ตัดเลเซอร์ เป็นวิธีการตัดด้วยความร้อนอัตโนมัติสำหรับการแปรรูปโลหะ ไม้ MDF ไม้อัด อะคริลิก พลาสติก ผ้า หนัง และกระดาษ ลำแสงเลเซอร์ถูกสร้างขึ้นโดยแหล่งเลเซอร์ (เรโซเนเตอร์) ซึ่งนำโดยไฟเบอร์ขนส่งหรือกระจกในหัวตัดซึ่งเลนส์จะโฟกัสลำแสงด้วยกำลังสูงมากบนเส้นผ่านศูนย์กลางที่เล็กมาก ลำแสงเลเซอร์ที่โฟกัสนี้จะไปกระทบกับพื้นผิวของวัสดุพิมพ์และหลอมละลายเพื่อให้เกิดการตัด แหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์มี 2 ประเภท ได้แก่ ไฟเบอร์เลเซอร์และ CO2 เลเซอร์ การตัดด้วยเลเซอร์มีความอเนกประสงค์มาก นอกจากวัสดุแบนแล้ว ท่อและโปรไฟล์ยังสามารถตัดได้ด้วยระบบการตัดด้วยเลเซอร์อีกด้วย
เครื่องตัดเลเซอร์ไฟเบอร์
เลเซอร์ไฟเบอร์เป็นเลเซอร์โซลิดสเตตที่มีใยแก้วนำแสงเป็นตัวกลางในการรับแสงเลเซอร์ ซึ่งประกอบด้วยตัวกลางในการรับแสง แหล่งปั๊ม และโพรงเรโซแนนซ์ เลเซอร์ไฟเบอร์ใช้ไฟเบอร์แอคทีฟที่เจือธาตุหายากในแกนกลางเป็นตัวกลางในการรับแสง เลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ใช้เป็นแหล่งปั๊ม โพรงเรโซแนนซ์โดยทั่วไปประกอบด้วยกระจก หน้าปลายไฟเบอร์ กระจกลูปไฟเบอร์ หรือตะแกรงไฟเบอร์
ตามลักษณะเฉพาะของโดเมนเวลาของเลเซอร์ไฟเบอร์สามารถแบ่งได้เป็นเลเซอร์ไฟเบอร์แบบต่อเนื่องและแบบพัลส์ ตามโครงสร้างของเรโซเนเตอร์สามารถแบ่งได้เป็นเลเซอร์ไฟเบอร์แบบโพรงเชิงเส้น เลเซอร์ป้อนกลับแบบกระจาย และเลเซอร์ไฟเบอร์แบบโพรงวงแหวน ตามความแตกต่างของไฟเบอร์เกนและวิธีการปั๊ม สามารถแบ่งได้เป็นเลเซอร์ไฟเบอร์แบบหุ้มชั้นเดียว (การปั๊มแกน) และแบบหุ้มชั้นคู่ (การปั๊มหุ้มชั้น)
CO2 เครื่องตัดเลเซอร์
A CO2 เลเซอร์ (เลเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์) คือเลเซอร์ก๊าซที่ใช้ส่วนผสมของก๊าซเป็นตัวกลางรับแสง ได้แก่ คาร์บอนไดออกไซด์ ฮีเลียม ไนโตรเจน และอาจมีไฮโดรเจน ไอระเหยของน้ำ และซีนอนด้วย เลเซอร์จะถูกสูบด้วยไฟฟ้าโดยการคายประจุก๊าซ ซึ่งสามารถใช้กับกระแสไฟฟ้า DC กระแสไฟฟ้า AC หรือในช่วง RF โมเลกุลไนโตรเจนจะถูกกระตุ้นโดยกระแสไฟฟ้าคายประจุไปสู่สถานะกึ่งเสถียร จากนั้นจึงถ่ายโอนพลังงานไปยังโมเลกุลไนโตรเจนเมื่อโมเลกุลชนกับ CO2 โมเลกุล ฮีเลียมสามารถลดจำนวนอนุภาคที่มีสถานะพลังงานต่ำและสามารถขจัดความร้อนที่เกิดขึ้นได้
CO2 โดยทั่วไปเลเซอร์จะแผ่ลำแสงที่มีความยาวคลื่น 10.6 μm แต่มีเส้นรังสีอื่นๆ ที่มีความยาวคลื่น 9-11 μm (โดยเฉพาะ 9.6 μm)
กลาง
CO2 เลเซอร์ใช้ก๊าซเป็นตัวกลางในการสร้างลำแสงเลเซอร์และส่งลำแสงผ่านกระจก เลเซอร์ไฟเบอร์จะส่งผ่านไดโอดและสายเคเบิลใยแก้วนำแสง ไดโอดหลายตัวจะถูกปั๊มเพื่อสร้างลำแสงเลเซอร์ จากนั้นจึงส่งไปยังหัวตัดเลเซอร์ผ่านสายเคเบิลใยแก้วนำแสง แทนที่จะส่งลำแสงผ่านกระจก
ความยาวคลื่น
CO2 เลเซอร์เป็นลำแสงเลเซอร์ก๊าซชนิดหนึ่งที่มีความยาวคลื่น 10.6 μm จากโมเลกุลคาร์บอนไดออกไซด์ ในขณะที่เลเซอร์ไฟเบอร์เป็นเลเซอร์โซลิดสเตตชนิดหนึ่งที่มีความยาวคลื่น 1.08 μm ซึ่งได้มาโดยการวางผลึกของสารประกอบ Yb (อิตเทอร์เบียม) เป็นตัวกลางในใยแก้วนำแสงแล้วฉายแสงเลเซอร์ไปที่ผลึก เนื่องจากคุณสมบัติทางกายภาพที่แตกต่างกันของเลเซอร์ทั้ง 2 ประเภท กระบวนการตัดจึงแตกต่างกันด้วย
ประสิทธิภาพการแปลงไฟฟ้าจากแสง
เครื่องตัดเลเซอร์ไฟเบอร์ใช้โมดูลดิจิทัลโซลิดสเตตแบบสมบูรณ์และการออกแบบเลเซอร์ไฟเบอร์เดี่ยว ประสิทธิภาพการแปลงไฟฟ้าแสงจะสูงกว่า CO2 การตัดด้วยเลเซอร์ อัตราการใช้งานจริงรวมของแหล่งจ่ายไฟแต่ละเครื่อง CO2 เครื่องตัดเลเซอร์ประมาณ 8%~10%. อัตราการใช้รวมอยู่ที่ประมาณ 25%~30%และการใช้พลังงานรวมของระบบตัดเลเซอร์ไฟเบอร์ต่ำกว่าระบบเดิม 3~5 เท่า CO2 ระบบการตัดด้วยเลเซอร์ซึ่งเพิ่มขึ้นมากกว่า 86%
ต้นทุนการลงทุน
ต้นทุนหลักในการซื้อเครื่องตัดเลเซอร์ขึ้นอยู่กับยี่ห้อและกำลังของเครื่องกำเนิดเลเซอร์ รวมถึงส่วนประกอบออปติกหลัก CO2 เครื่องตัดเลเซอร์มีราคาอยู่ระหว่าง 2,600 เหรียญสหรัฐทั่วโลก และราคาของเครื่องตัดเลเซอร์ไฟเบอร์พลังงานต่ำเริ่มต้นที่ 16,800 เหรียญสหรัฐ ในขณะที่เครื่องตัดเลเซอร์พลังงานสูงบางเครื่องมีราคาสูงถึง 160,000 เหรียญสหรัฐเลยทีเดียว
ค่าบำรุงรักษา
เนื่องจากความบริสุทธิ์ของ CO2 ก๊าซ โพรงจะปนเปื้อนและต้องทำความสะอาดเป็นประจำ กระจกต้องได้รับการบำรุงรักษาและปรับตำแหน่ง ดังนั้นการบำรุงรักษาตามปกติจึงมีความเกี่ยวข้องมากกว่า แต่เครื่องตัดเลเซอร์ไฟเบอร์ไม่ต้องบำรุงรักษา สามารถทำงานในสภาพแวดล้อมการทำงานที่รุนแรงได้ โดยทนทานต่อฝุ่น การสั่นสะเทือน แรงกระแทก ความชื้น และอุณหภูมิได้ดี
การใช้งาน
วัสดุต่างๆ ที่จะตัดจะมีอัตราการดูดซับแสงที่แตกต่างกันสำหรับความยาวคลื่นเลเซอร์ที่แตกต่างกัน วัสดุที่ไม่ใช่โลหะ (เช่น ไม้ ผ้า พลาสติก อะคริลิก กระดาษ หนัง) จะมีอัตราการดูดซับแสงต่ำสำหรับเลเซอร์ไฟเบอร์ ในขณะที่ CO2 เลเซอร์มีอัตราการดูดซับสูงสำหรับวัสดุที่เป็นโลหะหรือไม่ใช่โลหะ เลเซอร์ไฟเบอร์เหมาะสำหรับการตัดวัสดุที่เป็นโลหะเท่านั้น ในขณะที่ CO2 เลเซอร์สามารถตัดทั้งวัสดุโลหะและวัสดุที่ไม่ใช่โลหะได้
