ปัญหาที่อาจเกิดขึ้นเมื่อใช้เลเซอร์ตัดแผ่นโลหะ

ในการตัดด้วยเลเซอร์ มีปัญหาต่างๆ เช่น คราบสกปรกที่ด้านล่างของชิ้นงาน รอยพับที่ปลายด้านล่างของพื้นผิวการตัด การไหม้เกินไปบริเวณมุมฉาก/มุมแหลม และพื้นผิวการตัดที่ไม่เรียบ ต่อไปนี้จะอธิบายสาเหตุและวิธีแก้ไขปัญหาเหล่านี้อย่างเป็นระบบ

ภาพรวมของการแก้ไขปัญหาหลัก

ปัญหาที่ 1: คราบตะกรันที่ก้นชิ้นงาน (ตะกรันแขวน)

การวิเคราะห์สาเหตุ: หลังจากเลเซอร์หลอมวัสดุแล้ว ก๊าซช่วยไม่สามารถเป่าวัสดุที่หลอมเหลวออกจากก้นรอยตัดได้ทันเวลาและอย่างสมบูรณ์ ทำให้เกิดการควบแน่นและก่อตัวเป็นตะกรันแขวนลอย ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วเป็นเรื่องของความสมดุลของพลังงานและก๊าซ

สารละลาย:

1. ปรับพารามิเตอร์ของก๊าซให้เหมาะสม:

• ความดัน: สำหรับเหล็กกล้าไร้สนิม โลหะผสมอะลูมิเนียม ฯลฯ เมื่อใช้ไนโตรเจนเป็นก๊าซช่วยที่มีความบริสุทธิ์สูง ความดันต้องสูงเพียงพอ (เช่น 1.6 MPa หรือมากกว่า) เพื่อให้ได้การตัดที่ปราศจากออกซิเดชันและเป่าตะกรันออกไป เมื่อใช้ออกซิเจนสำหรับเหล็กกล้าคาร์บอน ความดันควรอยู่ในระดับปานกลาง ความดันที่สูงเกินไปจะทำให้ปฏิกิริยารุนแรงขึ้นและเกิดตะกรันหยาบ
• ความบริสุทธิ์และประเภท: เพื่อให้มั่นใจว่าก๊าซมีความบริสุทธิ์ (โดยเฉพาะไนโตรเจนต้องมีความบริสุทธิ์มากกว่า 99.9%) ความบริสุทธิ์ของออกซิเจนก็ต้องมากกว่า 99.5% เช่นกัน

2. ปรับเทียบจุดโฟกัสของลำแสง:

• การเบี่ยงเบนของตำแหน่งโฟกัสเป็นสาเหตุที่พบบ่อยที่สุด ทำการปรับเทียบโฟกัสและลองปรับตำแหน่งโฟกัสขึ้นและลง โดยทั่วไป การลดโฟกัสลงเล็กน้อย (ลึกเข้าไปในวัสดุ) จะช่วยปรับปรุงคุณภาพการตัดด้านล่างได้

3. ปรับกำลังไฟและความเร็ว

• ความเร็วที่มากเกินไปหรือกำลังไฟที่น้อยเกินไปจะทำให้เกิดการตัดทะลุ และเกิดตะกรันที่อ่อนนุ่ม ในทางกลับกัน ความเร็วที่น้อยเกินไปหรือกำลังไฟที่สูงเกินไปจะทำให้เกิดการหลอมละลายมากเกินไป และเกิดตะกรันที่แข็งและเปราะ จึงจำเป็นต้องหาค่ากำลังไฟและความเร็วที่เหมาะสมที่สุดกับความหนาของแผ่นโลหะ

4. ตรวจสอบและเปลี่ยนหัวฉีด:

• การใช้หัวฉีดที่ชำรุด ผิดรูป หรือไม่เข้ากัน อาจทำให้การไหลของอากาศผิดปกติ ตรวจสอบว่ารูตรงกลางของหัวฉีดมีลักษณะกลมหรือไม่ และเลือกหัวฉีดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางที่เหมาะสมตามความหนาของแผ่น (โดยทั่วไปแล้ว หัวฉีดขนาดใหญ่เหมาะสำหรับแผ่นหนา และหัวฉีดขนาดเล็กเหมาะสำหรับแผ่นบาง)

ปัญหาที่ 2: ตัดจีบด้านล่าง (ลายทาง/รอยไหม้)

การวิเคราะห์สาเหตุ: นี่คือปรากฏการณ์การไหม้มากเกินไปโดยทั่วไป เนื่องจากการป้อนความร้อนมากเกินไป วัสดุจึงหลอมเหลวหรือแม้กระทั่งระเหยกลายเป็นไอ ทำให้เกิดเป็นริ้วหยาบๆ คล้ายรอยย่นในครึ่งล่างของส่วนที่ตัด

สารละลาย:

• การปรับแต่งเบื้องต้น: เพิ่มความเร็วในการตัด ความเร็วที่ช้าเกินไปเป็นสาเหตุหลัก การเพิ่มความเร็วจะช่วยลดระยะเวลาที่เลเซอร์ทำงานในพื้นที่ต่อหน่วย เพื่อหลีกเลี่ยงความร้อนสะสม
• ลดกำลังเลเซอร์ลง หากไม่สามารถเพิ่มความเร็วได้อีกต่อไป หรือการยกชิ้นงานทำให้เกิดการตัดทะลุ ควรลดกำลังเลเซอร์ลงอย่างเหมาะสมเพื่อลดความร้อนโดยรวม
• ปรับตำแหน่งโฟกัส ลองลดตำแหน่งโฟกัสลงเล็กน้อยเพื่อให้พลังงานกระจุกตัวมากขึ้นและลดบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน
• ตรวจสอบและลดแรงดันก๊าซเสริม โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้ก๊าซออกซิเจนในการตัดเหล็กกล้าคาร์บอน แรงดันออกซิเจนที่สูงเกินไปจะทำให้ปฏิกิริยาออกซิเดชันรุนแรงขึ้น เหมือนกับเป็น "สารเร่งการเผาไหม้" และทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไป การลดแรงดันอากาศอย่างเหมาะสมอาจส่งผลที่ไม่คาดคิดได้

ปัญหาที่ 3: การเผาไหม้มุมฉาก/คม

การวิเคราะห์สาเหตุ: ความเร็วของหัวตัดเลเซอร์จะคงที่เมื่อเคลื่อนที่ในแนวเส้นตรง แต่เมื่อตัดเป็นมุมฉากหรือมุมแหลม จะต้องลดความเร็ว เลี้ยว และเร่งความเร็วอีกครั้ง การลดความเร็วที่มุมทำให้เวลาที่เลเซอร์สัมผัสกับชิ้นงานนานขึ้น และความร้อนสะสมอย่างรวดเร็ว ส่งผลให้การตัดมุมแหลมเสียหาย

สารละลาย:

1. ใช้การเปลี่ยนมุมแบบโค้งมน (วิธีที่มีประสิทธิภาพที่สุด):

• ในขั้นตอนการออกแบบภาพวาด มุมแหลมจะถูกเปลี่ยนเป็นมุมโค้งมนขนาดเล็ก (มุม R) แม้แต่ส่วนโค้งมนเล็กๆ ที่มีรัศมี 0.5 มม. ก็สามารถทำให้หัวตัดเคลื่อนที่ได้อย่างราบรื่น หลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงความเร็วอย่างฉับพลัน และป้องกันการไหม้มากเกินไปได้อย่างมีประสิทธิภาพ

2. ใช้ฟังก์ชันประมวลผลมุม (ฟังก์ชันมุมสว่าง):

• ระบบตัดด้วยเลเซอร์สมัยใหม่มาพร้อมกับฟังก์ชัน "ควบคุมกำลังไฟที่มุม" หรือ "มุมสว่าง" ฟังก์ชันนี้สามารถช่วยได้ดังนี้:
• เมื่อตรวจพบมุม ระบบจะลดกำลังเลเซอร์ลงโดยอัตโนมัติ
• หรือใช้วิธีการตัดแบบแบ่งส่วน โดยปิดเลเซอร์ชั่วครู่ที่มุม แล้วตัดเป็นสองส่วน
• โปรดศึกษาคู่มือระบบปฏิบัติการของอุปกรณ์ของคุณเพื่อเปิดใช้งานและแก้ไขปัญหาคุณสมบัตินี้

3. ลดความเร็วในการตัดบริเวณมุม:

• ในตารางพารามิเตอร์กระบวนการ ความเร็วในการตัดมุมจะถูกตั้งค่าแยกต่างหากให้ต่ำกว่าความเร็วเชิงเส้น แต่จำเป็นต้องใช้ควบคู่กับการลดกำลังไฟด้วย

ปัญหาที่ 4: พื้นผิวการตัดที่หยาบ (ลายไม้แนวตั้ง)

การวิเคราะห์สาเหตุ: พื้นผิวที่ตัดมีลักษณะเป็นริ้วแนวตั้งที่ไม่เรียบเนียน ซึ่งมักเกิดจากความไม่เสถียรของพลังงานหรือการตั้งค่าพารามิเตอร์ที่ไม่ตรงกัน ส่งผลให้วัสดุหลอมเหลวไม่สม่ำเสมอ

สารละลาย:

• ตรวจสอบให้แน่ใจว่าตำแหน่งโฟกัสมีความแม่นยำและคงที่: นี่คือปัจจัยที่สำคัญที่สุดในการสร้างพื้นผิวการตัดที่เรียบเนียน การเปลี่ยนแปลงโฟกัสเพียงเล็กน้อยจะส่งผลให้เส้นตัดขวางแตกต่างกันอย่างมาก ทำความสะอาดและปรับเทียบเลนส์โฟกัสเพื่อให้แน่ใจว่าโฟกัสคงที่
• ใช้ก๊าซช่วยที่มีความบริสุทธิ์สูง: สิ่งเจือปนในก๊าซอาจรบกวนการไหลและกระบวนการระบายความร้อนของโลหะหลอมเหลว ส่งผลให้ได้ชิ้นงานที่ไม่เรียบ
• ปรับความเร็วในการตัดให้เหมาะสม: ความเร็วที่ไม่คงที่หรือการตั้งค่าที่ไม่เหมาะสมจะทำให้โลหะหลอมเหลวเกิดเป็นริ้วที่ไม่สม่ำเสมอในระหว่างกระบวนการเย็นตัว หาความเร็วที่คงที่ซึ่งทำให้ได้เศษโลหะที่ต่อเนื่องและเรียบเนียน

ตรวจสอบความเสถียรของอุปกรณ์:

• รางนำทางเรียบลื่นหรือไม่? การสั่นสะเทือนของอุปกรณ์จะส่งผลโดยตรงต่อพื้นผิวการตัด
• หัวฉีดอยู่ในแนวเดียวกับลำแสงหรือไม่? การไหลของอากาศในแกนที่ต่างกันอาจทำให้เกิดความไม่สมมาตรและความหยาบของหน้าตัดได้
• เลนส์เลเซอร์สะอาดหรือชำรุดหรือไม่? เลนส์ที่ปนเปื้อนอาจกระจายพลังงานเลเซอร์ ทำให้ได้รอยตัดที่ไม่คมชัดและพื้นผิวที่ไม่เรียบ

รายการตรวจสอบพื้นฐานทั่วไป

ก่อนทำการปรับแต่งค่าพารามิเตอร์ใดๆ โปรดตรวจสอบขั้นพื้นฐานต่อไปนี้ก่อน:

1. เลนส์ออปติคอล:ตรวจสอบว่าเลนส์โฟกัสและเลนส์ป้องกันสะอาด ไม่มีสิ่งสกปรก คราบน้ำ หรือความเสียหายใดๆ

2. การจัดตำแหน่งหัวฉีด:ตรวจสอบให้แน่ใจว่าลำแสงเลเซอร์ผ่านตรงกลางหัวฉีดอย่างสมบูรณ์

3. แก๊สและวงจรแก๊ส:ตรวจสอบให้แน่ใจว่าไม่มีการรั่วไหลในวงจรแก๊ส และชนิดและความบริสุทธิ์ของแก๊สถูกต้อง

4. วัสดุ:เพื่อให้แน่ใจว่าพื้นผิวของแผ่นโลหะสะอาด ปราศจากชั้นออกไซด์ คราบน้ำมัน และมีเนื้อวัสดุสม่ำเสมอ

สรุปและข้อเสนอแนะ

การตัดด้วยเลเซอร์เป็นกระบวนการที่แม่นยำและต้องอาศัยการทำงานร่วมกันของหลายตัวแปร กุญแจสำคัญในการแก้ปัญหาคือการ “เปลี่ยนตัวแปรทีละตัวเท่านั้น” และเก็บข้อมูลเพื่อระบุสาเหตุที่แท้จริงของปัญหา