วิธีเลือกเครื่องตัดด้วยเลเซอร์สำหรับงานโลหะจำนวนน้อย

ไฟเบอร์ เทียบกับ CO2 เครื่องตัดเลเซอร์ : การจับคู่เทคโนโลยีกับชนิดโลหะและปริมาณงาน

เหตุใดเลเซอร์ไฟเบอร์จึงครองตลาดงานตัดโลหะปริมาณน้อย: ประสิทธิภาพ การจัดการการสะท้อนของแสง และขนาดเครื่องที่กะทัดรัด

เส้นใย เครื่องตัดด้วยเลเซอร์แสดงศักยภาพได้อย่างแท้จริง เมื่อทำงานกับชิ้นส่วนโลหะในปริมาณน้อย เครื่องจักรเหล่านี้มีโครงสร้างที่แข็งแรง ทำให้มีประสิทธิภาพสูงกว่าระบบ CO2 แบบใช้แก๊สดั้งเดิมมาก โดยมักประหยัดค่าไฟฟ้าได้ประมาณ 35% หรือมากกว่านั้น ข้อดีอีกอย่างคือ ความสามารถในการจัดการวัสดุสะท้อนแสง เช่น ทองแดง และอลูมิเนียม โดยไม่ก่อให้เกิดความเสียหายจากแสงสะท้อนย้อนกลับ จึงไม่จำเป็นต้องเสียเงินเพิ่มสำหรับเคลือบพิเศษป้องกันแสงสะท้อนเลนส์ นอกจากนี้ เลเซอร์ชนิดไฟเบอร์ยังใช้พื้นที่บนพื้นโรงงานน้อยกว่ามาก บางครั้งลดขนาดพื้นที่ที่ต้องการได้เกือบครึ่งหนึ่ง ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมของโรงงานที่มีพื้นที่จำกัด เมื่อจัดการกับแผ่นเหล็กที่บางกว่า 6 มม. เลเซอร์ไฟเบอร์โดยทั่วไปสามารถตัดวัสดุได้เร็วกว่าโมเดล CO2 รุ่นเก่าประมาณ 30% หมายความว่าต้นแบบจะเสร็จเร็วขึ้น และงานผลิตสามารถดำเนินการและส่งมอบได้เร็วขึ้น

เมื่อใดที่เลเซอร์ CO2 ยังคงมีความเกี่ยวข้อง: วัสดุผสมและกรณีพิเศษของโลหะหนา

ยังคงมีสถานการณ์บางอย่างที่เลเซอร์ CO2 ยังคงมีความเหมาะสม แม้จะมีทางเลือกใหม่ๆ เข้ามา หนึ่งในนั้นคือกรณีที่ต้องทำงานกับวัสดุที่ไม่ใช่เพียงแค่โลหะ แต่มีส่วนประกอบอื่นปนอยู่ด้วย ตัวอย่างเช่น ปะเก็นโลหะที่ติดกับยาง ซึ่งเลเซอร์ CO2 ถูกดูดซับได้ดีกว่าในส่วนที่ไม่ใช่โลหะ เมื่อเทียบกับที่เลเซอร์ไฟเบอร์สามารถทำได้ อีกกรณีหนึ่งคือการใช้งานกับแผ่นเหล็กโครงสร้างที่มีความหนาเกิน 15 มม. ซึ่งความยาวคลื่นที่ยาวกว่าของเลเซอร์ CO2 ที่ประมาณ 10.6 ไมครอน จะทำให้เกิดความแตกต่างอย่างชัดเจน รอยตัดจะตรงกว่าและมีการเบ้ของขอบน้อยลงอย่างมีนัยสำคัญ สิ่งนี้มีความสำคัญมากสำหรับชิ้นส่วนที่ต้องรับน้ำหนักอย่างเหมาะสม อีกประเด็นหนึ่งคือปัญหาความร้อน ในการทำงานต่อเนื่องเป็นเวลานานบนแผ่นหนา ระบบ CO2 มักจะคงความเสถียรภาพได้นานหลายชั่วโมง โดยไม่เบี่ยงเบนจากเส้นทางเหมือนที่เลเซอร์ไฟเบอร์บางครั้งเกิดขึ้นเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น

การล้มล้างความเชื่อผิดๆ เรื่อง 'ใช้เฉพาะไฟเบอร์': ความยืดหยุ่นในสภาพแวดล้อมการต้นแบบวัสดุผสม

สิ่งที่ใช้ได้ดีที่สุดนั้นขึ้นอยู่กับชนิดของวัสดุที่ใช้ในแต่ละวัน มากกว่าการยึดติดกับแนวโน้มเทคโนโลยีใดๆ ร้านที่ต้องเปลี่ยนไปมาระหว่างวัสดุต่างๆ อยู่บ่อยครั้ง เช่น งานต้นแบบชิ้นส่วนเครื่องบินที่ใช้อลูมิเนียม ไทเทเนียม และวัสดุคอมโพสิต มักพบว่าการใช้ระบบเลเซอร์ทั้งสองประเภทพร้อมกันนั้นมีความคุ้มค่า เลเซอร์ไฟเบอร์เหมาะมากเมื่อต้องการตัดชิ้นงานโลหะอย่างรวดเร็ว แต่เมื่อต้องการแม่พิมพ์อะคริลิก หรือชิ้นส่วนพอลิเมอร์ฉนวน ก็จะสะดวกกว่ามากหากมีระบบ CO2 อยู่ภายในสถานที่ แทนที่จะรอผู้ให้บริการภายนอก อ้างอิงจากรายงานบางฉบับของ FMA ซึ่งติดตามข้อมูลเหล่านี้ การรวมเทคโนโลยีทั้งสองอย่างเข้าด้วยกันสามารถลดเวลาที่ต้องรอได้ประมาณ 22% สำหรับงานประกอบที่ซับซ้อน ความเร็วที่ต่างกันนี้สะสมขึ้นเรื่อยๆ ในสภาพแวดล้อมการผลิตที่มีงานหนาแน่น

การปรับขนาดกำลังเลเซอร์ให้เหมาะสมกับความหนาของวัสดุและข้อกำหนดของชุดผลิต

การจับคู่กำลังเลเซอร์ 1–6 กิโลวัตต์ กับโลหะทั่วไป: เหล็ก สเตนเลส อลูมิเนียม ทองแดง และทองเหลือง

การเลือกกำลังเลเซอร์ที่เหมาะสมเริ่มจากการพิจารณาวัสดุที่เราใช้และระดับความหนาของวัสดุนั้น สำหรับเหล็กกล้าคาร์บอนที่ไม่สะท้อนแสงและมีความหนาน้อยกว่า 4 มม. โดยทั่วไปจะทำงานได้ดีกับเลเซอร์ที่มีกำลังระหว่าง 1 ถึง 2 กิโลวัตต์ อย่างไรก็ตาม สำหรับสแตนเลสสตีลที่มีความหนาไม่เกิน 6 มม. และโลหะที่มีความมันวาวอย่างอลูมิเนียมและทองแดง ซึ่งต้องใช้กำลังประมาณ 3 ถึง 4 กิโลวัตต์ เนื่องจากโลหะเหล่านี้สะท้อนแสงได้มากและนำความร้อนต่างจากวัสดุอื่น เมื่อต้องตัดวัสดุที่หนาขึ้นระหว่าง 10 ถึง 20 มม. การใช้กำลังเลเซอร์ 4-6 กิโลวัตต์จะช่วยรักษาคุณภาพของการตัดให้ดีขึ้น อย่างไรก็ตาม ควรระวังเป็นพิเศษกับทองแดงและทองเหลือง เนื่องจากโลหะเหล่านี้ต้องใช้พลังงานมากกว่าเหล็กทั่วไปประมาณ 20 ถึง 30 เปอร์เซ็นต์ในระดับความหนาเดียวกัน เพราะมันไม่สามารถกักเก็บพลังงานได้มีประสิทธิภาพเท่ากัน การหาจุดสมดุลที่เหมาะสมระหว่างการตั้งค่ากำลังเลเซอร์และการตอบสนองของวัสดุ จึงเป็นสิ่งสำคัญที่สุดในการหลีกเลี่ยงปัญหาต่างๆ เช่น ตะกอนที่เหลือค้าง จุดออกซิเดชันที่ไม่ต้องการ หรือรอยตัดที่ไม่แยกออกจากกันอย่างสมบูรณ์

ผลตอบแทนที่ลดลงจากกำลังสูง: เหตุใด 3 กิโลวัตต์มักให้ผลลัพธ์ดีกว่า 6 กิโลวัตต์สำหรับงานตัดแผ่นบางและปริมาณน้อย

เมื่อทำงานกับโลหะหนา เลเซอร์กำลังสูง 6 กิโลวัตต์เหล่านี้สามารถทำงานได้ดีพอสมควร แม้ว่าจะมีแนวโน้มสูญเสียพลังงานจำนวนมากเมื่อตัดวัสดุบางที่มีความหนาน้อยกว่าหรือเท่ากับสามมิลลิเมตร การเปลี่ยนมาใช้รุ่น 3 กิโลวัตต์กลับสามารถตัดแผ่นโลหะบางได้เร็วเท่ากัน แต่ประหยัดค่าไฟฟ้าได้ประมาณ 25 ถึง 30 เปอร์เซ็นต์ และยังมีข้อดีเพิ่มเติมอีกด้วย นั่นคือ กำลังไฟที่ต่ำลงทำให้ความร้อนที่ถ่ายเทไปยังบริเวณโลหะโดยรอบลดลง ส่งผลให้ชิ้นส่วนสำคัญยังคงรักษาน้ำหนักโครงสร้างเดิมไว้หลังจากการตัด ร้านที่ผลิตชิ้นงานจำนวนน้อยกว่า 50 ชิ้น จะสังเกตเห็นการประหยัดต้นทุนอย่างชัดเจนในระยะยาว จากปัจจัยต่างๆ เช่น การใช้ก๊าซช่วยตัดที่ลดลง และความถี่ในการตรวจสอบและบำรุงรักษาก็ลดลงอย่างมาก นอกจากนี้ อุปกรณ์ระดับกลางยังเพิ่มความยืดหยุ่นให้กับโรงงานงานสั่งทำ ช่วยให้เวลาเริ่มต้นการทำงานสำหรับการเจาะรูสั้นลง และทำให้เปลี่ยนระหว่างประเภทชิ้นงานต่างๆ ได้ง่ายขึ้น โดยไม่สูญเสียประสิทธิภาพในการผลิตมากนัก

การบรรลุความแม่นยำและคุณภาพของขอบตัดในเรขาคณิตที่ซับซ้อนและผลิตปริมาณน้อย

การจัดการความกว้างของรอยตัด เศรษฐ์ และโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ) สำหรับต้นแบบที่ต้องการความทนทานแน่น

การได้มาซึ่งความแม่นยำในต้นแบบชิ้นส่วนจำนวนน้อยขึ้นอยู่กับการควบคุมสามปัจจัยหลักร่วมกัน ได้แก่ ความกว้างของรอยตัด (kerf) มุมของเศรษฐ์ และขนาดของพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนรอบๆ รอยตัด เมื่อทำงานกับชิ้นส่วนที่ต้องการความทนทานแน่น เช่น +/- 0.1 มม. ซึ่งเป็นมาตรฐานสำหรับชิ้นส่วนอากาศยานหรืออุปกรณ์ทางการแพทย์ ระบบเลเซอร์ไฟเบอร์ในปัจจุบันสามารถตัดได้แคบเพียง 0.1 มม. แม้ในเหล็กกล้าไร้สนิมหนา 3 มม. โดยเศรษฐ์จะยังคงต่ำกว่า 0.5 องศา ด้วยการตั้งค่าโฟกัสที่ปรับได้ระหว่างการตัด และการเปลี่ยนก๊าซช่วยเหลือจากออกซิเจนไปเป็นไนโตรเจนก็มีผลสำคัญมากเช่นกัน เพราะช่วยลดพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนลงประมาณ 70% สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งเมื่อทำงานกับโลหะผสมไทเทเนียม ซึ่งการคงไว้ซึ่งความแข็งแรงต่อการเหนื่อยล้าหลังการตัดนั้นมีความจำเป็นอย่างยิ่งต่อประสิทธิภาพในระยะยาว

ซอฟต์แวร์แบบปรับตัวชดเชยการเคลื่อนตัวของร่องตัดระหว่างการตัดที่ซับซ้อน ทำให้สามารถตัดมุมภายในที่แหลมคมได้อย่างแม่นยำในระดับไมครอน การปรับความถี่ของพัลส์อย่างละเอียดช่วยป้องกันการเกิดดรอสบนโลหะบาง ในขณะที่เทคนิคการเจาะที่ได้รับการปรับแต่งช่วยขจัดไมโครครัคในโลหะผสมทองแดง ทำให้การตัดเลเซอร์ปริมาณน้อยกลายเป็นทางเลือกที่เหมาะสมสำหรับต้นแบบที่มีความสำคัญสูง

การเพิ่มประสิทธิภาพระบบอัตโนมัติและซอฟต์แวร์สำหรับการผลิตแบบช่วงจังหวะและแบบชุดเล็ก

ปรับปรุงกระบวนการทำงาน: ซอฟต์แวร์จัดเรียงชิ้นงาน การผสานระบบ CAD/CAM และการตั้งค่าแบบคลิกเดียวสำหรับชุดงานที่น้อยกว่า 10 ชิ้น

เมื่อทํางานกับชิ้นส่วนโลหะที่ใช้ในการผลิตเล็กๆ บางครั้ง เครื่องตัดเลเซอร์ต้องใช้โปรแกรมพิเศษ เพื่อให้ได้ผลประโยชน์สูงสุดจากชิ้นส่วนนี้ และยังคงเก็บค่าใช้จ่ายต่ําต่อชิ้น โปรแกรมการก่อตั้งรังที่ใช้ได้ในปัจจุบัน มีความฉลาดมาก ในการวางชิ้นส่วนบนแผ่นโลหะ ซึ่งลดปริมาณของใช้เสียลงอย่างมาก แม้ว่าจะทําเพียงชิ้นเล็กน้อยต่อครั้ง ร้านค้าบางแห่งรายงานว่า ประหยัดวัสดุประมาณ 20% การนําแบบออกแบบจาก CAD เข้าสู่ระบบ CAM ทํางานได้อย่างเรียบร้อยในปัจจุบัน ดังนั้นจึงไม่จําเป็นต้องใส่รูปแบบที่ซับซ้อนทั้งหมดในเครื่องมือ แค่นําไฟล์เข้าไป และมาคุยกันเรื่องเวลาตั้งเครื่อง ด้วยการคลิกเดียว ผู้ประกอบการสามารถนําการตั้งค่าเดิมกลับมา ซึ่งช่วยประหยัดเวลาในการปรับค่าค่าระหว่างงาน สําหรับการออกแบบของชิ้นน้อยกว่า 10 ชิ้น, นี้ทําให้ความแตกต่างใหญ่. อัตโนมัติทั้งหมดนี้ช่วยรักษาคุณภาพที่ดีในชุดต่างๆ ส่งผลิตภัณฑ์ออกเร็วขึ้น และทําให้ร้านค้าขนาดเล็กสามารถแข่งขันในเรื่องราคา โดยไม่ต้องเสียสละความแม่นยําหรือความสม่ําเสมอจากชิ้นต่อชิ้น

ส่วน FAQ

เครื่องตัดด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์มีข้อดีอย่างไรเมื่อเทียบกับระบบ CO2

เครื่องตัดด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์มีประสิทธิภาพสูงกว่า สามารถจัดการกับวัสดุสะท้อนแสงได้ดีกว่าโดยไม่เกิดความเสียหาย และมีขนาดพื้นที่ติดตั้งที่เล็กลงเมื่อเทียบกับระบบ CO2 นอกจากนี้ยังทำงานได้เร็วกว่าเมื่อตัดแผ่นเหล็กที่มีความหนาน้อย

ในสถานการณ์ใดที่ยังคงให้ความสำคัญกับระบบเลเซอร์ CO2 อยู่

เลเซอร์ CO2 ยังได้รับความนิยมสำหรับวัสดุที่มีส่วนประกอบที่ไม่ใช่โลหะ เช่น ปะเก็นโลหะที่ติดกับยาง และสำหรับเหล็กโครงสร้างที่มีความหนาเกิน 15 มม. โดยคลื่นความยาวที่ยาวกว่าของเลเซอร์ CO2 ช่วยให้ได้คุณภาพการตัดที่ดีกว่า

กำลังเลเซอร์มีผลต่อการตัดอย่างไร

กำลังเลเซอร์ต้องสัมพันธ์กับชนิดและความหนาของวัสดุ กำลังต่ำเหมาะสมกับวัสดุที่บาง ช่วยลดต้นทุนและลดการถ่ายเทความร้อน ขณะที่กำลังสูงจำเป็นต้องใช้กับวัสดุที่หนากว่า

ทำไมการรวมระบบเลเซอร์ไฟเบอร์และ CO2 เข้าด้วยกันจึงมีประโยชน์

การรวมระบบทั้งสองเข้าด้วยกันช่วยเพิ่มความยืดหยุ่นให้กับร้านค้าที่ต้องทำงานกับวัสดุหลากหลาย ช่วยเร่งกระบวนการผลิตที่ซับซ้อน และช่วยให้สามารถสร้างต้นแบบชิ้นส่วนต่างๆ ได้โดยไม่ต้องจ้างภายนอก

ระบบอัตโนมัติและซอฟต์แวร์สามารถเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิตจำนวนน้อยได้อย่างไร

ซอฟต์แวร์จัดเรียงชิ้นงาน การผสานรวม CAD/CAM และการตั้งค่าอัตโนมัติ ช่วยประหยัดเวลา ลดของเสียจากวัสดุ และทำให้กระบวนการผลิตราบรื่นขึ้น ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและทำให้ร้านค้าขนาดเล็กสามารถคงความสามารถในการแข่งขันได้