ทฤษฎีการตัดด้วยเลเซอร์และหลักการทำงาน

Jun 11, 2024

ฝากข้อความ

เลเซอร์ย่อมาจาก "การขยายแสงโดยการแผ่รังสีกระตุ้น" นอกจากการใช้งานตัดด้วยเลเซอร์แล้ว เลเซอร์ยังใช้ในการเชื่อม การอบชุบด้วยความร้อน การตรวจสอบ และการผลิตแบบฟรีฟอร์ม การตัดด้วยเลเซอร์แตกต่างจากกระบวนการตัดด้วยเลเซอร์อื่นๆ เนื่องจากต้องใช้ความหนาแน่นของพลังงานที่สูงกว่าแต่มีเวลาในการทำงานที่สั้นกว่า

 

เลเซอร์ถูกสร้างขึ้นโดยแหล่งกำเนิดแสงที่มีความเข้มสูงภายในโพรงเลเซอร์สะท้อนแสง ซึ่งประกอบด้วยแท่งเลเซอร์ที่สร้างรังสี แหล่งกำเนิดแสงจะกระตุ้นอะตอมของแท่งเลเซอร์ในขณะที่ดูดซับความยาวคลื่นของแสงจากแหล่งกำเนิดแสง แสงประกอบด้วยกลุ่มโฟตอนขนาดเล็กที่กระทบกับอะตอมของตัวกลางที่คงอยู่และทำให้เกิดพลังงาน อะตอมที่มีพลังงานของโฟตอนจะปลดปล่อยโฟตอนออกมาอีก 2 โฟตอนที่มีความยาวคลื่น ทิศทาง และเฟสเท่ากัน ซึ่งเรียกว่าการแผ่รังสีกระตุ้น โฟตอนใหม่จะกระตุ้นอะตอมที่มีพลังงานตัวอื่น ๆ ทำให้เกิดโฟตอนเพิ่มขึ้น ทำให้เกิดการกระตุ้นแบบลูกโซ่

 

โฟตอนเคลื่อนที่ในแนวตั้งฉากกับกระจกขนานที่อยู่ที่ปลายของแท่งเลเซอร์แต่ยังคงอยู่ในแท่งเลเซอร์ กระจกบานหนึ่งทำหน้าที่ส่งผ่านแสง ทำให้แสงหลุดออกจากโพรงได้บางส่วน แสงที่ไหลออกมาเป็นสีเดียวและมีความสอดคล้องกันนี้เป็นลำแสงเลเซอร์ที่ใช้ในการตัดวัสดุ กระจกอีกชุดหนึ่งหรือใยแก้วนำแสงจะทำหน้าที่ส่งแสงไปที่เลนส์เพื่อโฟกัสแสงไปที่วัสดุ

 

เลเซอร์สามประเภทหลักที่ใช้ในการตัด ได้แก่ เลเซอร์ CO₂, เลเซอร์ Nd-YAG (นีโอดิเมียม อิตเทรียม-อะลูมิเนียม-การ์เนต) และเลเซอร์ไฟเบอร์ออปติก โดยเลเซอร์แต่ละประเภทมีวัสดุที่ใช้สร้างลำแสงเลเซอร์แตกต่างกัน