เทคนิคการตัดด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์แบบท่อ | คู่มือฉบับสมบูรณ์

คู่มือฉบับสมบูรณ์เกี่ยวกับเทคนิคการตัดด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์แบบท่อ

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

เครื่องตัดเลเซอร์ไฟเบอร์หลอด

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

thThai