหยุ่น ความต้านทานแรงดึง การยืดตัว ความแข็ง และขีดจำกัดความล้า
ในปี พ.ศ. 2460 อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ได้เผยแพร่เอกสารฉบับแรกที่ยอมรับวิทยาศาสตร์ที่อยู่เบื้องหลังเลเซอร์ หลังจากการวิจัยและพัฒนามานานหลายทศวรรษ Theodore Maiman ได้สาธิตเลเซอร์ที่ใช้งานได้เป็นครั้งแรกที่ห้องปฏิบัติการวิจัยฮิวจ์สในปี พ.ศ. 2503 ในปี พ.ศ. 2510 เลเซอร์ถูกใช้เพื่อเจาะรูและตัด โลหะในแม่พิมพ์เพชรข้อดีของพลังงานเลเซอร์ทำให้เป็นเรื่องธรรมดาในการผลิตสมัยใหม่
เลเซอร์ถูกใช้เพื่อตัดวัสดุหลากหลายชนิดนอกเหนือจากโลหะ และการตัดด้วยเลเซอร์ได้กลายเป็นส่วนสำคัญของร้านโลหะแผ่นสมัยใหม่ ก่อนที่เทคโนโลยีนี้จะพร้อมใช้งาน ร้านค้าส่วนใหญ่อาศัยการตัดและการเจาะเพื่อสร้างชิ้นงานจากวัสดุเรียบ
กรรไกรมีหลายรูปแบบ แต่ทุกแบบสามารถตัดเป็นเส้นตรงเส้นเดียวซึ่งต้องใช้การตั้งค่าหลายอย่างเพื่อสร้างชิ้นส่วน การตัดไม่ใช่ตัวเลือกเมื่อต้องการรูปทรงโค้งหรือรู
การปั๊มเป็นการดำเนินการที่ต้องการเมื่อไม่มีกรรไกร การเจาะแบบมาตรฐานมีหลายรูปแบบทั้งแบบกลมและแบบตรง และสามารถสร้างรูปทรงพิเศษได้เมื่อรูปทรงที่ต้องการไม่เป็นมาตรฐาน สำหรับรูปทรงที่ซับซ้อน จะใช้เครื่องเจาะแบบป้อมปืน CNC ป้อมปืนติดตั้งด้วยหมัดหลายประเภท ซึ่งเมื่อรวมกันตามลำดับ สามารถสร้างรูปร่างที่ต้องการได้
เครื่องตัดเลเซอร์สามารถสร้างรูปร่างที่ต้องการได้ในการตั้งค่าเพียงครั้งเดียว ซึ่งแตกต่างจากการตัดเฉือน การเขียนโปรแกรมเครื่องตัดเลเซอร์สมัยใหม่นั้นยากกว่าการใช้เครื่องพิมพ์เพียงเล็กน้อยเท่านั้น เครื่องตัดเลเซอร์ช่วยลดความจำเป็นในการใช้เครื่องมือพิเศษ เช่น การเจาะแบบพิเศษ การขจัดการใช้เครื่องมือพิเศษช่วยลดเวลาในการผลิต สินค้าคงคลัง ต้นทุนการพัฒนา และความเสี่ยงของการใช้เครื่องมือที่ล้าสมัย การตัดด้วยเลเซอร์ยังช่วยขจัดค่าใช้จ่ายที่เกี่ยวข้องกับการลับคมและการเปลี่ยนพั้นช์ และการรักษาคมตัดที่ใช้กรรไกร
การตัดด้วยเลเซอร์เป็นกิจกรรมที่ไม่มีการสัมผัส ซึ่งแตกต่างจากการตัดและการเจาะ แรงที่เกิดขึ้นระหว่างการตัดและการเจาะสามารถทำให้เกิดครีบและการเสียรูปของชิ้นส่วน ซึ่งจะต้องจัดการในการดำเนินการรอง การตัดด้วยเลเซอร์จะไม่ใช้แรงใดๆ กับวัตถุดิบ และหลายครั้งที่ชิ้นส่วนที่ตัดด้วยเลเซอร์ไม่ต้องการการลบคม
วิธีการตัดด้วยความร้อนที่ยืดหยุ่นอื่นๆ เช่น การตัดด้วยพลาสมาและการตัดด้วยเปลวไฟ โดยทั่วไปจะมีราคาถูกกว่าเครื่องตัดด้วยเลเซอร์ อย่างไรก็ตาม ในการทำงานตัดด้วยความร้อนทั้งหมด จะมีโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนหรือ HAZ ซึ่งคุณสมบัติทางเคมีและทางกลของโลหะจะเปลี่ยนไป HAZ สามารถ ทำให้วัสดุอ่อนแอลงและทำให้เกิดปัญหาในการทำงานอื่นๆ เช่น การเชื่อม เมื่อเปรียบเทียบกับเทคนิคการตัดด้วยความร้อนอื่นๆ บริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนของชิ้นส่วนที่ตัดด้วยเลเซอร์จะมีขนาดเล็ก ลดหรือขจัดการทำงานรองที่จำเป็นในการประมวลผล
เลเซอร์ไม่เพียงแต่เหมาะสำหรับการตัดเท่านั้น แต่ยังเหมาะสำหรับการเชื่อมด้วย การเชื่อมด้วยเลเซอร์มีข้อดีหลายประการเหนือกระบวนการเชื่อมแบบดั้งเดิม
เช่นเดียวกับการตัด การเชื่อมยังก่อให้เกิด HAZ เมื่อทำการเชื่อมบนส่วนประกอบที่สำคัญ เช่น ชิ้นส่วนในกังหันแก๊สหรือชิ้นส่วนในอวกาศ จำเป็นต้องควบคุมขนาด รูปร่าง และคุณสมบัติ เช่นเดียวกับการตัดด้วยเลเซอร์ การเชื่อมด้วยเลเซอร์จะมีโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนเล็กน้อย เช่นเดียวกับการตัดด้วยเลเซอร์ ซึ่งมีข้อได้เปรียบที่แตกต่างจากเทคนิคการเชื่อมอื่นๆ
คู่แข่งที่ใกล้เคียงที่สุดกับการเชื่อมด้วยเลเซอร์ แก๊สเฉื่อยทังสเตน หรือการเชื่อม TIG ใช้อิเล็กโทรดทังสเตนเพื่อสร้างส่วนโค้งที่ละลายโลหะที่กำลังเชื่อม สภาวะที่รุนแรงรอบๆ อาร์คอาจทำให้ทังสเตนเสื่อมสภาพเมื่อเวลาผ่านไป ส่งผลให้คุณภาพการเชื่อมแตกต่างกัน การเชื่อมด้วยเลเซอร์ มีภูมิคุ้มกันต่อการสึกหรอของอิเล็กโทรด ดังนั้นคุณภาพการเชื่อมจึงสม่ำเสมอมากขึ้นและควบคุมได้ง่ายกว่า การเชื่อมด้วยเลเซอร์เป็นตัวเลือกแรกสำหรับส่วนประกอบที่สำคัญและวัสดุที่เชื่อมยาก เนื่องจากกระบวนการนี้แข็งแกร่งและสามารถทำซ้ำได้
การใช้เลเซอร์ในอุตสาหกรรมไม่จำกัดเฉพาะการตัดและการเชื่อม เลเซอร์ใช้ในการผลิตชิ้นส่วนขนาดเล็กมากที่มีมิติทางเรขาคณิตเพียงไม่กี่ไมครอน การระเหยด้วยเลเซอร์ใช้เพื่อขจัดสนิม สี และสิ่งอื่นๆ ออกจากพื้นผิวของชิ้นส่วนและเพื่อเตรียม ชิ้นส่วนสำหรับการพ่นสีการมาร์กด้วยเลเซอร์เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม (ไม่ใช้สารเคมี) รวดเร็วและถาวร เทคโนโลยีเลเซอร์มีความหลากหลายมาก
ทุกอย่างมีราคา และเลเซอร์ก็ไม่มีข้อยกเว้น การใช้งานเลเซอร์ในอุตสาหกรรมอาจมีราคาแพงมากเมื่อเทียบกับกระบวนการอื่นๆ แม้ว่าจะไม่ดีเท่าเครื่องตัดเลเซอร์ แต่เครื่องตัดพลาสมา HD สามารถสร้างรูปทรงเดียวกันและให้ขอบที่สะอาดใน HAZ ที่เล็กกว่าเพียงเศษเสี้ยว ของค่าใช้จ่าย การเข้าสู่การเชื่อมด้วยเลเซอร์นั้นมีราคาแพงกว่าระบบการเชื่อมอัตโนมัติอื่น ๆ ระบบการเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบครบวงจรสามารถเกิน 1 ล้านเหรียญได้อย่างง่ายดาย
เช่นเดียวกับอุตสาหกรรมอื่นๆ การดึงดูดและรักษาช่างฝีมือผู้มีทักษะอาจเป็นเรื่องยาก การค้นหาช่างเชื่อม TIG ที่มีคุณสมบัติเหมาะสมอาจเป็นเรื่องที่ท้าทาย การค้นหาวิศวกรการเชื่อมที่มีประสบการณ์ด้านเลเซอร์ก็เป็นเรื่องยากเช่นกัน และการหาช่างเชื่อมด้วยเลเซอร์ที่มีคุณสมบัติเหมาะสมก็แทบจะเป็นไปไม่ได้เลย การพัฒนาการดำเนินงานเชื่อมที่แข็งแกร่ง ต้องการวิศวกรและช่างเชื่อมที่มีประสบการณ์
การบำรุงรักษาอาจมีราคาแพงมาก การผลิตและส่งกำลังด้วยเลเซอร์ต้องใช้อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และออปติคที่ซับซ้อน การหาผู้ที่สามารถแก้ไขปัญหาระบบเลเซอร์ได้นั้นไม่ใช่เรื่องง่าย โดยปกติแล้วทักษะนี้จะไม่สามารถพบได้ในโรงเรียนการค้าในท้องถิ่น ดังนั้นอาจต้องใช้บริการ การเยี่ยมชมโดยช่างเทคนิคของผู้ผลิต ช่างเทคนิค OEM ไม่ว่างและเวลาในการผลิตที่ยาวนานเป็นปัญหาทั่วไปที่ส่งผลกระทบต่อกำหนดการผลิต
แม้ว่าการใช้งานเลเซอร์อุตสาหกรรมอาจมีราคาสูง แต่ต้นทุนการเป็นเจ้าของจะเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง จำนวนเครื่องแกะสลักเลเซอร์ตั้งโต๊ะขนาดเล็กราคาไม่แพงและโปรแกรมทำเองสำหรับเครื่องตัดเลเซอร์แสดงให้เห็นว่าต้นทุนการเป็นเจ้าของลดลง
พลังงานเลเซอร์นั้นสะอาด แม่นยำ และอเนกประสงค์ แม้จะพิจารณาถึงข้อบกพร่องแล้ว ก็เข้าใจได้ง่ายว่าเหตุใดเราจึงยังคงเห็นการใช้งานทางอุตสาหกรรมใหม่ๆ ต่อไป