การเชื่อมด้วยเลเซอร์เป็นวิธีการเชื่อมวัสดุที่แม่นยำและมีประสิทธิภาพ
โดยสรุป การเชื่อมด้วยเลเซอร์ให้ผลลัพธ์ความเร็วสูง คุณภาพสูง พร้อมการบิดเบือนน้อยที่สุด
สามารถนำไปปรับใช้กับวัสดุได้หลากหลาย และสามารถปรับแต่งให้ตรงตามความต้องการเฉพาะของแต่ละแอปพลิเคชันได้
ข้อดีประการหนึ่งของการเชื่อมด้วยเลเซอร์คือความคล่องตัว
สามารถใช้เชื่อมโลหะ เช่น อลูมิเนียม ทองแดง สแตนเลส และวัสดุอื่นๆ ได้อีกหลากหลายชนิด
รวมถึงเทอร์โมพลาสติก แก้ว และวัสดุผสมบางชนิด
ซึ่งทำให้มีประโยชน์ในหลากหลายอุตสาหกรรม ตั้งแต่การผลิตยานยนต์ไปจนถึงอิเล็กทรอนิกส์และแม้แต่การผลิตอุปกรณ์ทางการแพทย์
การเชื่อมเลเซอร์คืออะไร [ตอนที่ 2]
การเป็นตัวแทนของอนาคตอันล้ำสมัย
การเชื่อมด้วยเลเซอร์เป็นเทคโนโลยีล้ำสมัยที่ใช้ลำแสงเลเซอร์พลังงานสูงในการเชื่อมวัสดุต่างๆ อย่างแม่นยำ โดยทั่วไปคือโลหะ โดยการหลอมโลหะที่จุดสัมผัส
กระบวนการนี้สร้างพันธะที่แข็งแรงและทนทานโดยมีการเสียรูปน้อยที่สุดเมื่อเปรียบเทียบกับวิธีการเชื่อมแบบดั้งเดิม
รวดเร็ว มีประสิทธิภาพ และสามารถสร้างผลลัพธ์คุณภาพสูงได้
หัวใจของการเชื่อมด้วยเลเซอร์
หัวใจสำคัญของการเชื่อมด้วยเลเซอร์คือลำแสงเลเซอร์ซึ่งก่อให้เกิดความร้อนมหาศาล
เมื่อเลเซอร์โฟกัสไปที่พื้นผิวโลหะ มันจะละลายวัสดุจนกลายเป็นแอ่งหลอมเหลวขนาดเล็ก
แอ่งนี้จะแข็งตัวอย่างรวดเร็ว โดยปกติภายในไม่กี่มิลลิวินาที เมื่อเลเซอร์เคลื่อนตัวออกไป ส่งผลให้ชิ้นส่วนต่างๆ เชื่อมต่อกันอย่างแน่นหนา
กระบวนการนี้ได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวด หมายความว่าเฉพาะบริเวณที่ถูกเชื่อมเท่านั้นที่ได้รับผลกระทบ ส่วนที่เหลือของวัสดุแทบจะไม่ได้รับผลกระทบเลย
ทำความเข้าใจการเชื่อมด้วยเลเซอร์
วิธีง่ายๆ ในการทำความเข้าใจการเชื่อมด้วยเลเซอร์คือการลองนึกถึงแว่นขยายที่โฟกัสแสงอาทิตย์ไปที่จุดเล็กๆ
แสงเลเซอร์สามารถรวมพลังงานอันเข้มข้นลงบนพื้นผิวโลหะได้ในลักษณะเดียวกับที่แสงที่โฟกัสสามารถหลอมกระดาษได้
ทำให้มันละลายและในบางกรณีถึงขั้นระเหยเป็นไอได้
ความหนาแน่นกำลังของการเชื่อมด้วยลำแสงเลเซอร์
กำลังของเลเซอร์จะวัดตามความหนาแน่นของกำลัง
ซึ่งถือว่าสูงอย่างเหลือเชื่อ โดยสูงถึงหลายล้านวัตต์ต่อตารางเซนติเมตร
ยิ่งเลเซอร์มีกำลังมากเท่าไหร่ กระบวนการเชื่อมก็จะยิ่งเร็วขึ้นเท่านั้น และความร้อนก็สามารถทะลุผ่านวัสดุได้ลึกมากขึ้นเท่านั้น
อย่างไรก็ตาม กำลังเลเซอร์ที่สูงขึ้นยังทำให้ต้นทุนของอุปกรณ์สูงขึ้นด้วย
ทำให้เป็นปัจจัยสำคัญเมื่อพิจารณาค่าใช้จ่ายโดยรวมของเครื่องจักร
เป็นมือใหม่กับการเชื่อมด้วยเลเซอร์และการเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบพกพาหรือไม่?
เราช่วยคุณได้!
เหตุใดไฟเบอร์เลเซอร์จึงดีที่สุดสำหรับการเชื่อมด้วยเลเซอร์?
อธิบายประเภทเลเซอร์ทั่วไปบางชนิดในการเชื่อมด้วยเลเซอร์
เลเซอร์แต่ละประเภทมีจุดแข็งและจุดอ่อนที่แตกต่างกัน จึงเหมาะกับการใช้งานที่แตกต่างกันในการเชื่อมด้วยเลเซอร์
เลเซอร์ไฟเบอร์เป็นเลเซอร์ที่มีความอเนกประสงค์และมีประสิทธิภาพมากที่สุด โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการเชื่อมโลหะ
แม้ว่าเลเซอร์ CO2 จะมีประโยชน์สำหรับชิ้นงานแบบวงกลม แต่ต้องมีการบำรุงรักษามากกว่า
เลเซอร์ Nd:YAG เหมาะอย่างยิ่งสำหรับงานเฉพาะ เช่น การซ่อมแซมเชื้อรา แต่ประสิทธิภาพการใช้พลังงานต่ำและต้นทุนการบำรุงรักษาที่สูงอาจเป็นข้อจำกัดได้
สุดท้ายเลเซอร์ไดโอดให้ประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่ยอดเยี่ยมแต่มีประสิทธิผลน้อยกว่าเมื่อต้องการความแม่นยำสูง
การเชื่อมด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์: ได้รับความนิยมและได้รับการพิสูจน์แล้วมากที่สุด
ปัจจุบันเลเซอร์ไฟเบอร์ถือเป็นเทคโนโลยีการเชื่อมด้วยเลเซอร์ที่ได้รับความนิยมและได้รับการพิสูจน์แล้วมากที่สุด
เป็นที่รู้จักกันว่ามีประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูง ประมาณ 30%
ซึ่งช่วยให้จัดการความร้อนได้ดีขึ้นและลดต้นทุนการดำเนินงาน
ความยาวคลื่นอินฟราเรดที่ปล่อยออกมาจากเลเซอร์ไฟเบอร์นั้นถูกดูดซับโดยโลหะส่วนใหญ่ได้ดี
ทำให้มีประสิทธิภาพสูงสำหรับงานเชื่อมหลากหลายประเภท
ข้อได้เปรียบที่ใหญ่ที่สุดประการหนึ่งของเลเซอร์ไฟเบอร์คือความสามารถในการสร้างและนำลำแสงเลเซอร์ผ่านสายเคเบิลใยแก้วนำแสง
วิธีนี้ช่วยให้ได้คุณภาพลำแสงที่สูง ความแม่นยำที่เพิ่มขึ้น และความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้น ส่งผลให้ความลึกของการเจาะที่ดีเมื่อทำการเชื่อม
นอกจากนี้ เลเซอร์ไฟเบอร์ยังมีการใช้วัสดุสิ้นเปลืองน้อยที่สุด จึงลดต้นทุนการบำรุงรักษาและลดความซับซ้อน
นอกจากนี้ยังสามารถบูรณาการเข้ากับหุ่นยนต์หรือเครื่อง CNC ได้อย่างง่ายดาย ทำให้มีความอเนกประสงค์ในการใช้งานทางอุตสาหกรรม
ประโยชน์อีกประการหนึ่งคือพลังของเลเซอร์ไฟเบอร์แทบจะไม่มีขีดจำกัด ช่วยให้เชื่อมวัสดุที่มีความหนาได้อย่างมีประสิทธิภาพสูง
เลเซอร์ CO2: เหมาะสำหรับการใช้งานบางประเภท
เลเซอร์ CO2 เป็นเลเซอร์ประเภทแรกที่ใช้ในการเชื่อมเลเซอร์ในอุตสาหกรรมและยังคงใช้อยู่ในแอปพลิเคชันบางประเภท
เลเซอร์เหล่านี้ปล่อยลำแสงเลเซอร์ที่เป็นก๊าซซึ่งไม่สามารถนำทางผ่านใยแก้วนำแสงได้
ซึ่งส่งผลให้คุณภาพลำแสงต่ำกว่าเมื่อเทียบกับเลเซอร์ไฟเบอร์
ซึ่งทำให้มีความแม่นยำน้อยลงสำหรับงานเชื่อมบางประเภท
โดยทั่วไปแล้วเลเซอร์ CO2 จะใช้ในการเชื่อมชิ้นงานวงกลม เนื่องจากสามารถตรึงเลเซอร์ไว้ในตำแหน่งขณะที่ชิ้นงานหมุนได้
อย่างไรก็ตาม จำเป็นต้องมีการบำรุงรักษามากกว่าเนื่องจากต้องใช้วัสดุสิ้นเปลือง เช่น กระจกและแก๊สบ่อยครั้ง
ด้วยประสิทธิภาพการใช้พลังงานเฉลี่ยประมาณ 20% เลเซอร์ CO2 จึงไม่มีประสิทธิภาพการใช้พลังงานเท่ากับเลเซอร์ไฟเบอร์
ส่งผลให้ต้นทุนการดำเนินงานสูงขึ้น
เลเซอร์ Nd:YAG: พิสูจน์แล้วด้วยข้อจำกัด
เลเซอร์ Nd:YAG (Neodymium-doped Yttrium Aluminum Garnet) เป็นเทคโนโลยีที่ได้รับการพิสูจน์แล้วในการเชื่อมด้วยเลเซอร์
แต่ก็มีข้อจำกัดบางประการ
มีประสิทธิภาพการใช้พลังงานต่ำ โดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 5%
ซึ่งนำไปสู่ปัญหาการจัดการความร้อนและต้นทุนการดำเนินงานที่สูงขึ้น
จุดแข็งประการหนึ่งของเลเซอร์ Nd:YAG คือความสามารถในการนำลำแสงเลเซอร์โดยใช้ใยแก้วนำแสง ซึ่งช่วยปรับปรุงคุณภาพของลำแสง
อย่างไรก็ตาม การโฟกัสลำแสงเลเซอร์ในจุดเล็กๆ ยังคงเป็นเรื่องยาก ซึ่งจำกัดความแม่นยำในการใช้งานบางประเภท
เลเซอร์ Nd:YAG มักใช้สำหรับงานเฉพาะ เช่น การซ่อมแซมแม่พิมพ์ โดยสามารถใช้การโฟกัสที่ใหญ่กว่าได้
นอกจากนี้ยังมีต้นทุนการบำรุงรักษาสูง เนื่องจากวัสดุสิ้นเปลือง เช่น กระจกและโคมไฟ จำเป็นต้องเปลี่ยนเป็นประจำ
ไดโอดเลเซอร์: โฟกัสได้ยากเนื่องจากคุณภาพลำแสงไม่ดี
เลเซอร์ไดโอดกำลังได้รับความนิยมมากขึ้นในแอปพลิเคชันที่ต้องการประสิทธิภาพการใช้พลังงานสูง (ประมาณ 40%)
ประสิทธิภาพสูงนี้ทำให้การจัดการความร้อนดีขึ้นและมีต้นทุนการดำเนินงานต่ำลงเมื่อเปรียบเทียบกับเลเซอร์ประเภทอื่นๆ
อย่างไรก็ตาม ข้อเสียประการหนึ่งของเลเซอร์ไดโอดก็คือคุณภาพลำแสงที่แย่มาก
ซึ่งทำให้ยากต่อการโฟกัสเลเซอร์ในจุดที่มีขนาดเล็ก
สิ่งนี้จำกัดความแม่นยำในการใช้งานเชื่อมบางประเภท
แม้จะเป็นเช่นนี้ เลเซอร์ไดโอดยังคงมีประโยชน์สำหรับวัสดุบางชนิด โดยเฉพาะพลาสติก และสามารถใช้ได้อย่างมีประสิทธิภาพในแอปพลิเคชันเหล่านั้น
ต้องการเริ่มต้นใช้งานเครื่องเชื่อมเลเซอร์ไฟเบอร์แบบพกพาหรือไม่?
การเชื่อมด้วยเลเซอร์แบบนำไฟฟ้าและแบบรูกุญแจ
ทำความเข้าใจเทคนิคการเชื่อมทั่วไป
การเชื่อมด้วยเลเซอร์สามารถแบ่งออกได้เป็น 2 ประเภทหลักๆ คือ การเชื่อมแบบนำไฟฟ้าและการเชื่อมแบบรูกุญแจ
กระบวนการทั้งสองนี้แตกต่างกันในวิธีที่เลเซอร์โต้ตอบกับวัสดุและผลลัพธ์ที่เกิดขึ้น
ความแตกต่างที่สำคัญ
คุณภาพการเชื่อม
โดยทั่วไปแล้ว การเชื่อมด้วยการนำความร้อนจะให้ผลลัพธ์ที่สะอาดกว่า มีการกระเด็นและข้อบกพร่องน้อยกว่า ในขณะที่การเชื่อมแบบรูกุญแจอาจทำให้เกิดการกระเด็น ความพรุน และพื้นที่ที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนที่ใหญ่ขึ้น
การกระจายความร้อนในการเชื่อม
การเชื่อมแบบนำความร้อนจะกระจายความร้อนอย่างสม่ำเสมอในทุกทิศทาง ในขณะที่การเชื่อมแบบรูกุญแจจะโฟกัสความร้อนในทิศทางที่แคบกว่าและตั้งฉาก ทำให้สามารถเจาะทะลุได้ลึกกว่า
ความเร็วในการเชื่อม
การเชื่อมแบบรูกุญแจจะเร็วกว่า จึงเหมาะกับการผลิตปริมาณมาก ในขณะที่การเชื่อมแบบนำไฟฟ้าจะช้ากว่าแต่มีความแม่นยำมากกว่า
การเชื่อมด้วยการนำไฟฟ้า
การเชื่อมด้วยการนำไฟฟ้าเป็นกระบวนการที่นุ่มนวลและช้ากว่า ด้วยวิธีนี้ ลำแสงเลเซอร์จะหลอมละลายพื้นผิวของโลหะ
ทำให้โลหะถึงอุณหภูมิหลอมเหลว (จุดที่เปลี่ยนเป็นของเหลว)
แต่อย่าให้เกินถึงจุดนั้นถึงอุณหภูมิการกลายเป็นไอ (ที่โลหะจะเปลี่ยนเป็นก๊าซ)
ความร้อนจะกระจายอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งวัสดุ หมายความว่าการถ่ายเทความร้อนจะเกิดขึ้นในทุกทิศทางภายในโลหะ
เนื่องจากการเชื่อมด้วยการนำความร้อนจะทำให้วัสดุละลายช้าลง จึงทำให้ได้ผลลัพธ์ที่มีคุณภาพสูงขึ้น
ซึ่งรวมถึงการกระเด็นน้อยที่สุด (ละอองวัสดุหลอมเหลวขนาดเล็กที่อาจหลุดออกมาได้ในระหว่างการเชื่อม) และควันที่ต่ำ ทำให้กระบวนการสะอาดขึ้น
อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการเชื่อมด้วยการนำความร้อนนั้นช้ากว่า การเชื่อมด้วยการนำความร้อนจึงมักใช้กับงานที่ต้องใช้ความแม่นยำและการเชื่อมต่อที่มีคุณภาพสูง มากกว่าความเร็ว
การเชื่อมรูกุญแจ
ในทางกลับกัน การเชื่อมแบบรูกุญแจเป็นกระบวนการที่รวดเร็วและเข้มข้นกว่า
ในวิธีนี้ ลำแสงเลเซอร์จะหลอมโลหะและทำให้ระเหย ทำให้เกิดรูเล็กๆ ลึกๆ หรือรูรูปกุญแจในวัสดุ
ความร้อนอันเข้มข้นของเลเซอร์ทำให้โลหะมีอุณหภูมิถึงทั้งการหลอมเหลวและอุณหภูมิการกลายเป็นไอ
โดยมีส่วนหนึ่งของแอ่งน้ำที่หลอมละลายกลายเป็นก๊าซ
เนื่องจากวัสดุถูกระเหย ความร้อนจึงถูกถ่ายเทในแนวตั้งฉากกับลำแสงเลเซอร์มากขึ้น ส่งผลให้แอ่งเชื่อมมีความลึกและแคบลง
กระบวนการนี้เร็วกว่าการเชื่อมด้วยการนำไฟฟ้ามาก จึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับสายการผลิตปริมาณมาก
อย่างไรก็ตาม ความร้อนที่รวดเร็วและรุนแรงอาจทำให้เกิดการกระเด็น และการละลายอย่างรวดเร็วอาจทำให้เกิดรูพรุน (ฟองก๊าซขนาดเล็กที่ติดอยู่ภายในรอยเชื่อม) ได้เช่นกัน
และบริเวณที่ได้รับผลกระทบจากความร้อน (HAZ) ที่ใหญ่ขึ้น (บริเวณโดยรอบรอยเชื่อมที่ถูกความร้อนเปลี่ยนแปลง)
อยากรู้ว่าเทคนิคการเชื่อมแบบไหนถึงจะเหมาะสม
สำหรับแอปพลิเคชันและธุรกิจของคุณ?
จากวิดีโอที่น่าสนใจไปจนถึงบทความที่ให้ข้อมูล
การเชื่อม TIG กับการเชื่อมด้วยเลเซอร์: แบบไหนดีกว่า?
เวลาโพสต์: 25 ธันวาคม 2567