การเชื่อมด้วยเลเซอร์เป็นวิธีการเชื่อมต่อวัสดุที่แม่นยำและมีประสิทธิภาพ
โดยสรุป การเชื่อมด้วยเลเซอร์ให้ผลลัพธ์ที่รวดเร็วและมีคุณภาพสูง โดยมีการบิดเบือนน้อยที่สุด
สามารถปรับใช้ได้กับวัสดุหลากหลายประเภท และสามารถปรับแต่งให้ตรงกับความต้องการเฉพาะของการใช้งานได้
ข้อดีอย่างหนึ่งของการเชื่อมด้วยเลเซอร์คือความอเนกประสงค์ของมัน
สามารถใช้เชื่อมโลหะได้ไม่เฉพาะแต่อะลูมิเนียม ทองแดง และสแตนเลสเท่านั้น แต่ยังสามารถใช้เชื่อมวัสดุอื่นๆ ได้หลากหลายอีกด้วย
รวมถึงเทอร์โมพลาสติก แก้ว และวัสดุผสมบางชนิด
ด้วยเหตุนี้จึงมีประโยชน์ในอุตสาหกรรมหลากหลายประเภท ตั้งแต่การผลิตรถยนต์ไปจนถึงอิเล็กทรอนิกส์ และแม้กระทั่งการผลิตอุปกรณ์ทางการแพทย์
การเชื่อมด้วยเลเซอร์คืออะไร? [ตอนที่ 2]
ตัวแทนของอนาคตที่ล้ำสมัย
การเชื่อมด้วยเลเซอร์เป็นเทคโนโลยีล้ำสมัยที่ใช้ลำแสงเลเซอร์พลังงานสูงในการเชื่อมวัสดุอย่างแม่นยำ โดยทั่วไปคือโลหะ ด้วยการหลอมละลาย ณ จุดที่สัมผัสกัน
กระบวนการนี้สร้างพันธะที่แข็งแรงทนทานโดยมีการเสียรูปน้อยที่สุดเมื่อเทียบกับวิธีการเชื่อมแบบดั้งเดิม
มันรวดเร็ว มีประสิทธิภาพ และสามารถสร้างผลลัพธ์ที่มีคุณภาพสูงได้
หัวใจของการเชื่อมด้วยเลเซอร์
หัวใจสำคัญของการเชื่อมด้วยเลเซอร์คือลำแสงเลเซอร์เอง ซึ่งก่อให้เกิดความร้อนมหาศาล
เมื่อลำแสงเลเซอร์ส่องไปยังพื้นผิวโลหะ มันจะทำให้วัสดุหลอมเหลว เกิดเป็นแอ่งหลอมเหลวขนาดเล็ก
เมื่อเลเซอร์เคลื่อนออกไป บริเวณที่เป็นแอ่งนี้จะแข็งตัวอย่างรวดเร็ว โดยปกติภายในเวลาเพียงไม่กี่มิลลิวินาที ส่งผลให้เกิดการเชื่อมต่อที่แข็งแรงระหว่างชิ้นส่วนต่างๆ
กระบวนการนี้ได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวด หมายความว่าเฉพาะบริเวณที่ทำการเชื่อมเท่านั้นที่จะได้รับผลกระทบ ส่วนวัสดุที่เหลือจะไม่ได้รับผลกระทบมากนัก
ทำความเข้าใจเกี่ยวกับการเชื่อมด้วยเลเซอร์
วิธีง่ายๆ ในการทำความเข้าใจการเชื่อมด้วยเลเซอร์คือ ลองนึกภาพแว่นขยายที่รวมแสงอาทิตย์ไปที่จุดเล็กๆ จุดหนึ่ง
เช่นเดียวกับแสงที่โฟกัสสามารถทำให้กระดาษละลายได้ ลำแสงเลเซอร์ก็สามารถโฟกัสพลังงานเข้มข้นไปที่พื้นผิวโลหะได้เช่นกัน
ทำให้มันละลาย และในบางกรณีอาจถึงขั้นระเหยกลายเป็นไอ
ความหนาแน่นพลังงานของการเชื่อมด้วยลำแสงเลเซอร์
กำลังของเลเซอร์วัดได้จากความหนาแน่นของกำลัง
ซึ่งสูงมากอย่างเหลือเชื่อ โดยมีค่าสูงถึงหลายล้านวัตต์ต่อตารางเซนติเมตร
ยิ่งกำลังของเลเซอร์สูงเท่าไร กระบวนการเชื่อมก็จะยิ่งเร็วขึ้น และความร้อนก็จะยิ่งแทรกซึมเข้าไปในวัสดุได้ลึกมากขึ้นเท่านั้น
อย่างไรก็ตาม กำลังเลเซอร์ที่สูงขึ้นก็ส่งผลให้ต้นทุนของอุปกรณ์สูงขึ้นด้วยเช่นกัน
จึงเป็นปัจจัยสำคัญที่ต้องพิจารณาเมื่อคำนึงถึงค่าใช้จ่ายโดยรวมของเครื่องจักร
เพิ่งเริ่มต้นใช้งานการเชื่อมด้วยเลเซอร์ และการเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบพกพาใช่ไหม?
เราช่วยคุณได้!
เหตุใดเลเซอร์ไฟเบอร์จึงดีที่สุดสำหรับการเชื่อมด้วยเลเซอร์?
อธิบายประเภทเลเซอร์ทั่วไปบางชนิดที่ใช้ในการเชื่อมด้วยเลเซอร์
เลเซอร์แต่ละประเภทมีจุดแข็งและจุดอ่อนที่แตกต่างกัน ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่แตกต่างกันในงานเชื่อมด้วยเลเซอร์
เลเซอร์ไฟเบอร์เป็นเลเซอร์ที่ใช้งานได้หลากหลายและมีประสิทธิภาพมากที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการเชื่อมโลหะ
เลเซอร์ CO2 มีประโยชน์สำหรับชิ้นงานทรงกลม แต่ต้องการการบำรุงรักษามากกว่า
เลเซอร์ Nd:YAG เหมาะสำหรับงานเฉพาะบางอย่าง เช่น การซ่อมแซมแม่พิมพ์ แต่ประสิทธิภาพการใช้พลังงานต่ำและค่าบำรุงรักษาสูงอาจเป็นข้อจำกัด
สุดท้ายนี้ เลเซอร์ไดโอดมีประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่ดีเยี่ยม แต่มีประสิทธิภาพน้อยลงเมื่อต้องการความแม่นยำสูง
การเชื่อมด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์: วิธีที่ได้รับความนิยมและได้รับการพิสูจน์แล้วมากที่สุด
ปัจจุบันเลเซอร์ไฟเบอร์เป็นเทคโนโลยีที่ได้รับความนิยมและได้รับการพิสูจน์แล้วว่าดีที่สุดสำหรับการเชื่อมด้วยเลเซอร์
เป็นที่รู้จักกันดีในเรื่องประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูง ประมาณ 30%
ซึ่งจะช่วยให้การจัดการความร้อนมีประสิทธิภาพมากขึ้นและลดต้นทุนการดำเนินงานลงได้
คลื่นอินฟราเรดที่ปล่อยออกมาจากเลเซอร์ไฟเบอร์นั้น โลหะส่วนใหญ่สามารถดูดซับได้ดี
ทำให้มีประสิทธิภาพสูงสำหรับงานเชื่อมหลากหลายประเภท
ข้อดีที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่งของเลเซอร์ไฟเบอร์คือความสามารถในการสร้างและนำทางลำแสงเลเซอร์ผ่านสายเคเบิลใยแก้วนำแสง
วิธีนี้ช่วยให้ได้คุณภาพลำแสงสูง ความแม่นยำสูง และความหนาแน่นของพลังงานสูงขึ้น ซึ่งส่งผลให้ได้ความลึกในการเชื่อมที่ดี
นอกจากนี้ เลเซอร์ไฟเบอร์ยังใช้วัสดุสิ้นเปลืองน้อยมาก ซึ่งช่วยลดต้นทุนและความซับซ้อนในการบำรุงรักษา
นอกจากนี้ยังสามารถบูรณาการเข้ากับหุ่นยนต์หรือเครื่องจักร CNC ได้อย่างง่ายดาย ทำให้มีความหลากหลายในการใช้งานในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรม
ข้อดีอีกประการหนึ่งคือ พลังงานของเลเซอร์ไฟเบอร์แทบไม่มีข้อจำกัด ทำให้สามารถเชื่อมโลหะได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงแม้ในวัสดุที่มีความหนา
เลเซอร์ CO2: เหมาะสำหรับงานบางประเภท
เลเซอร์ CO2 เป็นเลเซอร์ชนิดแรกที่ใช้ในการเชื่อมด้วยเลเซอร์ในอุตสาหกรรม และยังคงใช้ในบางงานอยู่จนถึงปัจจุบัน
เลเซอร์เหล่านี้ปล่อยลำแสงเลเซอร์ที่ใช้ก๊าซเป็นองค์ประกอบ ซึ่งไม่สามารถนำทางผ่านใยแก้วนำแสงได้
ซึ่งส่งผลให้คุณภาพลำแสงด้อยกว่าเมื่อเทียบกับเลเซอร์ไฟเบอร์
ทำให้ความแม่นยำลดลงสำหรับการใช้งานเชื่อมบางประเภท
โดยทั่วไปแล้วเลเซอร์ CO2 จะใช้สำหรับการเชื่อมชิ้นงานทรงกลม เนื่องจากสามารถตรึงเลเซอร์ไว้กับที่ได้ ในขณะที่ชิ้นงานหมุนได้
อย่างไรก็ตาม ยานพาหนะเหล่านี้ต้องการการบำรุงรักษามากกว่า เนื่องจากต้องเปลี่ยนวัสดุสิ้นเปลืองบ่อยครั้ง เช่น กระจกและก๊าซ
เลเซอร์ CO2 มีประสิทธิภาพการใช้พลังงานเฉลี่ยประมาณ 20% ซึ่งไม่ประหยัดพลังงานเท่ากับเลเซอร์ไฟเบอร์
ส่งผลให้ต้นทุนการดำเนินงานสูงขึ้น
เลเซอร์ Nd:YAG: พิสูจน์แล้วว่ามีประสิทธิภาพ แต่ก็มีข้อจำกัด
เลเซอร์ Nd:YAG (Neodymium-doped Yttrium Aluminum Garnet) เป็นเทคโนโลยีที่ได้รับการพิสูจน์แล้วในด้านการเชื่อมด้วยเลเซอร์
แต่ก็มีข้อจำกัดบางประการ
อุปกรณ์เหล่านี้มีประสิทธิภาพการใช้พลังงานต่ำ โดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 5%
ซึ่งส่งผลให้เกิดปัญหาด้านการจัดการความร้อนและต้นทุนการดำเนินงานที่สูงขึ้น
จุดเด่นอย่างหนึ่งของเลเซอร์ Nd:YAG คือความสามารถในการนำทางลำแสงเลเซอร์โดยใช้ใยแก้วนำแสง ซึ่งช่วยปรับปรุงคุณภาพของลำแสงให้ดีขึ้น
อย่างไรก็ตาม การโฟกัสลำแสงเลเซอร์ไปที่จุดเล็กๆ ยังคงเป็นเรื่องยาก ซึ่งจำกัดความแม่นยำในการใช้งานบางประเภท
เลเซอร์ Nd:YAG มักถูกใช้สำหรับงานเฉพาะ เช่น การซ่อมแซมแม่พิมพ์ ซึ่งยอมรับได้หากต้องการจุดโฟกัสที่กว้างขึ้น
นอกจากนี้ยังมีค่าบำรุงรักษาที่สูง เนื่องจากวัสดุสิ้นเปลือง เช่น กระจกและโคมไฟ จำเป็นต้องเปลี่ยนเป็นประจำ
เลเซอร์ไดโอด: ปรับโฟกัสได้ยากเนื่องจากคุณภาพลำแสงไม่ดี
เลเซอร์ไดโอดกำลังเป็นที่นิยมมากขึ้นในแอปพลิเคชันที่ต้องการประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูง (ประมาณ 40%)
ประสิทธิภาพสูงนี้ส่งผลให้การจัดการความร้อนดีขึ้นและต้นทุนการดำเนินงานต่ำลงเมื่อเทียบกับเลเซอร์ประเภทอื่นๆ
อย่างไรก็ตาม ข้อเสียเปรียบที่สำคัญอย่างหนึ่งของเลเซอร์ไดโอดคือ คุณภาพลำแสงค่อนข้างแย่
ซึ่งทำให้ยากต่อการโฟกัสเลเซอร์ไปยังจุดขนาดเล็ก
ข้อจำกัดนี้ทำให้ความแม่นยำในการเชื่อมบางประเภทลดลง
อย่างไรก็ตาม เลเซอร์ไดโอดยังคงมีประโยชน์สำหรับวัสดุบางชนิด โดยเฉพาะพลาสติก และสามารถนำไปใช้ได้อย่างมีประสิทธิภาพในงานเหล่านั้น
ต้องการเริ่มต้นใช้งานเครื่องเชื่อมเลเซอร์ไฟเบอร์แบบพกพาหรือไม่?
การเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบนำไฟฟ้าและแบบรูเจาะ
ทำความเข้าใจเทคนิคการเชื่อมทั่วไป
การเชื่อมด้วยเลเซอร์สามารถแบ่งออกได้เป็นสองประเภทหลัก ได้แก่ การเชื่อมแบบนำความร้อน และการเชื่อมแบบรูเจาะ
กระบวนการทั้งสองนี้แตกต่างกันตรงที่วิธีการที่เลเซอร์มีปฏิสัมพันธ์กับวัสดุและผลลัพธ์ที่ได้
ความแตกต่างที่สำคัญ
คุณภาพการเชื่อม
โดยทั่วไป การเชื่อมแบบนำความร้อนจะให้ผลลัพธ์ที่สะอาดกว่า มีสะเก็ดไฟน้อยกว่า และมีข้อบกพร่องน้อยกว่า ในขณะที่การเชื่อมแบบรูเจาะอาจทำให้เกิดสะเก็ดไฟ รูพรุน และบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนมากขึ้น
การกระจายความร้อนในการเชื่อม
การเชื่อมแบบนำความร้อนจะกระจายความร้อนอย่างสม่ำเสมอในทุกทิศทาง ในขณะที่การเชื่อมแบบรูเจาะจะเน้นความร้อนในทิศทางที่แคบกว่าและตั้งฉาก ทำให้เกิดการแทรกซึมที่ลึกกว่า
ความเร็วในการเชื่อม
การเชื่อมแบบรูเจาะนั้นเร็วกว่า ทำให้เหมาะสำหรับการผลิตในปริมาณมาก ในขณะที่การเชื่อมแบบนำความร้อนนั้นช้ากว่า แต่ให้ความแม่นยำมากกว่า
การเชื่อมแบบนำความร้อน
การเชื่อมแบบนำความร้อนเป็นกระบวนการที่อ่อนโยนและช้ากว่า ในวิธีนี้ ลำแสงเลเซอร์จะหลอมละลายพื้นผิวของโลหะ
ทำให้โลหะมีอุณหภูมิถึงจุดหลอมเหลว (จุดที่โลหะเปลี่ยนสถานะเป็นของเหลว)
แต่ไม่ควรเกินอุณหภูมินั้นไปจนถึงอุณหภูมิการระเหย (ซึ่งโลหะจะกลายเป็นแก๊ส)
ความร้อนกระจายตัวอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งวัสดุ ซึ่งหมายความว่าการถ่ายเทความร้อนเกิดขึ้นในทุกทิศทางภายในโลหะ
เนื่องจากการเชื่อมแบบนำความร้อนทำให้วัสดุหลอมละลายอย่างค่อยเป็นค่อยไป จึงให้ผลลัพธ์ที่มีคุณภาพสูงกว่า
ข้อดีคือมีเศษโลหะกระเด็นน้อยที่สุด (หยดโลหะหลอมเหลวขนาดเล็กที่อาจกระเด็นออกมาขณะเชื่อม) และมีควันน้อย ทำให้กระบวนการสะอาดกว่า
อย่างไรก็ตาม เนื่องจากเป็นการเชื่อมแบบนำความร้อนที่ช้ากว่า จึงมักใช้กับงานที่ต้องการความแม่นยำและรอยเชื่อมคุณภาพสูงมากกว่าความเร็ว
การเชื่อมแบบรูกุญแจ
ในทางกลับกัน การเชื่อมแบบรูกุญแจเป็นกระบวนการที่รวดเร็วและรุนแรงกว่า
วิธีนี้ใช้ลำแสงเลเซอร์หลอมละลายและทำให้โลหะระเหยกลายเป็นไอ ทำให้เกิดรูเล็กๆ ลึกๆ หรือรูคล้ายกุญแจในวัสดุ
ความร้อนสูงจากเลเซอร์ทำให้โลหะมีอุณหภูมิถึงจุดหลอมเหลวและจุดระเหยพร้อมกัน
โดยที่แอ่งหลอมเหลวบางส่วนกลายเป็นก๊าซ
เนื่องจากวัสดุถูกทำให้กลายเป็นไอ ความร้อนจึงถูกถ่ายเทในทิศทางตั้งฉากกับลำแสงเลเซอร์มากขึ้น ส่งผลให้บ่อหลอมโลหะมีความลึกและแคบลง
กระบวนการนี้เร็วกว่าการเชื่อมแบบนำความร้อนมาก ทำให้เหมาะสำหรับสายการผลิตที่มีปริมาณมาก
อย่างไรก็ตาม ความร้อนที่เกิดขึ้นอย่างรวดเร็วและรุนแรงอาจทำให้เกิดการกระเด็น และการหลอมละลายอย่างรวดเร็วยังอาจนำไปสู่รูพรุน (ฟองก๊าซขนาดเล็กที่ติดอยู่ภายในรอยเชื่อม) ได้อีกด้วย
และบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ) ที่กว้างขึ้น (บริเวณรอบรอยเชื่อมที่เปลี่ยนแปลงไปเนื่องจากความร้อน)
ต้องการทราบว่าเทคนิคการเชื่อมแบบไหนที่เหมาะสมที่สุด
สำหรับการใช้งานและธุรกิจของคุณ?
จากวิดีโอที่น่าสนใจไปจนถึงบทความให้ความรู้
การเชื่อม TIG กับการเชื่อมด้วยเลเซอร์: แบบไหนดีกว่ากัน?
วันที่โพสต์: 25 ธันวาคม 2024