กระบวนการตัดแสงแบ่งออกเป็น:
1. การตัดการระเหย:
ภายใต้การให้ความร้อนด้วยลำแสงเลเซอร์ความหนาแน่นกำลังสูง อุณหภูมิพื้นผิวของวัสดุจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วจนถึงจุดเดือด ซึ่งเพียงพอที่จะหลีกเลี่ยงการหลอมละลายที่เกิดจากการนำความร้อน ส่งผลให้วัสดุบางส่วนระเหยกลายเป็นไอน้ำและหายไป ในขณะที่วัสดุบางส่วนถูกพัดพาออกไปเป็นเศษเล็กเศษน้อยจากด้านล่างของรอยตัดโดยการไหลของก๊าซเสริม
2. การหลอมและการตัด:
เมื่อความหนาแน่นของพลังงานของลำแสงเลเซอร์ตกกระทบมีค่าเกินค่าที่กำหนด วัสดุภายในจุดฉายรังสีของลำแสงจะเริ่มระเหยกลายเป็นรู เมื่อรูเล็กๆ นี้เกิดขึ้น มันจะทำหน้าที่เป็นวัตถุดำ (blackbody) เพื่อดูดซับพลังงานทั้งหมดของลำแสงตกกระทบ รูเล็กๆ นี้ล้อมรอบด้วยผนังโลหะหลอมเหลว จากนั้นกระแสลมเสริมที่ไหลร่วมกับลำแสงจะพัดพาวัสดุหลอมเหลวไปรอบๆ รู ขณะที่ชิ้นงานเคลื่อนที่ รูเล็กๆ จะเคลื่อนที่ไปในแนวนอนพร้อมกันในทิศทางการตัด เพื่อสร้างรอยต่อสำหรับการตัด ลำแสงเลเซอร์จะส่องไปตามขอบด้านหน้าของรอยต่อนี้อย่างต่อเนื่อง และวัสดุที่หลอมละลายจะถูกพัดพาออกไปจากภายในรอยต่ออย่างต่อเนื่องหรือเป็นจังหวะ
3. การตัดด้วยการหลอมออกซิเดชัน:
การตัดหลอมโดยทั่วไปจะใช้ก๊าซเฉื่อย หากใช้ออกซิเจนหรือก๊าซเฉื่อยอื่นๆ แทน วัสดุจะถูกจุดติดไฟภายใต้การฉายรังสีของลำแสงเลเซอร์ และเกิดปฏิกิริยาเคมีรุนแรงกับออกซิเจนเพื่อสร้างแหล่งความร้อนอีกชนิดหนึ่ง ซึ่งเรียกว่า การตัดหลอมแบบออกซิเดชัน คำอธิบายเฉพาะมีดังนี้:
(1) พื้นผิวของวัสดุจะถูกทำให้ร้อนอย่างรวดเร็วจนถึงอุณหภูมิจุดติดไฟภายใต้การฉายรังสีของลำแสงเลเซอร์ จากนั้นจึงเกิดปฏิกิริยาการเผาไหม้อย่างรุนแรงกับออกซิเจน ทำให้เกิดความร้อนจำนวนมาก ภายใต้อิทธิพลของความร้อนนี้ จะเกิดรูเล็กๆ ที่เต็มไปด้วยไอน้ำภายในวัสดุ ล้อมรอบด้วยผนังโลหะหลอมเหลว
(2) การถ่ายโอนสารเผาไหม้ไปยังตะกรันควบคุมอัตราการเผาไหม้ของออกซิเจนและโลหะ ในขณะที่ความเร็วที่ออกซิเจนแพร่กระจายผ่านตะกรันไปยังจุดติดไฟก็ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่ออัตราการเผาไหม้ ยิ่งอัตราการไหลของออกซิเจนสูง ปฏิกิริยาเคมีการเผาไหม้และอัตราการกำจัดตะกรันก็จะยิ่งเร็วขึ้น แน่นอนว่ายิ่งอัตราการไหลของออกซิเจนสูงเท่าไหร่ก็ยิ่งดี เพราะอัตราการไหลที่เร็วเกินไปอาจทำให้ผลผลิตปฏิกิริยา เช่น ออกไซด์ของโลหะ ที่ทางออกของรอยตัดเย็นตัวลงอย่างรวดเร็ว ซึ่งส่งผลเสียต่อคุณภาพการตัดด้วยเช่นกัน
(3) เห็นได้ชัดว่ามีแหล่งความร้อนสองแหล่งในกระบวนการตัดหลอมออกซิเดชัน ได้แก่ พลังงานจากการฉายรังสีเลเซอร์และพลังงานความร้อนที่เกิดจากปฏิกิริยาเคมีระหว่างออกซิเจนและโลหะ คาดว่าความร้อนที่ปล่อยออกมาจากปฏิกิริยาออกซิเดชันระหว่างการตัดเหล็กคิดเป็นประมาณ 60% ของพลังงานทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับการตัด เห็นได้ชัดว่าการใช้ออกซิเจนเป็นก๊าซเสริมสามารถให้ความเร็วในการตัดที่สูงกว่าเมื่อเทียบกับก๊าซเฉื่อย
(4) ในกระบวนการตัดด้วยกระบวนการหลอมออกซิเดชันโดยใช้แหล่งความร้อนสองแหล่ง หากความเร็วในการเผาไหม้ของออกซิเจนสูงกว่าความเร็วในการเคลื่อนที่ของลำแสงเลเซอร์ รอยตัดจะดูกว้างและขรุขระ หากความเร็วในการเคลื่อนที่ของลำแสงเลเซอร์เร็วกว่าความเร็วในการเผาไหม้ของออกซิเจน รอยตัดที่ได้จะแคบและเรียบ [1]
4. การควบคุมการตัดแตกหัก:
สำหรับวัสดุเปราะบางที่มักเกิดความเสียหายจากความร้อน การตัดด้วยความเร็วสูงและควบคุมได้โดยใช้ความร้อนจากลำแสงเลเซอร์ เรียกว่าการตัดแบบควบคุมการแตกหัก หลักการสำคัญของกระบวนการตัดนี้คือการให้ความร้อนวัสดุเปราะบางบริเวณเล็กๆ ด้วยลำแสงเลเซอร์ ทำให้เกิดการไล่ระดับความร้อนขนาดใหญ่และเกิดการเสียรูปทางกลอย่างรุนแรงในบริเวณนั้น ส่งผลให้เกิดรอยแตกร้าวในวัสดุ ตราบใดที่การไล่ระดับความร้อนยังคงสมดุล ลำแสงเลเซอร์ก็สามารถนำทางให้เกิดรอยแตกร้าวในทิศทางที่ต้องการได้
เวลาโพสต์: 9 ก.ย. 2568