ต้นทุนการดำเนินงานของเครื่องตัดด้วยเลเซอร์

การบริโภคก๊าซและต้นทุนที่เกี่ยวข้อง

การบริโภคก๊าซมีบทบาทสำคัญในต้นทุนการดำเนินงานของเครื่องตัดเลเซอร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อต้องประมวลผลวัสดุต่างๆ ด้วยความแม่นยำและรวดเร็ว ทั้งระบบเลเซอร์ไฟเบอร์และเลเซอร์ CO2 ต่างพึ่งพาอาศัยก๊าซ ไม่ว่าจะเป็นก๊าซช่วยในการตัด หรือในกรณีของเลเซอร์ CO2 ก็คือส่วนประกอบหลักของกระบวนการสร้างลำแสงเลเซอร์เอง การเข้าใจว่าก๊าซชนิดใดถูกใช้ วิธีการจ่ายก๊าซอย่างไร และมีต้นทุนเท่าใด จึงเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการบริหารค่าใช้จ่ายและการเลือกระบบเครื่องจักรที่เหมาะสมกับกระบวนการทำงานของคุณ

ก๊าซช่วยตัด

ก๊าซช่วย (Assist gases) ถูกใช้ในเครื่องตัดเลเซอร์ทั้งแบบไฟเบอร์และ CO2 เพื่อขจัดวัสดุที่หลอมเหลวออกจากบริเวณที่ตัด ระบายความร้อนในพื้นที่ทำงาน และปรับปรุงคุณภาพของขอบตัด ก๊าซช่วยที่ใช้บ่อยที่สุดคือ ออกซิเจน ไนโตรเจน และบางครั้งใช้อากาศอัด

ออกซิเจนมักใช้ในการตัดเหล็กกล้าคาร์บอนต่ำ โดยช่วยสนับสนุนกระบวนการตัดผ่านปฏิกิริยาเอกโซเทอร์มิก ซึ่งเพิ่มความเร็วในการตัด แต่ทิ้งขอบที่หยาบกว่า

ไนโตรเจนเป็นก๊าซที่นิยมใช้มากกว่าสำหรับการตัดสแตนเลสและอลูมิเนียม เนื่องจากให้ขอบที่สะอาดและไม่มีออกไซด์ อย่างไรก็ตาม ไนโตรเจนมีราคาแพงกว่าออกซิเจน เนื่องจากต้องใช้แรงดันและปริมาตรสูงกว่า

อากาศอัดเป็นทางเลือกที่คุ้มค่าทางต้นทุน เหมาะสำหรับโลหะที่บาง และให้สมดุลที่ดีระหว่างประสิทธิภาพกับต้นทุน โดยเฉพาะในการใช้งานเชิงอุตสาหกรรมระดับเบา

อัตราการใช้ก๊าซแตกต่างกันมาก ขึ้นอยู่กับประเภทและขนาดความหนาของวัสดุ รูปแบบของหัวพ่น และความเร็วในการตัด ระบบไนโตรเจนแรงดันสูงอาจใช้ก๊าซได้หลายร้อยลูกบาศก์ฟุตต่อชั่วโมง ส่งผลให้เกิดต้นทุนการดำเนินงานสูงอย่างมีนัยสำคัญ

ข้อกำหนดด้านก๊าซเฉพาะสำหรับเลเซอร์ CO2

ต่างจากเลเซอร์ไฟเบอร์ เลเซอร์ CO2 ต้องใช้ก๊าซผสม—โดยทั่วไปคือก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ไนโตรเจน และฮีเลียม—เป็นตัวกลางในการสร้างลำแสงเลเซอร์ ก๊าซเหล่านี้จะต้องรักษาความบริสุทธิ์และอัตราส่วนที่เฉพาะเจาะจงไว้ เพื่อรักษาคุณภาพของลำแสงและประสิทธิภาพของระบบ ตลอดระยะเวลาการใช้งาน ก๊าซเหล่านี้จะเสื่อมคุณภาพลงเรื่อย ๆ และจำเป็นต้องเติมเต็มใหม่ ไม่ว่าจะผ่านหลอดเลเซอร์แบบปิดสนิท (ซึ่งมีอายุการใช้งานจำกัด) หรือโดยใช้ระบบจ่ายก๊าซแบบไหลต่อเนื่อง ซึ่งเพิ่มต้นทุนที่เกิดขึ้นซ้ำ ๆ อีกชั้นหนึ่งที่ไม่มีในระบบเลเซอร์ไฟเบอร์

นอกเหนือจากตัวกลางในการสร้างลำแสงแล้ว ระบบ CO2 ยังใช้ก๊าซช่วยในการตัดเช่นเดียวกับเลเซอร์ไฟเบอร์อีกด้วย อย่างไรก็ตาม เนื่องจากความซับซ้อนเพิ่มเติมในการควบคุมและรักษาระดับอัตราส่วนของก๊าซที่ใช้ในการสร้างลำแสง เลเซอร์ CO2 มักมีต้นทุนการดำเนินงานที่เกี่ยวข้องกับก๊าซสูงกว่า

ระบบจ่ายก๊าซ

ไม่ว่าจะใช้ขวดก๊าซ ถังเก็บขนาดใหญ่ หรือการผลิตก๊าซแบบติดตั้งภายในสถานที่ การเลือกระบบจัดส่งก๊าซจะส่งผลต่อความสะดวกในการใช้งานและต้นทุนโดยรวม สำหรับการดำเนินงานที่ใช้ก๊าซในปริมาณสูง อาจเลือกระบบจัดส่งก๊าซแบบรวมศูนย์ เช่น ธนาคารถังก๊าซที่เชื่อมต่อกันด้วยระบบแมนิโฟลด์ หรือถังเก็บก๊าซขนาดใหญ่ เพื่อลดเวลาหยุดทำงานและลดต้นทุนก๊าซต่อหน่วย ส่วนร้านค้าขนาดเล็กอาจพึ่งพาถังก๊าซแรงดันสูงแบบมาตรฐาน ซึ่งจัดการได้ง่ายกว่า แต่มีต้นทุนสูงกว่าต่อลูกบาศก์ฟุตของก๊าซ

การตรวจสอบเป็นประจำ การตรวจหาการรั่วไหล และการควบคุมแรงดันเป็นสิ่งสำคัญยิ่งต่อการรักษาประสิทธิภาพของระบบและหลีกเลี่ยงการสูญเสียก๊าซ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อใช้ก๊าซที่มีราคาแพง เช่น ก๊าซไนโตรเจนบริสุทธิ์สูง

การใช้ก๊าซเป็นค่าใช้จ่ายประจำที่สำคัญในการดำเนินการตัดด้วยเลเซอร์ ระบบเลเซอร์ไฟเบอร์โดยทั่วไปมีต้นทุนก๊าซต่ำกว่า เนื่องือใช้เพียงก๊าซช่วยในการตัดเท่านั้น ขณะที่เลเซอร์ CO2 มีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมทั้งสำหรับก๊าซช่วยและตัวกลางของลำแสงเลเซอร์เอง ประเภทของก๊าซที่เลือกใช้ วัสดุที่กำลังตัด และวิธีการจ่ายก๊าซ ล้วนมีผลต่อต้นทุนรวมทั้งหมด การคำนวณตัวแปรเหล่านี้อย่างแม่นยำจึงเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อควบคุมค่าใช้จ่ายทั่วไปและเพิ่มประสิทธิภาพด้านเศรษฐศาสตร์ของการผลิต