ข่าวสารและกิจกรรม

เครื่องตัดเลเซอร์ CO2 คืออะไร?

เครื่องตัดเลเซอร์ CO2 คืออะไร เครื่องตัดเลเซอร์ CO2 คืออุปกรณ์ที่ใช้ลำแสงเลเซอร์อินฟราเรด (โดยปกติจะมีความยาวคลื่น 10.6μm) ที่สร้างขึ้นโดย CO₂ เลเซอร์สำหรับตัด แกะสลัก หรือทำเครื่องหมายบนวัสดุต่างๆ นิยมใช้กันอย่างแพร่หลายในการแปรรูปวัสดุต่างๆ เช่น โลหะ พลาสติก ไม้ หนัง ผ้า แก้ว และอะครีลิก

1. เครื่องตัดเลเซอร์ CO2 คืออะไร?

เครื่องตัดเลเซอร์ CO2 เป็นอุปกรณ์ที่ใช้เลเซอร์อินฟราเรดพลังงานสูง (ความยาวคลื่นประมาณ 10.6μm) ที่สร้างขึ้นโดย CO₂ เลเซอร์สำหรับตัด แกะสลัก หรือทำเครื่องหมายบนวัสดุ เป็นเทคโนโลยีการประมวลผลด้วยความร้อน และใช้กันอย่างแพร่หลายในการประมวลผลวัสดุที่ไม่ใช่โลหะ (เช่น ไม้ อะคริลิก พลาสติก ผ้า หนัง เป็นต้น) และวัสดุโลหะบางชนิดอย่างแม่นยำ

2. หลักการทำงานของเครื่องตัดเลเซอร์ CO2

ซีโอ₂ เครื่องตัดเลเซอร์เป็นอุปกรณ์ชนิดหนึ่งที่ใช้เลเซอร์อินฟราเรดพลังงานสูง (ความยาวคลื่นประมาณ 10.6μm) ที่สร้างโดยเลเซอร์ CO2 เพื่อให้ความร้อน หลอมละลาย หรือเปลี่ยนวัสดุให้เป็นก๊าซ และเป่าตะกรันออกไปผ่านก๊าซเสริมเพื่อให้ได้การตัดที่แม่นยำสูง การตัดด้วยเลเซอร์ CO2 ทำงานอย่างไร

กระบวนการทำงาน

1) เลเซอร์สร้างลำแสงเลเซอร์ CO2

การใช้ CO₂ ส่วนผสมของก๊าซ (ส่วนประกอบหลัก: คาร์บอนไดออกไซด์ ไนโตรเจน ฮีเลียม) เป็นตัวกลางการทำงาน โมเลกุล CO2 จะถูกกระตุ้นภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้าแรงสูงเพื่อปล่อยลำแสงเลเซอร์อินฟราเรดที่มีความยาวคลื่นจำเพาะ (10.6μm)

ลำแสงเลเซอร์นี้มีความหนาแน่นของพลังงานสูงและมีความเป็นสีเดียวที่ดี ซึ่งเหมาะสำหรับการตัดวัสดุที่ไม่ใช่โลหะและวัสดุโลหะบางชนิด

2) ระบบส่งและโฟกัสแบบออปติคอล

ลำแสงเลเซอร์จะถูกส่งไปที่หัวตัดผ่านตัวสะท้อนแสงและเลนส์โฟกัส และโฟกัสไปที่จุดที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กมาก (โดยทั่วไปจะน้อยกว่า 0.2 มม.)

พลังงานสูงของเลเซอร์จะให้ความร้อนแก่วัสดุในบริเวณนั้นจนกลายเป็นของเหลวหรือกลายเป็นก๊าซทันที

3) วัสดุถูกทำให้ร้อน หลอมละลาย หรือระเหย

หลังจากฉายลำแสงเลเซอร์ที่โฟกัสลงบนพื้นผิววัสดุแล้ว วัสดุจะดูดซับพลังงานเลเซอร์ และอุณหภูมิก็จะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว

ปฏิกิริยาของวัสดุต่างๆ:

วัสดุที่หลอมได้ (เช่น พลาสติกและอะคริลิก): ละลายและพัดออกไปโดยตรง
วัสดุที่ติดไฟได้ (เช่น ไม้และหนัง): กลายเป็นคาร์บอนและระเหยไป
วัสดุที่เป็นโลหะ: ต้องใช้เลเซอร์ที่มีกำลังสูงและได้รับความช่วยเหลือจากออกซิเจนในการเผาไหม้แบบออกซิเดชันเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการตัด

4) ก๊าซช่วยพัดเอาตะกรันออกไป

ในระหว่างกระบวนการตัด มักใช้ก๊าซเสริมแรงดันสูง (เช่น ออกซิเจน ไนโตรเจน หรืออากาศ):

ออกซิเจน (O₂): ช่วยในการเผาไหม้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการตัดโลหะ
ไนโตรเจน (N₂): เหมาะสำหรับวัสดุที่ต้องการความคมตัดคุณภาพสูง (เช่น สเตนเลส)
อากาศอัด: ทางเลือกที่ประหยัดเหมาะสำหรับการประมวลผลต้นทุนต่ำ

การไหลเวียนอากาศความเร็วสูงสามารถทำให้พื้นที่การตัดเย็นลง ป้องกันไม่ให้ขอบไหม้มากเกินไป และเป่าเอาวัสดุที่หลอมละลายออกไปเพื่อปรับปรุงคุณภาพการตัด

5) ระบบ CNC ควบคุมเส้นทางการตัดได้อย่างแม่นยำ

ระบบควบคุมเชิงตัวเลขคอมพิวเตอร์ (CNC) หรือซอฟต์แวร์ควบคุมเลเซอร์จะตั้งค่าเส้นทางการตัดไว้ล่วงหน้าและควบคุมหัวเลเซอร์ให้เคลื่อนที่ตามรูปแบบที่ระบุ

วิธีการหลักของการตัดด้วยเลเซอร์ CO₂

การตัดด้วยเลเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์นั้นขึ้นอยู่กับลักษณะการดูดซับของวัสดุให้เป็นพลังงานเลเซอร์ รวมกับปฏิกิริยาทางกายภาพและเคมีที่แตกต่างกันเพื่อให้เกิดการประมวลผลที่มีประสิทธิภาพ วิธีการตัดทั่วไป ได้แก่ การตัดด้วยการระเหย การตัดด้วยการหลอม การตัดด้วยออกซิเดชัน และการตัดแบบลูกเต๋า

1) การตัดการระเหย

หลักการ:

ลำแสงเลเซอร์จะให้ความร้อนกับพื้นผิวของวัสดุจนถึงจุดเดือดภายในเวลาอันสั้น ทำให้เกิดการระเหย (ระเหิด) โดยตรง
เนื่องจากไม่มีขั้นตอนการหลอมละลาย วัสดุจึงเปลี่ยนเป็นไอน้ำโดยตรงและถูกพาไปด้วยแก๊สเสริมความเร็วสูง

คุณสมบัติ:

เหมาะสำหรับวัสดุที่มีจุดหลอมเหลวสูงและการนำความร้อนต่ำ
แผลผ่าตัดแคบมาก และขอบแผลเรียบร้อย
จำเป็นต้องใช้กำลังเลเซอร์สูงมาก (โดยทั่วไปจะสูงกว่าการตัดหลอม)

วัสดุที่ใช้ได้ :

ไม้
กระดาษ
พลาสติก(บางส่วน)
อะครีลิค
วัสดุผสม
วัสดุเซรามิกบางชนิด

2) การตัดแบบฟิวชั่น

หลักการ:

ลำแสงเลเซอร์จะให้ความร้อนแก่วัสดุจนถึงจุดหลอมเหลวเพื่อทำให้มันละลาย
ก๊าซเฉื่อยที่มีแรงดันสูง (เช่น ไนโตรเจน N₂, อาร์กอน Ar) จะพัดเอาสารที่หลอมเหลวออกไปโดยไม่เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชัน

คุณสมบัติ:

ใช้ได้กับวัสดุที่ไม่ต้องการให้เกิดการออกซิไดซ์ เช่น สแตนเลส อลูมิเนียม เป็นต้น
พื้นผิวการตัดมีความเรียบและไม่มีชั้นออกไซด์
ต้องใช้ก๊าซเสริมที่มีแรงดันอากาศสูงกว่าเพื่อเป่าสารที่หลอมละลายออกไป

วัสดุที่ใช้ได้ :

สแตนเลส
อะลูมิเนียมและโลหะผสมอะลูมิเนียม
ไททาเนียมและโลหะผสมไททาเนียม
พลาสติกบางชนิด

3) การตัดด้วยเปลวไฟ / การตัดด้วยออกซิเดชัน

หลักการ:

ลำแสงเลเซอร์จะใช้ก๊าซออกซิเจน (O₂) เป็นก๊าซเสริมเพื่อให้ความร้อนแก่โลหะจนถึงจุดติดไฟ ทำให้เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันอย่างรุนแรงกับออกซิเจน ก่อให้เกิดพลังงานความร้อนในปริมาณมากและเร่งกระบวนการตัด
ตะกรันออกไซด์ที่เกิดจากปฏิกิริยาจะถูกพัดออกไปด้วยกระแสอากาศความเร็วสูงเพื่อสร้างตะเข็บตัด

คุณสมบัติ:

ความเร็วในการตัดจะเร็วกว่าการตัดด้วยการหลอม (เพราะปฏิกิริยาออกซิเดชันทำให้เกิดความร้อนเพิ่มเติม)
ใช้ได้กับวัสดุที่สามารถออกซิไดซ์ได้ เช่น เหล็กกล้าคาร์บอน แต่จะมีชั้นออกไซด์เกิดขึ้น (ต้องมีการประมวลผลภายหลัง)
ใช้ได้กับการตัดวัสดุโลหะที่มีความหนามากขึ้น

วัสดุที่ใช้ได้ :

เหล็กกล้าคาร์บอน
เหล็กอัลลอยด์ต่ำ
เหล็กหล่อบางชนิด

4) การขีดเขียน / การตัดแบบควบคุมการแตกหัก

หลักการ:

ใช้เลเซอร์พลังงานต่ำในการขูดรอยแตกร้าวขนาดเล็กบนพื้นผิวของวัสดุเปราะ จากนั้นจึงใช้แรงทางกลหรือความร้อนเพื่อให้วัสดุแตกตามรอยแตกร้าวนั้น

คุณสมบัติ:

ใช้ได้กับวัสดุที่เปราะบาง เช่น แก้วและเซรามิก เพื่อหลีกเลี่ยงการหลอมละลายหรือการเกิดก๊าซโดยตรง
คมตัดมีความเรียบร้อย และโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ) ลดลง
จำเป็นต้องควบคุมกำลังและโฟกัสของเลเซอร์อย่างแม่นยำเพื่อหลีกเลี่ยงการแตกของวัสดุที่ไม่สม่ำเสมอ

วัสดุที่ใช้ได้ :

กระจก (เช่น กระจกออปติคอล กระจกควอทซ์)
เซรามิค
แซฟไฟร์เทียม

ตารางเปรียบเทียบวิธีการตัดต่างๆ:

วิธีการตัด	บริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน	ความเร็วในการตัด	คุณภาพการตัดพื้นผิว	วัสดุที่สามารถนำไปใช้ได้
การตัดการระเหย	เล็ก	ปานกลาง	เรียบเนียนมาก	ไม้ กระดาษ พลาสติก อะครีลิค
การตัดละลาย	ต่ำ	ปานกลาง	สูง (ไม่มีชั้นออกไซด์)	สแตนเลส, อลูมิเนียม, ไททาเนียม
การตัดแบบออกซิเดชัน	สูง	เร็ว	ต่ำ (ต้องขจัดชั้นออกไซด์ออก)	เหล็กกล้าคาร์บอน, เหล็กอัลลอยด์ต่ำ
การขีดเขียนการตัด	เล็กมาก	เร็ว	สูงมาก(ไม่ละลาย)	แก้ว เซรามิค

ตารางคุณลักษณะของการตัดด้วยเลเซอร์ CO₂ และวัสดุที่ใช้ได้:

วิธีการตัด	คุณสมบัติ	วัสดุที่สามารถนำไปใช้ได้
การตัดการระเหย	เลเซอร์พลังงานสูงทำให้สารระเหยโดยตรง	ไม้, พลาสติก, อะคริลิค, กระดาษ
การตัดละลาย	วัสดุละลายโดยอาศัยการเป่าแก๊สเพื่อขจัดตะกรัน	โลหะ, สแตนเลส, พลาสติก
การตัดแบบออกซิเดชัน	อาศัยออกซิเจนเพื่อช่วยในการเผาไหม้ เร่งการตัดโลหะให้เร็วขึ้น	เหล็กกล้าคาร์บอน, เหล็กโลหะผสม
การขีดเขียนการตัด	เลเซอร์พลังงานต่ำใช้สำหรับตัดวัสดุเปราะบาง	แก้ว เซรามิค

สรุป:

การตัดด้วยการระเหย: เหมาะสำหรับวัสดุที่มีจุดหลอมเหลวต่ำ (ไม้ พลาสติก) และการใช้งานที่ต้องการการตัดที่แม่นยำสูง
การตัดแบบหลอมละลาย: เหมาะสำหรับการตัดโลหะ เช่น สแตนเลสและอลูมิเนียม ที่ต้องการขอบที่ไม่เกิดออกซิเดชัน
การตัดแบบออกซิเดชัน เหมาะสำหรับการแปรรูปโลหะ เช่น เหล็กกล้าคาร์บอนที่ต้องตัดอย่างมีประสิทธิภาพแต่ให้มีชั้นออกไซด์เกิดขึ้น
การตัดแบบขีดเส้น: เหมาะสำหรับการแปรรูปวัสดุเปราะบางเช่นแก้วและเซรามิก

3. คุณสมบัติของเครื่องตัดเลเซอร์ CO2 คืออะไร

เครื่องตัดเลเซอร์ CO2 เป็นอุปกรณ์การประมวลผลความร้อนแบบไม่สัมผัส ซึ่งส่วนใหญ่ใช้เลเซอร์อินฟราเรดที่มีความยาวคลื่น 10.6μm สำหรับการตัดและแกะสลักที่มีความแม่นยำสูง และเหมาะสำหรับวัสดุที่ไม่ใช่โลหะหลากหลายประเภทและวัสดุโลหะบางชนิด ต่อไปนี้คือคุณสมบัติหลัก:

1) มีวัสดุที่ใช้งานได้หลากหลาย

ใช้ได้กับวัสดุที่ไม่ใช่โลหะ เช่น ไม้ อะคริลิค พลาสติก หนัง ผ้า ยาง กระดาษ แก้ว เซรามิก เป็นต้น

สามารถประมวลผลโลหะบางชนิดได้: โลหะบาง (เช่น สแตนเลส เหล็กกล้าคาร์บอน โลหะผสมอลูมิเนียม) สามารถตัดได้ด้วยการเติมก๊าซเสริม (เช่น ออกซิเจน) หรือเคลือบพิเศษ

เป็นมิตรต่อวัสดุอินทรีย์: การตัดด้วยเลเซอร์ไม่ก่อให้เกิดแรงกดดันทางกายภาพและไม่ก่อให้เกิดความเสียหายต่อวัสดุได้ง่าย

2) ความแม่นยำในการตัดสูง

ความแม่นยำสามารถเข้าถึง ±0.1 มม. ซึ่งเหมาะสำหรับการแกะสลักละเอียดและการตัดลวดลายที่ซับซ้อน

จุดมีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็กและโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนมีขนาดเล็ก ซึ่งช่วยลดการเสียรูปและการไหม้จากการตัด

ไม่จำเป็นต้องใช้แม่พิมพ์ รองรับการออกแบบ CAD/CAM และได้รับการประมวลผลอัตโนมัติที่มีความแม่นยำสูง

3) คุณภาพการตัดดีและขอบเรียบ

ลำแสงเลเซอร์พลังงานสูงจะหลอมละลายวัสดุ และขอบตัดก็เรียบร้อย โดยไม่ต้องเจียรซ้ำ

การตัดมีความเรียบเนียน ปราศจากเสี้ยน และไม่เสียรูปทางกลไก ซึ่งช่วยปรับปรุงคุณภาพผลิตภัณฑ์

เหมาะสำหรับการประมวลผลที่มีความต้องการสูงในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น โฆษณา การตกแต่ง บรรจุภัณฑ์ และเสื้อผ้า

4) ประสิทธิภาพสูงและระบบอัตโนมัติ

ความเร็วในการตัดรวดเร็ว มีประสิทธิภาพมากกว่าการตัดด้วยเครื่องมือแบบดั้งเดิม และเหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมาก

รองรับระบบควบคุมเชิงตัวเลข CNC ซึ่งสามารถตั้งโปรแกรมและเพิ่มประสิทธิภาพเส้นทางการตัดโดยอัตโนมัติเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิต

สามารถนำเข้าไฟล์การออกแบบ เช่น CAD และ CorelDRAW ได้โดยตรง เพื่อการใช้งานอัจฉริยะ

5) การประมวลผลแบบไม่สัมผัส การสูญเสียต่ำ

การตัดด้วยเลเซอร์เป็นการประมวลผลแบบไม่สัมผัส ซึ่งไม่ก่อให้เกิดแรงกดดันทางกลต่อวัสดุ และไม่ทำให้เกิดความเสียหายได้ง่าย

เครื่องมือไม่สึกหรอ ลดการเปลี่ยนชิ้นส่วนเครื่องจักรกล และลดต้นทุนการบำรุงรักษา

เหมาะสำหรับวัสดุที่เปราะบาง อ่อน หรือบอบบาง (เช่น แก้ว ผ้า อะคริลิค เป็นต้น)

6) การปกป้องสิ่งแวดล้อมและมลพิษต่ำ

ไร้ฝุ่น ไร้เศษ ไม่มีเสียง สะอาดกว่าวิธีการตัดแบบดั้งเดิม

อุปกรณ์ระบายควันสามารถนำมาใช้ระหว่างการตัดด้วยเลเซอร์เพื่อลดผลกระทบของควันต่อสิ่งแวดล้อม

หลีกเลี่ยงของเสียที่เกิดขึ้นระหว่างการตัดด้วยเครื่องจักรและปรับปรุงการใช้ประโยชน์ของวัสดุ

7) แกะสลักและทำเครื่องหมายได้

นอกจากการตัดแล้ว ยังสามารถทำแกะสลักด้วยเลเซอร์ได้อีกด้วย ซึ่งสามารถแกะสลักลวดลายละเอียดและปรับแต่งตามความต้องการส่วนบุคคลได้

เหมาะสำหรับสถานการณ์การใช้งาน เช่น การผลิตโฆษณา การแกะสลักของขวัญ และการทำเครื่องหมายส่วนประกอบอิเล็กทรอนิกส์

8) ระบบอัตโนมัติแบบบูรณาการ

สามารถนำไปประยุกต์ใช้ร่วมกับอุปกรณ์อุตสาหกรรม เช่น สายการประกอบ หุ่นยนต์ CNC ฯลฯ เพื่อยกระดับระบบอัตโนมัติในการผลิต

เหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมากและการผลิตอัจฉริยะ เพิ่มประสิทธิภาพและลดต้นทุนแรงงาน

4. ความแตกต่างระหว่างเครื่องตัดเลเซอร์ CO₂ และเครื่องตัดเลเซอร์ไฟเบอร์

คุณสมบัติ	เครื่องตัดเลเซอร์ CO2	เครื่องตัดไฟเบอร์เลเซอร์
วัสดุที่สามารถนำไปใช้ได้	ส่วนใหญ่ใช้สำหรับตัดโลหะที่ไม่ใช่โลหะ สามารถตัดโลหะบางได้	ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการตัดโลหะ
ความยาวคลื่น	10.6μm (เหมาะสำหรับวัสดุที่ไม่ใช่โลหะ)	1.06μm (เหมาะสำหรับโลหะ)
คุณภาพการตัด	ตัดได้เรียบเนียน เหมาะกับการแกะสลักแบบละเอียด	ประสิทธิภาพการตัดโลหะที่สูงขึ้น
ค่าอุปกรณ์	ค่อนข้างต่ำ	ราคาสูงกว่า ต้นทุนการบำรุงรักษาต่ำ
การบริโภคพลังงาน	ค่อนข้างสูง	ประหยัดพลังงานมากขึ้น
พื้นที่การใช้งาน	ใช้กันอย่างแพร่หลายในการโฆษณา, เสื้อผ้า, บรรจุภัณฑ์, งานไม้ ฯลฯ	ส่วนใหญ่ใช้ในอุตสาหกรรมการแปรรูปโลหะ ยานยนต์ การบิน และอุตสาหกรรมอื่นๆ

5. สรุป

เครื่องตัดเลเซอร์ CO2 คืออะไร เครื่องตัดเลเซอร์ CO2 คือเครื่องตัดเลเซอร์ชนิดหนึ่งที่ใช้เลเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์ (CO2) ในการตัด แกะสลัก หรือทำเครื่องหมายวัสดุต่างๆ ถือเป็นเทคโนโลยีการตัดด้วยเลเซอร์ที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุด เนื่องจากมีความแม่นยำ ประสิทธิภาพ และความหลากหลาย

ข้อดีของการตัดด้วยเลเซอร์ CO2:

ความแม่นยำในการตัดสูง
ขอบเรียบและสะอาด
ใช้งานได้กับวัสดุที่ไม่ใช่โลหะหลากหลายชนิด
ความเร็วในการประมวลผลที่รวดเร็ว
การบำรุงรักษาต่ำเมื่อเทียบกับการตัดด้วยเครื่องจักร

ข้อเสีย :

ไม่เหมาะสำหรับการตัดโลหะหนาหรือสะท้อนแสง
ต้องมีการบำรุงรักษาเป็นประจำ (เช่น การทำความสะอาดเลนส์ การเปลี่ยนหลอดเลเซอร์ CO2)
ใช้พลังงานสูงกว่าเมื่อเทียบกับไฟเบอร์เลเซอร์

เหตุใดจึงควรเลือกเครื่องตัดเลเซอร์ CO₂?

เหมาะสำหรับการตัดวัสดุที่ไม่ใช่โลหะ เช่น ไม้ พลาสติก อะคริลิค หนัง ผ้า ฯลฯ
ความแม่นยำในการตัดสูง เหมาะสำหรับงานโฆษณา การบรรจุภัณฑ์ การตกแต่ง การผลิตทางอุตสาหกรรม และอุตสาหกรรมอื่นๆ
การประมวลผลแบบไม่สัมผัส การสูญเสียต่ำ ไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนเครื่องมือ ต้นทุนการบำรุงรักษาต่ำ
เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและปราศจากมลภาวะ ลดฝุ่น เสียง และของเสียวัสดุ
รองรับระบบอัตโนมัติ สามารถบูรณาการระบบการผลิตอัจฉริยะเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิต

บทความอื่นๆที่เกี่ยวข้อง:

สุดยอดคู่มือเครื่องตัดเลเซอร์ CO2

คู่มือเปรียบเทียบเลเซอร์ IPG กับ Raycus

เครื่องตัดไฟเบอร์เลเซอร์คืออะไร?

เครื่องตัดเลเซอร์ไฟเบอร์ตัดวัสดุสะท้อนแสงได้อย่างไร

ข้อดีและข้อเสียของเครื่องตัดเลเซอร์ไฟเบอร์