จะทำอย่างไรให้ได้ขอบที่เงางามและเรียบลื่นเมื่อใช้เลเซอร์ตัดแผ่นเหล็ก?

เพื่อให้ได้พื้นผิวตัดที่ปราศจากออกไซด์และสะท้อนแสงได้ดีเยี่ยม (เรียกว่า "การตัดแบบพื้นผิวสว่าง") เมื่อทำการตัดแผ่นเหล็กด้วยเลเซอร์ (โดยทั่วไปคือเหล็กกล้าคาร์บอน) สิ่งสำคัญคือต้องป้องกันการเกิดออกซิเดชันอย่างสมบูรณ์ในระหว่างกระบวนการตัดและใช้พารามิเตอร์การตัดที่ปรับแต่งอย่างละเอียดเพื่อเป่าวัสดุที่หลอมเหลวออกไปอย่างทั่วถึง การตัดด้วยลมธรรมดาจะทำให้เกิดพื้นผิวที่หยาบ สีเทา และมีชั้นออกไซด์ เพื่อให้ได้พื้นผิวที่เรียบเนียน ให้ปฏิบัติตามขั้นตอนและหลักการสำคัญเหล่านี้:

หลักการสำคัญ

สาระสำคัญของการเจียระไนพื้นผิวให้เงางามคือ "การเจียระไนแบบหลอมละลาย" มากกว่า "การเจียระไนแบบออกซิเดชัน"

การตัดด้วยออกซิเดชัน (อากาศธรรมดา): การใช้ออกซิเจนเป็นก๊าซช่วย ทำให้เกิดปฏิกิริยาคายความร้อนอย่างรุนแรงระหว่างเหล็กและออกซิเจน (การเผาไหม้) ก่อให้เกิดตะกรันเหล็กออกไซด์จำนวนมาก ผิวงานตัดจึงหยาบและมีสีเทาอมดำ

การตัดด้วยการหลอม (การตัดแบบผิวเงา): ใช้ไนโตรเจน (N2) หรืออาร์กอน (Ar) ที่มีความบริสุทธิ์สูงเป็นแก๊สช่วย แก๊สเฉื่อยจะถูกแยกออกจากออกซิเจน เลเซอร์จะหลอมโลหะเท่านั้น และแก๊สแรงดันสูงจะพัดเอาสารละลายโลหะบริสุทธิ์ออกไปเพื่อให้ได้พื้นผิวสีเงินเงาวาวโดยปราศจากออกซิเดชัน

องค์ประกอบสำคัญและขั้นตอนเพื่อให้ได้พื้นผิวการตัดที่เงางาม

1. ก๊าซเสริม: ต้องใช้ไนโตรเจนที่มีความบริสุทธิ์สูง

• ข้อกำหนดด้านความบริสุทธิ์: ≥ 99.99% (โดยทั่วไปคือ 4 เก้า หรือสูงกว่า) ความบริสุทธิ์ที่ไม่เพียงพออาจทำให้เกิดการออกซิเดชันเล็กน้อย ซึ่งส่งผลต่อความเรียบของพื้นผิว
• ข้อกำหนดด้านแรงดัน: สูงมาก ขึ้นอยู่กับความหนาของแผ่น โดยทั่วไปแล้วจะต้องการแรงดันคงที่ 15-20 บาร์ (ประมาณ 1.5-2.0 เมกะปาสคาล) หรือสูงกว่านั้น จำเป็นต้องใช้ถังไนโตรเจนเหลวหรือเครื่องกำเนิดไนโตรเจนที่มีอัตราการไหลสูง คอมเพรสเซอร์อากาศทั่วไปไม่สามารถตอบสนองความต้องการได้
• หน้าที่: เป่าโลหะหลอมเหลวออกไป, ทำให้รอยตัดเย็นลง, ป้องกันออกซิเจน

2. กำลังและโหมดการทำงานของเลเซอร์: ต้องใช้กำลังสูงและลำแสงคุณภาพสูง

• ข้อกำหนดด้านกำลังไฟ: การตัดพื้นผิวให้เงางามมักต้องการกำลังเลเซอร์ที่สูงขึ้น ตัวอย่างเช่น การตัดเหล็กกล้าคาร์บอนหนา 6 มม. ให้เงางามด้วยเลเซอร์ 4000 วัตต์ จะง่ายและมีประสิทธิภาพมากกว่าการตัดแผ่นโลหะธรรมดาที่มีความหนาเท่ากัน กำลังไฟที่ไม่เพียงพอจะทำให้ความเร็วในการตัดช้าเกินไปและเกิดความร้อนสะสม ซึ่งจะส่งผลต่อคุณภาพ
• คุณภาพลำแสง: เลเซอร์แบบซิงเกิลโหมดหรือเลเซอร์แบบกึ่งซิงเกิลโหมด มีข้อดีโดยธรรมชาติในการตัดพื้นผิวที่สว่างกว่าเลเซอร์แบบมัลติโหมด เนื่องจากมีความหนาแน่นของพลังงานที่เข้มข้นกว่า จุดลำแสงเล็กกว่า และสามารถสร้างชิ้นงานที่ละเอียดและสว่างกว่าได้

3. พารามิเตอร์การตัด: การปรับละเอียด

พารามิเตอร์ต่อไปนี้จำเป็นต้องได้รับการปรับแต่งอย่างละเอียดตามอุปกรณ์และสภาวะของก๊าซ:

• ความเร็วในการตัด: เมื่อเทียบกับการตัดด้วยออกซิเจน ความเร็วจะลดลงอย่างมาก หากความเร็วเร็วเกินไป โลหะหลอมเหลวจะไม่ถูกเป่าให้สะอาด และจะมีตะกรันตกค้างอยู่ด้านหลัง หากความเร็วช้าเกินไป ความร้อนที่ป้อนเข้าไปจะมากเกินไป และแผ่นโลหะอาจร้อนจัดจนเปลี่ยนสีได้

การเลือกหัวฉีดและระดับความสูง:

• ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางหัวฉีด: โดยทั่วไปควรเลือกหัวฉีดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ (เช่น φ3 มม. หรือ φ4 มม.) เพื่อให้เหมาะสมกับแรงดันสูงและปริมาณการไหลของไนโตรเจนที่สูง เพื่อให้แน่ใจว่าการไหลของอากาศมีความเสถียรและครอบคลุมช่องทั้งหมด
• ความสูงของหัวฉีด: จำเป็นต้องควบคุมอย่างแม่นยำ โดยทั่วไปควรสูงกว่าเล็กน้อยเมื่อตัดด้วยออกซิเจน เพื่อสร้างม่านอากาศป้องกันที่ดี
• ตำแหน่งโฟกัส: โดยปกติแล้วจะตั้งโฟกัสไว้ที่พื้นผิวของแผ่นหรือต่ำกว่าเล็กน้อย และจำเป็นต้องกำหนดตำแหน่งที่ดีที่สุดโดยการทดลองเพื่อให้ได้ช่องรับแสงที่แคบที่สุดและสว่างที่สุด
• การปรับกำลังสูงสุด/ความถี่: สำหรับแผ่นโลหะที่หนาขึ้น การใช้โหมดการตัดแบบพัลส์ที่เหมาะสมจะช่วยควบคุมปริมาณความร้อนที่ป้อนเข้าไป เพื่อให้ได้พื้นผิวที่เงางามยิ่งขึ้น

4. ข้อกำหนดของคณะกรรมการ

• การทำความสะอาดพื้นผิว: คราบน้ำมัน สนิม และสิ่งสกปรกที่เกาะอยู่บนพื้นผิวของใบมีดจะส่งผลต่อประสิทธิภาพการตัด ดังนั้นควรทำความสะอาดก่อนใช้งาน
• วัสดุที่สม่ำเสมอ: วัสดุที่ไม่สม่ำเสมอจะทำให้ประกายระยิบระยับไม่สม่ำเสมอ

สรุปขั้นตอนการดำเนินงาน

1. การเตรียมการ:ตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ใช้ไนโตรเจนที่มีความบริสุทธิ์สูงและระบบจ่ายก๊าซแรงดันสูง ทำความสะอาดพื้นผิวแผ่นโลหะให้เรียบร้อย

2. เลือกหัวฉีด:ติดตั้งหัวฉีดขนาดใหญ่ที่เหมาะสมสำหรับการตัดด้วยไนโตรเจนแรงดันสูง (เช่น φ3 มม.)

3. การตั้งค่าพารามิเตอร์:ในซอฟต์แวร์ควบคุมการตัด เลือกโหมด “การตัดด้วยไนโตรเจน” หรือ “การตัดผิวเรียบ” ป้อนชนิดวัสดุแผ่น (เหล็กกล้าคาร์บอน) และความหนา

4. จุดอ้างอิงสำคัญในการปรับ:

• ก๊าซช่วยในการทำงานถูกตั้งค่าเป็น N2
• ปรับแรงดันแก๊สให้อยู่ในช่วงแรงดันสูง (ตัวอย่างเช่น สำหรับเหล็กกล้าคาร์บอน 6 มม. ให้ลองที่ 18 บาร์ก่อน)
• ลดความเร็วในการตัดลงอย่างมาก (อาจเป็นการตัดด้วยออกซิเจนโดยใช้ความเร็วที่ความหนา 1/3 ถึง 1/2)
• ปรับโฟกัสและความสูงของหัวฉีดให้เหมาะสม

5. การทดลองตัดและการปรับแต่ง:เริ่มจากการใช้กราฟิกขนาดเล็กหรือเศษขอบวัสดุเหลือใช้สำหรับการทดลองตัดก่อน ส่วนการสังเกต:

• หากส่วนบนสว่าง แต่ส่วนล่างมีสีดำกระจายอยู่ หรือมีเศษตะกรันห้อยลงมา อาจเป็นเพราะอัตราการไหลเร็วเกินไป หรือแรงดันอากาศไม่เพียงพอ
• หากบริเวณทั้งหมดมีสีเหลืองหรือเกิดการออกซิเดชัน แสดงว่าความบริสุทธิ์ของไนโตรเจนไม่เพียงพอ หรือความดันต่ำเกินไป และมีออกซิเจนปะปนอยู่ด้วย
• หากรอยตัดไม่โปร่งใสหรือมีเศษโลหะติดแน่นมาก: กำลังไฟไม่เพียงพอ ความเร็วในการตัดเร็วเกินไป หรือตำแหน่งโฟกัสไม่ถูกต้อง

6. การตัดผมแบบทางการ:หลังจากการปรับพารามิเตอร์ให้เหมาะสมเสร็จสิ้นแล้ว ขั้นตอนต่อไปคือการตัดต่ออย่างเป็นทางการ

ข้อควรพิจารณาและข้อจำกัด

• ต้นทุนที่สูงขึ้น:มีการใช้ไนโตรเจนบริสุทธิ์สูงในปริมาณมาก ความเร็วในการตัดช้า และต้นทุนต่อหน่วยสูงกว่าการตัดด้วยออกซิเจนมาก
• ขีดจำกัดความหนา:ผลลัพธ์เรื่องพื้นผิวเงางามจะลดลงเมื่อความหนาเพิ่มขึ้น โดยปกติแล้วจะได้ผลดีที่สุดกับแผ่นเหล็กกล้าคาร์บอนขนาดกลางและบาง (1-12 มม.) เมื่อความหนาของแผ่นเกินขีดความสามารถของอุปกรณ์ จะเป็นการยากที่จะได้พื้นผิวเงางามที่สมบูรณ์แบบ
• ข้อกำหนดด้านอุปกรณ์:กำลังเลเซอร์ คุณภาพลำแสง ความเสถียรของเครื่องจักร และระบบจ่ายก๊าซ ล้วนมีข้อกำหนดที่สูงขึ้น
• การใช้งานหลัก:ใช้สำหรับกำหนดคุณสมบัติด้านรูปลักษณ์ การเชื่อม และการพ่นสีของชิ้นงาน เช่น แผงควบคุมลิฟต์ ชิ้นส่วนเครื่องจักรกลที่มีความแม่นยำสูง ชิ้นส่วนตกแต่ง เป็นต้น เพื่อหลีกเลี่ยงกระบวนการเจียรแต่งเพิ่มเติม

กล่าวโดยสรุป เพื่อให้ได้พื้นผิวที่สว่างชัดเจน ต้องจำองค์ประกอบสามประการนี้ไว้: ไนโตรเจนที่มีแรงดันสูงและความบริสุทธิ์สูง พลังงานสูงและลำแสงที่ดี และพารามิเตอร์การปรับแต่งอย่างละเอียดที่ความเร็วต่ำขอแนะนำให้คุณขอตารางพารามิเตอร์พื้นฐานสำหรับรุ่นและความหนาที่เฉพาะเจาะจงจากผู้ผลิตอุปกรณ์ และใช้ตารางนี้เป็นพื้นฐานในการปรับแต่งเพิ่มเติมในสถานที่ใช้งาน