เลเซอร์สามารถใช้ในการตัดไม้ได้ และสิ่งนี้ได้รับการตรวจสอบอย่างกว้างขวางในแง่ของความเป็นไปได้ของกระบวนการและการใช้งานจริง การตัดไม้ด้วยเลเซอร์นั้นโดยพื้นฐานแล้วขึ้นอยู่กับการมีปฏิสัมพันธ์ทางความร้อนระหว่างลำแสงเลเซอร์ที่มีความหนาแน่นพลังงานสูงกับวัสดุไม้ ทำให้เกิดการสลายตัวทางความร้อน การเกิดคาร์บอน และการระเหย จึงทำให้เกิดการแยกวัสดุและการตัด
1. หลักการพื้นฐานของการตัดไม้ด้วยเลเซอร์
หลังจากโฟกัสแล้ว ลำแสงเลเซอร์จะสร้างจุดที่มีความหนาแน่นพลังงานสูงบนพื้นผิวไม้ เซลลูโลส เฮมิเซลลูโลส และลิกนินในไม้จะสลายตัวอย่างรวดเร็วและเกิดปฏิกิริยาการระเหยภายใต้อุณหภูมิสูง ในระหว่างกระบวนการตัด โดยปกติจะใช้ก๊าซเสริมเพื่อกำจัดเศษคาร์บอนและทำให้รอยตัดคงที่ การตัดด้วยเลเซอร์เป็นวิธีการประมวลผลแบบไม่สัมผัสและไม่เกี่ยวข้องกับการสึกหรอของเครื่องมือกล
2. ประเภทเลเซอร์ที่เหมาะสมสำหรับการตัดไม้
เลเซอร์ CO₂
เลเซอร์ CO₂ มีความยาวคลื่น 10.6 μm ไม้แสดงอัตราการดูดซับสูงที่ความยาวคลื่นนี้ ทำให้เลเซอร์ CO₂ เป็นเลเซอร์ชนิดที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดสำหรับการตัดไม้ เหมาะสำหรับไม้เนื้อแข็ง ไม้อัด MDF และวัสดุผสมจากไม้ ประสิทธิภาพการตัดสูงและการก่อตัวของขอบมีความเสถียร
เลเซอร์ไฟเบอร์
เลเซอร์ไฟเบอร์มีความยาวคลื่นประมาณ 1.06 μm ไม้มีอัตราการดูดซับค่อนข้างต่ำที่ความยาวคลื่นนี้ ดังนั้นโดยทั่วไปแล้วเลเซอร์ไฟเบอร์จึงไม่ใช่ตัวเลือกแรกสำหรับการตัดไม้ ส่วนใหญ่ใช้สำหรับแผ่นไม้บางหรือการใช้งานมาร์กภายใต้สภาวะพลังงานต่ำหรือกระบวนการพิเศษ คุณภาพและความเสถียรในการตัดด้อยกว่าเลเซอร์ CO₂
3. ลักษณะกระบวนการของการตัดไม้ด้วยเลเซอร์
รอยตัดแคบและความแม่นยำในการประมวลผลสูง เหมาะสำหรับรูปทรงที่ซับซ้อนและลวดลายละเอียด
มีการเกิดคาร์บอนในระดับหนึ่งที่ขอบตัด การทำให้สีเข้มขึ้นเป็นผลลัพธ์ปกติของการประมวลผลด้วยความร้อน
โซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนค่อนข้างเข้มข้น โดยไม่มีการเสียรูปจากความเครียดทางกลที่สำคัญ
ความเร็วในการตัดได้รับอิทธิพลอย่างมากจากความหนาของไม้ ความหนาแน่น ปริมาณความชื้น และกำลังเลเซอร์
4. ปัจจัยหลักที่มีผลต่อประสิทธิภาพการตัด
ชนิดไม้: ความแตกต่างในโครงสร้างความหนาแน่นและเส้นใยต้องมีการจับคู่พารามิเตอร์แต่ละรายการ
ปริมาณความชื้น: ปริมาณความชื้นสูงช่วยลดประสิทธิภาพการตัดและเพิ่มความเสี่ยงของการเกิดคาร์บอนและการไหม้เกรียม
กำลังเลเซอร์และตำแหน่งโฟกัส: กำลังไฟไม่เพียงพออาจส่งผลให้การตัดไม่สมบูรณ์ ในขณะที่โฟกัสที่ไม่เหมาะสมส่งผลต่อคุณภาพของรอยตัด
แรงดันก๊าซเสริม: แรงดันไม่เพียงพออาจทำให้เกิดการสะสมของสารตกค้างและขัดขวางความต่อเนื่องในการตัด
5. สถานการณ์การใช้งาน
การตัดไม้ด้วยเลเซอร์มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตงานฝีมือ ส่วนประกอบตกแต่งเฟอร์นิเจอร์ การสร้างแบบจำลอง องค์ประกอบตกแต่งสถาปัตยกรรม และอุตสาหกรรมป้ายโฆษณา ข้อดีของมัน ได้แก่ ความยืดหยุ่นในการประมวลผลสูงและการทำซ้ำรูปแบบที่ยอดเยี่ยม ทำให้เหมาะสำหรับการผลิตแบบจำนวนน้อยและแบบกำหนดเอง
6. ข้อจำกัด
การตัดด้วยเลเซอร์ไม่เหมาะสำหรับไม้เนื้อแข็งที่มีความหนามากเกินไป เนื่องจากประสิทธิภาพการตัดจะลดลงอย่างมากเมื่อความหนาเพิ่มขึ้น นอกจากนี้ ไม้อัดหรือบอร์ดหลายชั้นบางชนิดมีส่วนประกอบกาวที่ซับซ้อน ซึ่งอาจสร้างควันจำนวนมากในระหว่างการตัด ส่งผลให้มีความต้องการระบบไอเสียและการสกัดควันสูงขึ้น
เลเซอร์สามารถใช้ในการตัดไม้ได้และมีพื้นฐานกระบวนการที่ครบถ้วนในการใช้งานการประมวลผลที่มีความแม่นยำ การเลือกประเภทเลเซอร์ที่เหมาะสมและการจับคู่พารามิเตอร์กระบวนการที่เหมาะสมเป็นกุญแจสำคัญในการบรรลุคุณภาพการตัดที่เสถียร