การเปรียบเทียบหลักการกระบวนการหลักสี่ประการและลักษณะของการตัดด้วยเลเซอร์

เทคโนโลยีการตัดด้วยเลเซอร์คาร์บอนไดออกไซด์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตภาคอุตสาหกรรมของจีนและยังคงมีศักยภาพที่ดีในด้านเทคโนโลยีการตัดของการตัดด้วยความเร็วสูงและแผ่นเหล็กหนากระบวนการตัดด้วยเลเซอร์ส่วนใหญ่รวมถึงการตัดแบบฟิวชั่นการตัดการระเหยการหลอมออกซิเดชั่นและการควบคุมการแตกหักมาคุยกันถึงหลักการและลักษณะของแต่ละกระบวนการทั้งสี่

ตัดละลาย

การตัดแบบฟิวชั่นใช้เพื่อให้ความร้อนแก่วัสดุด้วยลำแสงเลเซอร์ตกกระทบเมื่อความหนาแน่นของพลังงานของลำแสงเลเซอร์เกินค่าที่กำหนดส่วนที่ฉายรังสีของวัสดุจะเริ่มระเหยภายในจึงกลายเป็นรูเล็ก ๆรูดังกล่าวดูดซับพลังงานของเลเซอร์เข้าไปอีกทำให้ผนังโลหะหลอมละลายในขณะเดียวกันการไหลเวียนของอากาศเสริมที่สอดคล้องกับคานจะนำพาวัสดุหลอมเหลวออกไปรอบ ๆ รูในขณะที่ชิ้นงานเคลื่อนที่สามารถตัดร่องในพื้นผิวโลหะได้

การตัดการระเหย

การตัดด้วยไอระเหยจำเป็นต้องใช้ลำแสงเลเซอร์สูงกว่าการตัดด้วยฟิวชั่นภายใต้ลำแสงดังกล่าววัสดุที่ถูกตัดสามารถเข้าถึงจุดเดือดได้โดยตรงโดยไม่ต้องหลอมละลายด้วยวิธีนี้วัสดุอาจสูญหายไปในสถานะของไอน้ำซึ่งจะพัดพาอนุภาคที่หลอมละลายและเศษสิ่งสกปรกออกมาเพื่อสร้างรูพรุนในระหว่างการกลายเป็นไอประมาณ 40 เปอร์เซ็นต์ของวัสดุจะสูญเสียไปในรูปของไอน้ำในขณะที่อีก 60 เปอร์เซ็นต์จะถูกกำจัดออกโดยกระแสลมในรูปของหยดซึ่งจะถูกพัดออกจากด้านล่างของร่องในลักษณะที่ดีดออกในกระบวนการแปรรูปอาจพบวัสดุที่ไม่หลอมละลายจำนวนมากเช่นวัสดุไม้และคาร์บอนสามารถผ่านกระบวนการตัดนี้ได้

การละลายออกซิเดชั่น

การตัดแบบฟิวชั่นทำได้โดยใช้ก๊าซที่มีปฏิกิริยาเช่นออกซิเจนเป็นตัวช่วยเมื่อทำการตัดพื้นผิวของวัสดุจะถูกทำให้ร้อนจนถึงอุณหภูมิของจุดติดไฟภายใต้การฉายรังสีของลำแสงเลเซอร์จากนั้นจะเกิดปฏิกิริยาการเผาไหม้ที่รุนแรงกับออกซิเจนและความร้อนจำนวนมากจะถูกปล่อยออกมาความร้อนนี้จะทำให้วัสดุร้อนขึ้นเพื่อสร้างรูเล็ก ๆ ที่เต็มไปด้วยไอน้ำภายในและละลายผนังโลหะที่ล้อมรอบรู

อัตราการเผาไหม้ของโลหะในออกซิเจนถูกควบคุมโดยการถ่ายโอนวัสดุเผาไหม้ไปเป็นตะกรันเนื่องจากอัตราการเผาไหม้จะถูกกำหนดโดยตรงจากความเร็วที่ออกซิเจนแพร่ผ่านตะกรันไปยังด้านหน้าของจุดระเบิดยิ่งอัตราการไหลของออกซิเจนสูงขึ้นปฏิกิริยาการเผาไหม้ก็จะรุนแรงมากขึ้นและการกำจัดตะกรันได้เร็วขึ้นความเร็วในการตัดก็จะสูงขึ้นเท่านั้นแน่นอนยิ่งอัตราการไหลของออกซิเจนสูงเท่าไหร่ก็ยิ่งดีเท่านั้นเพราะอัตราการไหลที่เร็วเกินไปอาจทำให้ผลิตภัณฑ์ปฏิกิริยาเย็นลงอย่างรวดเร็วที่ช่องร่องนั่นคือโลหะออกไซด์ซึ่งไม่ดีต่อคุณภาพการตัด

ในกระบวนการตัดโลหะนี้จะหลอมโลหะด้วยแหล่งความร้อนสองแหล่งหนึ่งจากการฉายรังสีเลเซอร์และอีกแหล่งหนึ่งเกิดจากปฏิกิริยาทางเคมีของออกซิเจนกับโลหะคาดว่าประมาณ 60% ของพลังงานทั้งหมดที่ต้องใช้ในการตัดเหล็กถูกปลดปล่อยออกมาโดยปฏิกิริยาออกซิเดชั่นดังนั้นจึงต้องคำนวณอัตราการเผาไหม้ของออกซิเจนและความเร็วในการเคลื่อนที่ของลำแสงเลเซอร์อย่างแม่นยำเพื่อให้ได้การจับคู่ที่สมบูรณ์แบบหากออกซิเจนเผาไหม้เร็วกว่าที่ลำแสงเลเซอร์เคลื่อนที่ร่องจะกว้างและหยาบหากลำแสงเลเซอร์เคลื่อนที่เร็วเกินกว่าที่ออกซิเจนจะไหม้ร่องที่ได้จะแคบและเรียบ

การควบคุมการแตกหัก

การแตกหักที่ควบคุมได้คือการตัดวัสดุด้วยความเร็วสูงที่ควบคุมโดยการให้ความร้อนด้วยลำแสงเลเซอร์กระบวนการนี้มีประสิทธิภาพมากสำหรับวัสดุเปราะซึ่งถูกทำลายได้ง่ายด้วยความร้อนกระบวนการเฉพาะคือ: ลำแสงเลเซอร์ถูกใช้เพื่อให้ความร้อนกับพื้นที่ขนาดเล็กของวัสดุเปราะทำให้เกิดการไล่ระดับความร้อนขนาดใหญ่และการเสียรูปเชิงกลอย่างรุนแรงในพื้นที่ส่งผลให้เกิดรอยแตกในวัสดุตราบใดที่การไล่ระดับความร้อนสมดุลลำแสงเลเซอร์สามารถนำทางรอยแตกในทิศทางใดก็ได้ที่ต้องการ

เป็นที่น่าสังเกตว่าการตัดแตกหักแบบควบคุมได้นี้ไม่เหมาะสำหรับการตัดมุมแหลมและตะเข็บตัดขอบมุมไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะประสบความสำเร็จด้วยการตัดทรงปิดขนาดใหญ่ออกไปความเร็วในการตัดการแตกหักแบบควบคุมรวดเร็วไม่ต้องใช้กำลังสูงเกินไปมิฉะนั้นจะทำให้พื้นผิวชิ้นงานหลอมละลายทำลายขอบตะเข็บพารามิเตอร์ควบคุมหลักคือกำลังแสงเลเซอร์และขนาดเฉพาะจุด