สารบัญ
เทคโนโลยีการตัดด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์แบบท่อได้กลายเป็นกระบวนการที่สำคัญอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมการแปรรูปโลหะ โดยมีการใช้งานอย่างแพร่หลายในโครงสร้างเหล็ก อุปกรณ์ออกกำลังกาย เครื่องจักรกลก่อสร้าง ชิ้นส่วนยานยนต์ การผลิตเฟอร์นิเจอร์ เครื่องจักรกลการเกษตร ลิฟต์ อุปกรณ์ทางการแพทย์ ท่อส่งน้ำมัน และการตกแต่งทางสถาปัตยกรรม
เมื่อเปรียบเทียบกับการเลื่อยแบบดั้งเดิม การตัดด้วยพลาสมา และการตัดด้วยเปลวไฟ การตัดท่อด้วยเลเซอร์มีข้อดีหลายประการ เช่น ความแม่นยำสูง ความเร็วสูง การประมวลผลที่ยืดหยุ่น ระบบอัตโนมัติสูง และการใช้ประโยชน์จากวัสดุได้อย่างมีประสิทธิภาพสูง
อย่างไรก็ตาม เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุดอย่างแท้จริง เครื่องตัดเลเซอร์ท่อการรู้เพียงแค่วิธีใช้งานอุปกรณ์นั้นไม่เพียงพอ การเชี่ยวชาญเทคนิคต่างๆ เช่น การแก้ไขปัญหาอุปกรณ์ การตั้งค่าพารามิเตอร์ วิธีการจับยึด คุณสมบัติของวัสดุ ลำดับการตัด การควบคุมคุณภาพ และการบำรุงรักษา ก็เป็นสิ่งสำคัญเช่นกัน
ส่วนต่อไปนี้จะแนะนำเทคนิคต่างๆ ในการตัดท่อด้วยเลเซอร์อย่างครอบคลุม โดยพิจารณาจากมุมมองการผลิตในโลกแห่งความเป็นจริง
1. หลักการพื้นฐานของการตัดด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์แบบท่อ
เลเซอร์ไฟเบอร์สร้างลำแสงเลเซอร์พลังงานสูง ซึ่งถูกโฟกัสให้เป็นจุดเล็ก ๆ มากโดยใช้เลนส์โฟกัส
ความหนาแน่นของพลังงาน ณ จุดโฟกัสสามารถสูงถึง:
10⁶~10⁸ วัตต์/ซม.²
วัสดุดังกล่าว undergoes กระบวนการทันทีดังต่อไปนี้:
- การหลอมละลาย
- การระเหย
- ออกซิเดชัน
- การหลอมและการเป่า
จากนั้น ก๊าซเสริมจะพัดเอาตะกรันหลอมเหลวออกไปจากรอยตัด ทำให้เกิดรอยตัดที่สมบูรณ์
กระบวนการทั้งหมดได้รับการประสานงานและดำเนินการให้เสร็จสมบูรณ์โดย:
- แกน X
- แกน Y
- แกน Z
- แกนหมุนหัวจับ
- แกนการให้อาหารทางสายยาง
2. เทคนิคการตัดสำหรับวัสดุประเภทต่างๆ
1) ท่อเหล็กกล้าคาร์บอน
คุณสมบัติ:
- ตัดง่าย
- แอ่งหลอมเหลวที่เสถียร
- ต้นทุนต่ำที่สุด
เทคนิค:
เมื่อใช้ออกซิเจน มีข้อดีดังนี้:
- เพิ่มความเร็วในการตัด
- สามารถตัดวัสดุที่หนาได้
บันทึก:
ความบริสุทธิ์ของออกซิเจนที่เหมาะสม: ≥99.95%
มิฉะนั้น:
- การสะสมของตะกรัน
- หนามที่เพิ่มขึ้น
- ตัดจนดำ
คำแนะนำ:
ใช้ออกซิเจนสำหรับผนังที่มีความหนาปานกลางถึงหนามาก
สำหรับผนังบาง: ใช้อากาศหรือไนโตรเจน
2) ท่อสแตนเลส
คุณสมบัติ:
สะท้อนแสงสูง
เทคนิค:
คำแนะนำ: ควรใช้ไนโตรเจนแรงดันสูงเท่านั้น
ข้อดี:
- ไม่มีการเกิดออกซิเดชัน
- ตัดสว่าง
- เชื่อมได้ดี
หลีกเลี่ยง:
การตัดด้วยออกซิเจน
มิฉะนั้น:
ก่อให้เกิดปัญหาได้ง่าย: ขอบดำ ชั้นออกไซด์ การเชื่อมยาก
3) ท่ออลูมิเนียม
คุณสมบัติ:
สะท้อนแสงสูง
คำแนะนำ:
- ใช้เลเซอร์ป้องกันที่มีการสะท้อนแสงสูง
- รักษาเลนส์ให้สะอาดอยู่เสมอ
- โฟกัสติดลบเล็กน้อย
- อย่าตัดเร็วเกินไป
มิฉะนั้น:
ง่าย: การลบคมขอบและรอยขรุขระ
4) ท่อทองแดง
ลักษณะเฉพาะ: มีค่าการสะท้อนแสงสูงที่สุด
เคล็ดลับ:
ต้อง:
- ใช้เลเซอร์ชนิดป้องกันแสงสะท้อน
- ลดกำลังไฟให้เหมาะสม
- ตรวจสอบให้แน่ใจว่าหัวฉีดอยู่ตรงกลางพอดี
มิฉะนั้น: เลนส์อาจไหม้ได้ง่ายมาก
5) ท่อเหล็กชุบสังกะสี
เคล็ดลับ:
ควรหลีกเลี่ยง: การพักอาศัยต่อเนื่องเป็นระยะเวลานาน
มิฉะนั้น:
- การระเหยของชั้นสังกะสี
- เลอะง่าย
- ควันและฝุ่นละอองเพิ่มมากขึ้น
- การปนเปื้อนของเลนส์
คำแนะนำ:
เพิ่มแรงดันก๊าซเสริม
3. เทคนิคการยึดท่อ
การจับยึดชิ้นส่วนเป็นตัวกำหนดความแม่นยำในการตัดท่อด้วยเลเซอร์
ระบบจับยึดที่ดีเยี่ยมควรมีคุณสมบัติตามข้อกำหนดต่อไปนี้:
- ไม่ลื่นไถล
- ไม่มีการเสียรูป
- ความสอดคล้องสูง
1) ท่อยาว
เกิน: 6 เมตร
คำแนะนำ:
- เพิ่มการสนับสนุนติดตามผลในระยะกลาง
- ป้องกันท่อหย่อน
มิฉะนั้น:
- ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงความกลมได้ง่าย
- ความแม่นยำลดลง
2) ท่อผนังบาง
คำแนะนำ:
ลดแรงกดในการจับยึดหัวจับลง
หลีกเลี่ยง: การเสียรูป
เหมาะสำหรับ: ผนังหนา 0.8~2 มม. เป็นพิเศษ
3) ท่อขนาดเล็ก
ตัวอย่างเช่น:
Φ10~30 มม.
คำแนะนำ:
ใช้ปากจับเฉพาะสำหรับงานนี้
มิเช่นนั้น ความผิดปกติทางโครงสร้างก็มีแนวโน้มที่จะเกิดขึ้น
4) ท่อขนาดใหญ่
คำแนะนำ:
ลดความเร็วในการหมุนลงให้เหมาะสม
ควรหลีกเลี่ยง: การสั่นสะเทือนแบบแรงเหวี่ยง
4. เทคนิคการปรับตำแหน่งโฟกัส
คุณภาพการตัดขึ้นอยู่กับจุดโฟกัส
โดยทั่วไป:
- จุดโฟกัสเชิงบวก: จุดโฟกัสอยู่ที่พื้นผิวของจาน
- การโฟกัสเชิงลบ: จุดสนใจเข้าไปอยู่ที่เนื้อหา
- การโฟกัสเชิงบวกเหมาะสำหรับ: ท่อผนังบาง
- การโฟกัสแบบเนกาทีฟเหมาะสำหรับ: ท่อที่มีผนังหนา
- จากประสบการณ์: ยิ่งกำแพงหนาเท่าไหร่ จุดสนใจก็ยิ่งเป็นลบมากขึ้นเท่านั้น
5. เทคนิคการปรับหัวฉีด
จุดศูนย์กลางของหัวฉีดต้องอยู่ที่:
- เป็นแบบแกนร่วมอย่างเคร่งครัด
มิเช่นนั้นก็มีแนวโน้มที่จะเกิด:
- การเป่าลมที่ไม่ตรงจุด
- ระเบิด
- การสะสมของตะกรัน
คำแนะนำ: ตรวจสอบความตรงของแกนโคแอกเซียลทุกวัน
ระยะห่างของหัวฉีดโดยทั่วไปคือ: 0.8~1.2 มม.
ใกล้เกินไป: กระแทกเข้ากับจาน
ไกลเกินไป: การกระจายตัวของกระแสลม
6. เทคนิคการเลือกใช้ก๊าซเสริม
ก๊าซ | คุณสมบัติ | การใช้งาน |
ออกซิเจน | ตัดเร็ว | เหล็กกล้าคาร์บอนผนังหนา |
ไนโตรเจน | ไม่มีการเกิดออกซิเดชัน | สแตนเลส |
อากาศ | ต้นทุนต่ำ | การกลึงทั่วไป |
ก๊าซ | ตัดเร็ว | อะลูมิเนียม ไทเทเนียม เป็นต้น |
7. เทคนิคเพื่อปรับปรุงคุณภาพการตัด
1) ควบคุมเวลาในการเจาะ
อย่าเจาะนานเกินไป มิเช่นนั้นอาจทำให้ไหม้ได้ง่าย
คำแนะนำ: การเจาะแบบค่อยเป็นค่อยไป
2) จัดวางแนวการตัดให้เหมาะสม
หลักการ: เจาะรูด้านในก่อน
กำหนดรูปทรงภายนอกในภายหลัง
ป้องกันไม่ให้ชิ้นส่วนหลุดร่วง
3) หลีกเลี่ยงอุณหภูมิสูงต่อเนื่อง
สำหรับการตัดต่อเนื่องในระยะยาว แนะนำให้ดำเนินการตัดเป็นส่วนๆ
ลด: การเสียรูปเนื่องจากความร้อน
4) รักษาวัสดุให้สะอาด
สำหรับคราบน้ำมันและสนิม แนะนำให้ปฏิบัติดังนี้:
รักษาพวกเขาก่อนเป็นอันดับแรก
นอกเหนือจากนั้นแล้ว วิธีต่อไปนี้ทำได้ง่ายๆ:
ส่งผลต่อการดูดซับแสง
8. เทคนิคการตัดท่อกลม
ท่อทรงกลมมักมีปัญหาดังต่อไปนี้:
การสั่นสะเทือน
คำแนะนำ: ควรลดความเร็วในการหมุนลงให้เหมาะสม
สำหรับรูขนาดใหญ่:
คำแนะนำ: การตัดแบบหลายส่วน
ควรหลีกเลี่ยง: การเสียรูปทรง
9. เทคนิคการตัดท่อเหลี่ยม
ลักษณะเฉพาะ: ความร้อนจะกระจุกตัวอยู่ที่มุมทั้งสี่
คำแนะนำ: ควรลดความเร็วลงอย่างเหมาะสมขณะเข้าโค้ง
ปรับปรุง: ความแม่นยำในการเข้าโค้ง
10. เทคนิคการตัดด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์สำหรับท่อสี่เหลี่ยม
ท่อสี่เหลี่ยมผืนผ้า: ด้านยาวมักเกิดการสั่นสะเทือนได้ง่าย
ข้อเสนอแนะ: เพิ่มการรองรับ
หลีกเลี่ยงการตัดเฉียง
11. เทคนิคการตัดท่อแบบไม่ปกติ
รวมทั้ง:
- ท่อรูปวงรี
- ท่อรูปตัว D
- ท่อรูปตัว H
- เหล็กราง
- คานรูปตัว I
- เหล็กฉาก
คำแนะนำ:
- สร้างแบบจำลอง 3 มิติไว้ล่วงหน้า
- ใช้ฟังก์ชันค้นหาขอบอัตโนมัติ
- ตรวจสอบให้แน่ใจว่าจัดวางตำแหน่งได้อย่างแม่นยำ
12. วิธีการลดเสี้ยน
โดยทั่วไปแล้ว หนามที่เกิดขึ้นมักเกิดจากปัจจัยดังต่อไปนี้:
- พลังงานไม่เพียงพอ
- ความเร็วเกินกำหนด
- ข้อผิดพลาดในการโฟกัส
- แรงดันอากาศไม่เพียงพอ
- การสึกหรอของหัวฉีด
- หัวฉีดไม่ตรงแนว
มาตรการปรับปรุง:
- ปรับกำลังและความเร็วให้เหมาะสม
- ปรับตำแหน่งโฟกัสให้ถูกต้อง
- เพิ่มแรงดันก๊าซเสริม
- เปลี่ยนหัวฉีดที่ชำรุด
- ตรวจสอบความตรงแนวแกนของหัวฉีด
13. วิธีการเพิ่มประสิทธิภาพในการตัด
ประสิทธิภาพการผลิตโดยรวมสามารถปรับปรุงได้ด้วยมาตรการต่อไปนี้:
- ปรับผังการจัดวางให้เหมาะสมเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการใช้ทรัพยากร
- ใช้ระบบป้อนและขนถ่ายอัตโนมัติ
- ใช้ท่อส่งแบบชุดที่มีคุณสมบัติเดียวกันเพื่อลดเวลาในการเปลี่ยนถ่ายกระบวนการผลิต
- สร้างไลบรารีพารามิเตอร์โดยอิงตามความหนาของวัสดุ เพื่อให้เข้าถึงได้ด้วยการคลิกเพียงครั้งเดียว
- ปรับเทียบอุปกรณ์อย่างสม่ำเสมอเพื่อลดการทำงานซ้ำและเวลาหยุดทำงาน
- ใช้เลเซอร์กำลังสูงและกระบวนการตัดอัจฉริยะ (เช่น การตัดแบบบิน การตัดแบบกระโดด การตัดด้วยลวดอัจฉริยะ)
14. ปัญหาและวิธีแก้ไขที่พบได้ทั่วไปในการตัดท่อด้วยเลเซอร์
แบบฟอร์มถาม-ตอบเกี่ยวกับการตัดด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์แบบท่อ:
ปัญหา | สาเหตุ | โซลูชัน |
หนามแหลมคมมาก | กำลังไม่เพียงพอ ความเร็วเกินกำหนด แรงดันลมต่ำ | เพิ่มกำลัง ลดความเร็ว เพิ่มแรงดันอากาศ |
การตัดไม่สมบูรณ์ | โฟกัสผิดพลาด พลังงานไม่เพียงพอ | ปรับโฟกัส เพิ่มกำลังส่ง |
กากตะกรัน | แรงดันอากาศไม่เพียงพอ หัวฉีดสึกหรอ | เพิ่มแรงดันอากาศ เปลี่ยนหัวฉีด |
ผิวที่ถูกตัดมีสีเหลือง | ความบริสุทธิ์ของไนโตรเจนไม่เพียงพอ | เพิ่มความบริสุทธิ์ของก๊าซ |
ร่องตัดกว้างเกินไป | การปรับโฟกัสไม่ตรง ระยะห่างของหัวฉีดมากเกินไป | ปรับโฟกัสและความสูงของหัวฉีด |
การเปลี่ยนรูปของเส้นผ่านศูนย์กลาง | ความเร็วที่มากเกินไป ความร้อนที่ป้อนเข้าไปมากเกินไป | ลดความเร็วรอบ ปรับเส้นทางการตัดให้เหมาะสม |
การสั่นสะเทือนของท่อ | การรองรับไม่เพียงพอ การยึดจับไม่มั่นคง | เพิ่มการรองรับเพิ่มเติม ปรับแรงยึดของหัวจับ |
15. เทคนิคการบำรุงรักษาอุปกรณ์
การบำรุงรักษาที่ดีสามารถยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์และรักษาคุณภาพการตัดท่อได้อย่างมีนัยสำคัญ
การบำรุงรักษาประจำวัน:
ทำความสะอาดหัวฉีด เลนส์ป้องกัน และพื้นที่ทำงาน
ตรวจสอบแรงดันก๊าซเสริมและรอยรั่วในท่อส่งก๊าซ
ทำความสะอาดฝุ่นและเศษโลหะจากหัวจับและรางนำทาง
การบำรุงรักษารายสัปดาห์:
ตรวจสอบระบบระบายความร้อน ระดับน้ำ และคุณภาพน้ำ
หล่อลื่นชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหว เช่น รางนำ สกรูนำ และตลับลูกปืน
ตรวจสอบการสึกหรอของปากจับชิ้นงานและความแม่นยำในการวางตำแหน่ง
การบำรุงรักษาประจำเดือน:
ปรับเทียบเส้นทางเลเซอร์และความเป็นแกนร่วมของหัวตัด
ตรวจสอบสถานะการทำงานของสายเคเบิล ท่อก๊าซ และเซ็นเซอร์
สำรองข้อมูลพารามิเตอร์กระบวนการตัด และอัปเดตและปรับปรุงฐานข้อมูลให้เหมาะสมที่สุด
16. เทคนิคการใช้งานอย่างปลอดภัย
ผู้ปฏิบัติงานต้องสวมแว่นตานิรภัยสำหรับเลเซอร์ที่ได้มาตรฐาน
ห้ามเปิดประตูนิรภัยหรือเข้าไปในพื้นที่อันตรายโดยเด็ดขาดขณะที่อุปกรณ์กำลังทำงาน
หมั่นบำรุงรักษาระบบดูดควันและกำจัดฝุ่นให้อยู่ในสภาพการทำงานปกติเพื่อป้องกันการสะสมของควัน
ตรวจสอบระบบระบายความร้อนและระบบไฟฟ้าอย่างสม่ำเสมอเพื่อป้องกันความร้อนสูงเกินไปและการรั่วไหลของกระแสไฟฟ้า เมื่อทำการตัดเฉือนวัสดุที่มีการสะท้อนแสงสูง เช่น ทองแดงและอลูมิเนียม ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเลเซอร์มีการป้องกันการสะท้อนแสงสูง
เมื่อทำการแปรรูปท่อที่มีความยาวมาก ต้องแน่ใจว่าไม่มีบุคลากรอยู่ในบริเวณกองเศษวัสดุ เพื่อป้องกันการบาดเจ็บจากการหมุนด้วยความเร็วสูงหรือการตกหล่นของวัสดุ
17. สรุป
การตัดท่อด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์คุณภาพสูงนั้น ไม่ได้ขึ้นอยู่กับอุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพสูงเพียงอย่างเดียว แต่ยังขึ้นอยู่กับการปรับแต่งอย่างครอบคลุมในหลายด้าน รวมถึงพารามิเตอร์ของอุปกรณ์ วิธีการจับยึด การควบคุมโฟกัส ก๊าซช่วย เส้นทางการตัด คุณสมบัติของวัสดุ และการบำรุงรักษาเป็นประจำ
ด้วยการสร้างคลังพารามิเตอร์กระบวนการที่เป็นมาตรฐาน การดำเนินการบำรุงรักษาที่เป็นมาตรฐาน และการจัดการการผลิตอัจฉริยะ จะสามารถบรรลุเป้าหมายต่อไปนี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพ:
- ปรับปรุงความแม่นยำในการตัดและคุณภาพของรอยตัด
- ลดการเกิดเสี้ยน เศษโลหะ และการเสียรูปจากความร้อน
- เพิ่มประสิทธิภาพในการประมวลผลและการใช้ประโยชน์จากวัสดุ
- ลดการใช้ก๊าซ การใช้พลังงาน และค่าใช้จ่ายในการบำรุงรักษา
- ยืดอายุการใช้งานของเลเซอร์ หัวตัด และระบบส่งกำลัง
- ตอบสนองความต้องการของกระบวนการผลิตท่อสมัยใหม่ สำหรับการใช้งานปริมาณมาก ความแม่นยำสูง และความยืดหยุ่นสูง
สำหรับสายการผลิตตัดท่อด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์ที่ทันสมัย ซึ่งติดตั้งระบบป้อนอัตโนมัติ ระบบขนถ่ายอัตโนมัติ หัวจับอัจฉริยะ และระบบกำหนดตำแหน่งด้วยภาพ การผสมผสานระหว่างการจัดการกระบวนการแบบดิจิทัลและระบบ MES สามารถช่วยเพิ่มระดับการทำงานอัตโนมัติในการผลิต และบรรลุการผลิตอัจฉริยะที่มีประสิทธิภาพสูงและเสถียรภาพสูงได้




