ความหนาสูงสุดที่เลเซอร์สามารถตัดได้คือเท่าไร?

การตัดด้วยเลเซอร์เป็นการพัฒนาที่มีประโยชน์อย่างเหลือเชื่อที่เกิดขึ้นในช่วงครึ่งศตวรรษที่ผ่านมา การตัดด้วยเลเซอร์ฉายความร้อนสูงในกระแสแคบอย่างไม่น่าเชื่อช่วยให้ผู้ผลิตและช่างเชื่อมสามารถตัดชิ้นส่วนและชิ้นส่วนที่กำหนดเองออกจากโลหะได้อย่างแม่นยำสูงสุด เช่นเดียวกับเทคโนโลยีอื่นๆ มากมาย สิ่งนี้มีส่วนทำให้ชิ้นส่วนเครื่องจักรสมัยใหม่จำนวนมากมีความโฉบเฉี่ยวและเชื่อถือได้มากขึ้น

แน่นอนว่า เช่นเดียวกับเทคโนโลยีอื่นๆ การตัดด้วยเลเซอร์เป็นสาขาที่มีการพัฒนาอยู่ตลอดเวลา ซึ่งหมายความว่ามันไม่เคยสมบูรณ์แบบ มีอุปสรรคให้ก้าวข้ามและมีข้อจำกัดให้เอาชนะอยู่เสมอ เมื่อพูดถึงการตัดเหล็กหนาด้วยเลเซอร์ ข้อจำกัดเหล่านั้นแสดงโดยปัจจัยต่างๆ เป็นหลัก เช่น วัสดุที่สามารถตัดได้ กำลังของเลเซอร์ และผลจากสิ่งเหล่านั้น คือความหนาสูงสุดของโลหะที่เลเซอร์สามารถรองรับได้

โลหะชนิดใดที่สามารถตัดด้วยเลเซอร์ได้?

เลเซอร์สามารถตัดผ่านวัสดุได้หลายประเภท และโดยทั่วไปจะใช้กับโลหะบางประเภทโดยเฉพาะ เหล็กคาร์บอน เหล็กเหนียว สแตนเลส เหล็กผสม และอลูมิเนียม

เหล็กกล้าคาร์บอน: 

เหล็กเป็นส่วนผสมของเหล็กและคาร์บอน เหล็กกล้าคาร์บอนเป็นเหล็กกล้าที่มีปริมาณคาร์บอนสูงเป็นพิเศษ

เหล็กเหนียว: 

เหล็กเหนียวมีความเข้มข้นของคาร์บอนต่ำเมื่อเทียบกับเหล็กกล้าคาร์บอน

สแตนเลส: 

สแตนเลสเติมโครเมียมในปริมาณเล็กน้อยเพื่อสร้างความต้านทานต่อการกัดกร่อน

โลหะผสมเหล็กอื่นๆ: 

เหล็กอัลลอยด์จะถูกเชื่อมเข้ากับองค์ประกอบอื่นอย่างน้อยหนึ่งรายการเพื่อเสริมความแข็งแกร่ง

อลูมิเนียม: 

วัสดุอลูมิเนียมมีประโยชน์เนื่องจากมีน้ำหนักเบากว่าเหล็ก

นอกจากโลหะเหล่านี้แล้ว เลเซอร์ยังสามารถใช้ตัดผ่านวัสดุที่ไม่ใช่โลหะได้หลายชนิด ตั้งแต่ไม้ พลาสติก ไปจนถึงเซรามิก อย่างไรก็ตาม ส่วนใหญ่มักจะคุ้นเคยกับการตัดโลหะ โดยเฉพาะที่ระบุไว้ข้างต้น

ความหนาสูงสุดที่เลเซอร์สามารถตัดได้คือเท่าไร?

ดูเหมือนง่ายพอที่จะขอขีดจำกัดความหนาสูงสุดเพียงจุดเดียวสำหรับเครื่องตัดเลเซอร์ทั้งหมด แต่มันซับซ้อนกว่านั้น ตัวแปรต่างๆ มากมายส่งผลต่อวิธีที่เลเซอร์ตัดผ่านชิ้นส่วนโลหะ ดังนั้นความหนาสูงสุดของการตัดด้วยเลเซอร์จึงขึ้นอยู่กับเลเซอร์และวัสดุเฉพาะที่ใช้ เหนือสิ่งอื่นใด

เพื่อประโยชน์ในการตั้งชื่อหมายเลขเฉพาะ เราสามารถจับคู่เลเซอร์กำลังวัตต์สูง — 6,000 วัตต์ — กับโลหะเช่นสแตนเลส ในกรณีนี้ ความหนาสูงสุดของการตัดด้วยเลเซอร์โดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 2.75 นิ้ว

แต่ความหนานั้นขึ้นอยู่กับตัวแปรเฉพาะเหล่านั้น เลเซอร์แบบเดียวกันที่จับคู่กับเหล็กกล้าคาร์บอนอาจจัดการได้สูงถึง 1 5/8 นิ้วเท่านั้น ในขณะที่เลเซอร์ 4,000 วัตต์สามารถเจาะสแตนเลสได้เพียง 1 นิ้วเท่านั้น

ความหนาสูงสุดจะเพิ่มขึ้นอย่างมากสำหรับวัสดุที่ไม่ใช่โลหะ เช่น ไม้และพลาสติก เนื่องจากมีความหนาแน่นและแข็งแรงน้อยกว่าเหล็กหรืออลูมิเนียมมาก

กำลังตัดด้วยเลเซอร์เทียบกับวัสดุ

เมื่อพิจารณาถึงความหนาในการตัดสูงสุดของเลเซอร์ คุณควรวิเคราะห์ปัจจัยสองประการโดยเฉพาะ นั่นคือ กำลังของเลเซอร์และวัสดุ เลเซอร์ที่มีกำลังวัตต์หนึ่งจะไม่สามารถตัดผ่านวัสดุที่มีความหนาเท่ากับเลเซอร์ที่อีกชิ้นหนึ่งได้ ในทำนองเดียวกัน เลเซอร์ชนิดเดียวกันจะไม่สามารถตัดเหล็กคาร์บอนที่มีความหนาเท่ากันได้เช่นเดียวกับอลูมิเนียม

วัตต์เลเซอร์ที่พบบ่อยที่สุดบางส่วนคือ 3,500, 4,000 และ 6,000 เลเซอร์ขนาด 6,000 วัตต์เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการตัดผ่านโลหะที่มีความหนาหรือแข็งแรงเป็นพิเศษ แม้ว่าในหลายกรณี วัตต์ที่ต่ำกว่าจะมากเกินพอที่จะทำงานให้สำเร็จได้

ความแข็งแกร่งของวัสดุ

ความแข็งแรงของโลหะที่กำหนดอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น อัตราส่วนขององค์ประกอบต่างๆ ในโลหะผสม แต่ก็ยังมีแนวโน้มที่โลหะบางประเภทจะแข็งแกร่งหรืออ่อนกว่าโลหะชนิดอื่น ต่อไปนี้เป็นภาพรวมโดยย่อว่าวัสดุที่กล่าวมาก่อนหน้านี้ซ้อนกันอย่างไร ตั้งแต่ตัดยากที่สุดไปจนถึงตัดง่ายที่สุด

เหล็กกล้าคาร์บอน: คาร์บอนในปริมาณสูงช่วยเพิ่มความแข็งแรงให้กับโลหะ

เหล็กเหนียว: เหล็กเหนียวมีปริมาณคาร์บอนต่ำกว่าเหล็กคาร์บอน จึงตัดได้ง่ายกว่า อย่างไรก็ตาม แม้ว่าจะตัดได้ง่ายกว่า แต่ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปที่ทำจากเหล็กเหนียวมีความแข็งแรงและยืดหยุ่นได้ดีกว่าผลิตภัณฑ์ที่มีปริมาณคาร์บอนสูงกว่า

เหล็กกล้าไร้สนิม: การมีโครเมียมช่วยต่อสู้กับสนิม และมักทำให้วัสดุมีความเหนียวน้อยลงและตัดได้ยาก มันไม่ได้มีผลเช่นเดียวกับคาร์บอน

อะลูมิเนียม: โดยปกติแล้วอะลูมิเนียมจะเป็นวัสดุที่มีความเหนียวมาก อย่างที่ใครก็ตามที่เคยใช้ฟอยล์อลูมิเนียมจะรู้ดี แทบจะไม่สามารถพิสูจน์ได้ว่าเป็นปัญหาสำคัญสำหรับเลเซอร์

วัสดุที่ไม่ใช่โลหะ: ไม่น่าแปลกใจเลยที่ด้านล่างสุดของรายการคือวัสดุอย่างไม้ พลาสติก และเซรามิก ซึ่งมีความแข็งแรงน้อยกว่าโลหะมาก

โลหะผสมเหล็กอื่นๆ อาจปรากฏในตำแหน่งต่างๆ ในรายการได้เช่นกัน ขึ้นอยู่กับโลหะผสมเฉพาะและอัตราส่วนขององค์ประกอบที่รวมอยู่ ขอย้ำอีกครั้งว่าไม่มีการจัดอันดับใดที่แน่ชัด เนื่องจากอาจแตกต่างกันไปในแต่ละกรณี ขึ้นอยู่กับโครงสร้างของโลหะแต่ละชนิด สแตนเลสประเภทหนึ่งอาจนุ่มกว่าอีกประเภทหนึ่งมาก แต่รายการข้างต้นสามารถช่วยให้คุณทราบว่าสิ่งต่างๆ เกิดขึ้นบ่อยแค่ไหน

ความเร็วในการตัด

นอกจากนี้ยังควรคำนึงถึงความเร็วด้วย เลเซอร์ที่มีกำลังตัดสูงกว่าสามารถตัดผ่านความหนาที่มากกว่าได้ แต่ก็สามารถตัดผ่านความหนาที่น้อยกว่าได้โดยใช้เวลาน้อยลงเช่นกัน ในทำนองเดียวกัน เลเซอร์สามารถตัดผ่านวัสดุที่อ่อนกว่าได้เร็วกว่าวัสดุที่แข็งแรงกว่า บางครั้งสิ่งนี้อาจเป็นประโยชน์ต่อการใช้เลเซอร์กำลังวัตต์สูง แม้ว่าคุณจะไม่ได้จัดการกับโลหะที่หนาหรือแข็งแรงเป็นพิเศษก็ตาม

ความเร็วยังได้รับผลกระทบจากการใช้ก๊าซในกระบวนการอีกด้วย โลหะไม่สามารถถูกตัดผ่านโดยไม่ระมัดระวังได้ เพราะจะทำให้เกิดครีบและความไม่สอดคล้องกันอื่นๆ บนขอบตัด ในขณะที่กำลังทำการตัด ต้องใช้แก๊สที่แรงดันสูงเพื่อแก้ไขปัญหาเหล่านั้น ตัวอย่างเช่น สแตนเลสใช้ไนโตรเจน ในขณะที่เหล็กคาร์บอนใช้ออกซิเจน ประเภทของก๊าซและเวลาที่ต้องใช้อย่างเหมาะสมอาจส่งผลต่อความเร็วของกระบวนการ ซึ่งเป็นอีกวิธีหนึ่งที่กระบวนการขึ้นอยู่กับวัสดุที่ถูกตัด

เมื่อตัดสินใจว่าคุณต้องการเครื่องตัดเลเซอร์กำลังแบบใด คุณจะต้องชั่งน้ำหนักปัจจัยเหล่านี้เปรียบเทียบกัน รวมถึงเทียบกับสิ่งที่คุณต้องการใช้เลเซอร์ด้วย คุณอาจไม่จำเป็นต้องใช้เลเซอร์กำลังสูงสุดสำหรับงานบางอย่าง