การใช้พลังงานของเครื่องตัดเลเซอร์

วัสดุแต่ละชนิดต้องการพลังงานเลเซอร์ในปริมาณที่แตกต่างกันเพื่อให้ได้การตัดที่มีประสิทธิภาพ คุณสมบัติของวัสดุ เช่น การสะท้อนแสง การนำความร้อน จุดหลอมเหลว และการเคลือบผิว ล้วนมีผลต่อการใช้พลังงาน

• เหล็กกล้าคาร์บอนเหล็กกล้าคาร์บอนเป็นโลหะที่ตัดได้ง่ายและประหยัดพลังงานที่สุดชนิดหนึ่งด้วยเทคโนโลยีเลเซอร์ มันดูดซับพลังงานเลเซอร์ได้ค่อนข้างดีและมักจะสามารถแปรรูปได้อย่างมีประสิทธิภาพด้วยก๊าซออกซิเจนช่วย ออกซิเจนช่วยให้เกิดปฏิกิริยาคายความร้อนในระหว่างการตัด ซึ่งช่วยลดปริมาณพลังงานเลเซอร์ที่ต้องการ ด้วยเหตุนี้ เหล็กกล้าคาร์บอนจึงใช้พลังงานไฟฟ้าน้อยกว่าเมื่อเทียบกับโลหะที่มีการสะท้อนแสงหรือการนำความร้อนสูงกว่า
• เหล็กกล้าไร้สนิมเหล็กกล้าไร้สนิมต้องการพลังงานมากกว่าเหล็กกล้าคาร์บอน เนื่องจากมีความทนทานต่อความร้อนสูงกว่า และโดยทั่วไปจะใช้ก๊าซไนโตรเจนช่วยในการตัดแทนออกซิเจน การตัดด้วยไนโตรเจนทำให้ได้ขอบที่เรียบเนียนกว่าและป้องกันการเกิดออกซิเดชัน แต่ต้องใช้แรงดันก๊าซสูงกว่าและพลังงานเลเซอร์มากกว่า การรวมกันของความต้องการเลเซอร์ที่เพิ่มขึ้นและการใช้ก๊าซแรงดันสูงทำให้การใช้พลังงานโดยรวมสูงขึ้น
• อลูมิเนียมอะลูมิเนียมเป็นวัสดุที่ยากต่อการแปรรูปเนื่องจากมีค่าการสะท้อนแสงสูงและนำความร้อนได้ดีเยี่ยม พลังงานเลเซอร์ส่วนใหญ่จะถูกสะท้อนออกไปจากพื้นผิววัสดุในตอนแรก ขณะที่ความร้อนจะแพร่กระจายไปทั่ววัสดุอย่างรวดเร็ว คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้ต้องใช้กำลังเลเซอร์สูงขึ้นและคุณภาพลำแสงที่เสถียร ซึ่งส่งผลให้สิ้นเปลืองพลังงานไฟฟ้ามากขึ้น โดยทั่วไปแล้วเลเซอร์ไฟเบอร์จะมีประสิทธิภาพมากกว่าเลเซอร์ CO2 ในการตัดอะลูมิเนียม เนื่องจากสามารถจัดการกับวัสดุที่มีการสะท้อนแสงได้ดีกว่า
• ทองแดงทองแดงเป็นหนึ่งในวัสดุที่ท้าทายที่สุดสำหรับการตัดด้วยเลเซอร์ เนื่องจากมีค่าการสะท้อนแสงและการนำความร้อนสูงมาก จึงต้องใช้กำลังเลเซอร์สูงและการควบคุมที่แม่นยำเพื่อให้ได้ประสิทธิภาพการตัดที่เสถียร การตัดทองแดงมักส่งผลให้สิ้นเปลืองพลังงานมากขึ้น เนื่องจากเครื่องจักรต้องชดเชยการสูญเสียพลังงานที่เกิดจากการสะท้อนแสงและการกระจายความร้อนอย่างรวดเร็ว
• ทองเหลืองทองเหลืองสะท้อนพลังงานเลเซอร์ได้ดีเช่นกัน แต่ไม่รุนแรงเท่าทองแดง การตัดทองเหลืองต้องใช้กำลังเลเซอร์สูงและเสถียร รวมถึงการปรับพารามิเตอร์อย่างระมัดระวัง โดยทั่วไปแล้วระบบตัดด้วยเลเซอร์ไฟเบอร์มักเป็นที่นิยมมากกว่า เนื่องจากมีคุณสมบัติการดูดซับที่ดีกว่าสำหรับวัสดุสะท้อนแสง การใช้พลังงานในการตัดทองเหลืองโดยทั่วไปจะสูงกว่าเหล็กกล้าคาร์บอน แต่ต่ำกว่าทองแดงบริสุทธิ์
• เหล็กชุบสังกะสีเหล็กชุบสังกะสีมีชั้นเคลือบสังกะสีซึ่งส่งผลต่อการทำงานของเลเซอร์และการกระจายความร้อน ในระหว่างการตัด ชั้นสังกะสีจะระเหยกลายเป็นไอและอาจก่อให้เกิดผลกระทบทางความร้อนเพิ่มเติมซึ่งส่งผลต่อความเสถียรในการตัด อาจต้องใช้พลังงานเพิ่มขึ้นเพื่อรักษาคุณภาพการตัดที่ราบเรียบและป้องกันข้อบกพร่องที่เกี่ยวข้องกับชั้นเคลือบ ระบบระบายอากาศและระบบดูดควันก็มีความสำคัญเช่นกัน เนื่องจากไอสังกะสีจะก่อให้เกิดควันในระหว่างกระบวนการผลิต
• โลหะผสมนิกเกิลโลหะผสมนิกเกิลถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศและการใช้งานในอุตสาหกรรมที่มีอุณหภูมิสูง เนื่องจากมีความแข็งแรงและทนความร้อนเป็นพิเศษ อย่างไรก็ตาม คุณสมบัติเหล่านี้เองที่ทำให้การตัดโลหะผสมนิกเกิลด้วยเลเซอร์ทำได้ยาก การตัดโลหะผสมนิกเกิลด้วยเลเซอร์มักต้องใช้กำลังเลเซอร์สูง ความเร็วในการตัดช้าลง และการใช้ก๊าซเพิ่มขึ้น ซึ่งทั้งหมดนี้ส่งผลให้มีการใช้ไฟฟ้าสูงขึ้น
• ไทเทเนียมไทเทเนียมเป็นโลหะที่มีคุณค่าเนื่องจากมีอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูงและทนต่อการกัดกร่อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศและการแพทย์ อย่างไรก็ตาม ไทเทเนียมมีปฏิกิริยาไวมากที่อุณหภูมิสูงและต้องใช้สภาวะการตัดที่ควบคุมอย่างระมัดระวัง มักใช้ก๊าซไนโตรเจนหรืออาร์กอนช่วยในการตัดเพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชัน ซึ่งจะเพิ่มความต้องการพลังงานของระบบก๊าซ การตัดไทเทเนียมโดยทั่วไปใช้พลังงานมากกว่าการแปรรูปเหล็กมาตรฐานเนื่องจากความแม่นยำและการควบคุมอุณหภูมิที่เข้มงวด