ลองจินตนาการถึงการออกแบบพิมพ์เขียวของแบบจำลองอย่างระมัดระวัง เพียงแต่พบว่าผลิตภัณฑ์ทางกายภาพในขั้นสุดท้ายแสดงถึงความเบี่ยงเบนเล็กน้อยจากความคาดหวังของคุณ ผู้ร้ายที่มองไม่เห็นเบื้องหลังความคลาดเคลื่อนดังกล่าวมักเป็นรอยตัด ซึ่งเป็นความกว้างที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ของวัสดุที่ถูกเอาออกระหว่างการตัดด้วยเลเซอร์ การเรียนรู้พารามิเตอร์นี้เป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้บรรลุความแม่นยำในการใช้งานการตัดด้วยเลเซอร์
Kerf หรือที่เรียกว่าความกว้างของลำแสงเลเซอร์หรือความกว้างของการตัด หมายถึงความกว้างของวัสดุที่ถูกดึงออกเมื่อลำแสงเลเซอร์ตัดผ่านวัสดุ การวัดนี้ไม่คงที่ แต่จะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายประการ การตัดด้วยเลเซอร์ต่างจากการตัดเชิงกลที่เครื่องมือแยกวัสดุทางกายภาพ การตัดด้วยเลเซอร์ใช้ลำแสงพลังงานสูงในการให้ความร้อนแก่วัสดุจนถึงจุดหลอมเหลวหรือจุดระเหย โดยมีก๊าซช่วย (ออกซิเจน ไนโตรเจน หรืออากาศอัด) เป่าวัสดุที่หลอมละลายหรือกลายเป็นไอออกไป ทิ้งไว้ข้างหลังรอยตัด
ความกว้างของเคอร์ฟส่งผลโดยตรงต่อความแม่นยำในการตัด ความพอดีของชิ้นส่วน และประสิทธิภาพการใช้วัสดุ การทำความเข้าใจปัจจัยที่มีอิทธิพลเหล่านี้ช่วยให้สามารถปรับกระบวนการและปรับพารามิเตอร์ให้เหมาะสมได้ดีขึ้น
วัสดุที่แตกต่างกันมีอัตราการดูดซับเลเซอร์ การนำความร้อน จุดหลอมเหลว และอุณหภูมิการกลายเป็นไอที่แตกต่างกัน โดยทั่วไป วัสดุที่หนาขึ้นจะต้องใช้พลังงานเลเซอร์มากขึ้น ส่งผลให้มีรอยตัดกว้างขึ้น ตัวอย่างเช่น อะคริลิกแสดงความแตกต่างของรอยตัดที่เห็นได้ชัดเจนตามความหนาต่างๆ ในขณะที่วัสดุที่มีความหนาแน่นมากกว่า เช่น โลหะ มักจะทำให้เกิดรอยตัดที่กว้างกว่า
โดยทั่วไปแล้ว กำลังที่สูงขึ้นหรือความเร็วที่ช้าลงจะเพิ่มความกว้างของรอยตัด แม้ว่าการตั้งค่าที่มากเกินไปอาจทำให้วัสดุไหม้มากเกินไป ขอบหลอมละลาย หรือการเสียรูป ต้องกำหนดการผสมผสานระหว่างกำลังและความเร็วที่เหมาะสมที่สุดสำหรับแต่ละวัสดุและความหนา
ความยาวโฟกัสจะกำหนดขนาดจุด การโฟกัสที่สั้นลงจะทำให้จุดมีขนาดเล็กลงและมีความหนาแน่นของพลังงานสูงขึ้น เพื่อการตัดที่แม่นยำ ในขณะที่โฟกัสที่ยาวขึ้นจะให้ระยะชัดลึกที่มากขึ้น โหมดลำแสง (เช่น TEM00) ส่งผลต่อคุณภาพการกระจายพลังงาน โดยโหมดที่ไม่สมบูรณ์อาจทำให้ความกว้างของรอยตัดไม่สม่ำเสมอ
ช่วยให้ก๊าซกำจัดวัสดุที่หลอมละลายและขอบตัดที่เย็นลง ออกซิเจนช่วยเพิ่มความเร็วในการตัดโลหะแต่ทำให้รอยตัดกว้างขึ้น ในขณะที่ไนโตรเจนจะทำให้ขอบสะอาดขึ้นโดยการตัดช้าลง แรงดันแก๊สที่ไม่เหมาะสมอาจทิ้งวัสดุตกค้างหรือรบกวนลำแสงเลเซอร์
เลเซอร์ต่างๆ (CO₂, ไฟเบอร์, YAG) ที่มีความยาวคลื่น ระดับพลังงาน และคุณภาพลำแสงที่แตกต่างกันจะเหมาะกับวัสดุที่แตกต่างกัน การตั้งค่าความถี่พัลส์และรอบการทำงานยังส่งผลต่อความกว้างของเคอร์ฟด้วย
แม้จะอยู่ในวัสดุชุดเดียวกัน ความหนา ความหนาแน่น และการเปลี่ยนแปลงขององค์ประกอบก็อาจทำให้เกิดความไม่สอดคล้องกันของรอยตัด ซึ่งจำเป็นต้องชดเชยสำหรับงานที่มีความแม่นยำ
ทางเดินโค้งอาจทำให้เกิดรอยตัดแตกต่างจากการตัดแบบตรง และประสิทธิภาพของเครื่องจักรอาจแตกต่างกันไปตามแกน การเพิ่มประสิทธิภาพเส้นทางและการชดเชยทิศทางสามารถปรับปรุงความสม่ำเสมอได้
การวัดรอยตัดที่แม่นยำช่วยให้สามารถปรับกระบวนการได้อย่างเหมาะสม วิธีการทั่วไปได้แก่:
แนวทางปฏิบัติในการจัดการเอฟเฟกต์การตัดขอบ ได้แก่:
| วัสดุ | ความหนา (มม.) | เคอร์ฟเฉลี่ย (มม.) |
|---|---|---|
| อะคริลิก | 1-3 | 0.18 |
| อะคริลิก | 5-8 | 0.21 |
| อะคริลิก | 10-15 | 0.30 น |
| อะคริลิก | 20 | 0.32 |
| HIPS, PETG, สไตรีน | 1-3 | 0.45 |
| ไม้อัดเบิร์ช | 0.8 | 0.08 |
| ไม้อัดเบิร์ช | 1.5 | 0.16 |
| ไม้อัดเบิร์ช | 3 | 0.20 |
| ไม้อัดเบิร์ช | 6 | 0.22 |
| ไม้อัดเบิร์ช | 12 | 0.30 น |
เมื่อออกแบบสำหรับการตัดด้วยเลเซอร์:
การเรียนรู้ความเข้าใจและการควบคุมรอยตัดทำให้มีความแม่นยำสูงยิ่งขึ้นในการใช้งานการตัดด้วยเลเซอร์ ทำให้มั่นใจได้ถึงคุณภาพของชิ้นส่วนและประสิทธิภาพของวัสดุที่ดีขึ้นในอุตสาหกรรมต่างๆ
