เส้นทางการตัดเฉือนแบบดั้งเดิม ได้แก่ การตัดเชิงกล การตัดด้วยความร้อน (เช่น พลาสมา/เปลวไฟ) และการตัดด้วยเลเซอร์แบบเดิม การตัดเฉือนเชิงกลเป็นแบบสัมผัส การสึกหรอของเครื่องมือและแรงตัดอาจทำให้เกิดความเสียหายขนาดเล็กและการเสียรูป ซึ่งจำกัดความแม่นยำและความสมบูรณ์ของพื้นผิวที่ทำได้ การตัดด้วยความร้อนมีประสิทธิภาพสำหรับส่วนที่หนา แต่โดยทั่วไปจะสร้าง HAZ ขนาดใหญ่ ความเครียดตกค้าง และรอยร้าวขนาดเล็กที่ลดประสิทธิภาพเชิงกล การประมวลผลด้วยเลเซอร์แบบเดิม แม้ว่าจะมีความหลากหลาย แต่ก็ยังอาจประสบปัญหา HAZ ที่ค่อนข้างใหญ่และประสิทธิภาพที่ไม่เสถียรบนวัสดุที่มีการสะท้อนแสงสูงหรือไวต่อความร้อน

ดังสรุปในรูปที่ 3 WJGL ใช้น้ำเป็นตัวกลางในการส่งผ่านและสารหล่อเย็นพร้อมกัน ซึ่งช่วยลด HAZ และยับยั้งการบิดเบือนและรอยร้าวขนาดเล็กได้อย่างมาก จึงช่วยปรับปรุงความแม่นยำและคุณภาพของขอบ/พื้นผิว (ดูรูปที่ 4) ข้อดีของมันสามารถสรุปได้ดังนี้:

1. ความเสียหายจากความร้อนต่ำและคุณภาพที่ดีขึ้น: ความจุความร้อนจำเพาะสูงและการไหลของน้ำอย่างต่อเนื่องจะขจัดความร้อนออกอย่างรวดเร็ว จำกัดการสะสมความร้อนและช่วยรักษาโครงสร้างจุลภาคและคุณสมบัติ

2. ความเสถียรของการโฟกัสและการใช้พลังงานที่ดีขึ้น: การจำกัดภายในเจ็ทช่วยลดการกระเจิงและการสูญเสียพลังงานเมื่อเทียบกับการแพร่กระจายในพื้นที่ว่าง ทำให้สามารถใช้ความหนาแน่นของพลังงานที่สูงขึ้นและการประมวลผลที่สม่ำเสมอมากขึ้น—เหมาะสำหรับการตัดแบบละเอียด การเจาะขนาดเล็ก และรูปทรงเรขาคณิตที่ซับซ้อน

3. การทำงานที่สะอาดและปลอดภัยยิ่งขึ้น: ตัวกลางน้ำจะดักจับและกำจัดควัน อนุภาค และเศษซาก ลดการปนเปื้อนในอากาศและปรับปรุงความปลอดภัยในการทำงาน

ข้อมูลจำเพาะ

การแบ่งปันการใช้งานและการกระจายภาคส่วนของการตัดด้วยเลเซอร์นำวิถีด้วยน้ำ (WJGL)

การบินและอวกาศและพลังงาน (≈30–35%)

ภาคส่วนนี้แสดงถึงส่วนแบ่งที่ใหญ่ที่สุดของการใช้งาน WJGL วัสดุทั่วไป ได้แก่ โพลิเมอร์เสริมคาร์บอนไฟเบอร์ (CFRP) วัสดุผสมเมทริกซ์อะลูมิเนียม (Al MMC) และวัสดุผสมเมทริกซ์เซรามิก (CMC) WJGL เหมาะอย่างยิ่งสำหรับวัสดุเหล่านี้เนื่องจากความสามารถในการลดความเสียหายจากความร้อนและรักษาคุณสมบัติทางกลเมื่อตัดวัสดุผสมที่ไวต่อความร้อนและแอนไอโซโทรปิกที่ใช้ในโครงสร้างการบินและอวกาศและพลังงานประสิทธิภาพสูง

เครื่องมือวัดความแม่นยำและวัสดุโลหะ (≈25–30%)

การใช้งาน WJGL จำนวนมากทุ่มเทให้กับการประมวลผลโลหะที่มีความแม่นยำ การใช้งานที่เป็นตัวแทน ได้แก่ ใบพัดเครื่องยนต์ที่ผลิตจากซุปเปอร์อัลลอยด์ชนิด Ni (เช่น Inconel 718, Haynes 188) โลหะผสมไทเทเนียม (Ti-6Al-4V) และส่วนประกอบที่มีความแม่นยำสูง เช่น ชิ้นส่วนนาฬิกาข้อมือที่ทำจาก Cu, Al และ Ti เทคโนโลยีนี้ช่วยให้มีความแม่นยำของมิติสูง ความกว้างของเคิร์ฟแคบ และคุณภาพพื้นผิวที่เหนือกว่า

เซมิคอนดักเตอร์และไมโครอิเล็กทรอนิกส์ (≈20–25%)

ในภาคส่วนเซมิคอนดักเตอร์และไมโครอิเล็กทรอนิกส์ WJGL ถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในการตัดวัสดุคริสตัลและเปราะ รวมถึงแผ่นเวเฟอร์ซิลิคอน เพชร และวัสดุโฟโตโวลตาอิก เช่น Si และ GaAs ความสามารถในการยับยั้งรอยร้าวขนาดเล็ก การบิ่น และความเสียหายใต้พื้นผิวทำให้เหมาะสำหรับการตัดเวเฟอร์ที่มีความแม่นยำสูงและการประดิษฐ์ขนาดเล็ก

ส่วนประกอบทางการแพทย์ (≈10–15%)

แม้ว่าจะมีส่วนแบ่งโดยรวมน้อยกว่า แต่การใช้งานทางการแพทย์ก็มีมูลค่าทางเทคโนโลยีสูง WJGL ส่วนใหญ่ใช้สำหรับการประดิษฐ์สเตนท์แบนหลอดเลือดหัวใจจากโลหะผสมที่เข้ากันได้ทางชีวภาพ เช่น CoCr, NiTi, Cr-Pt และโลหะผสมแมกนีเซียม กระบวนการนี้เป็นไปตามข้อกำหนดที่เข้มงวดสำหรับคุณสมบัติที่ละเอียดเป็นพิเศษ ความคลาดเคลื่อนที่แคบ และเขตความร้อนที่ได้รับผลกระทบน้อยที่สุด ซึ่งมีความสำคัญต่อประสิทธิภาพของอุปกรณ์ทางการแพทย์

โดยรวมแล้ว การกระจายภาคส่วนแสดงให้เห็นว่าการตัด WJGL ส่วนใหญ่ถูกนำไปใช้ในโดเมนการผลิตขั้นสูง ซึ่งความแม่นยำสูง ผลกระทบจากความร้อนต่ำ และความสมบูรณ์ของวัสดุที่ดีเยี่ยมเป็นสิ่งจำเป็น

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับเลเซอร์นำวิถีด้วยน้ำ (WJGL)

 

1) การตัดเฉือนด้วยเลเซอร์นำวิถีด้วยน้ำ (WJGL) คืออะไร

WJGL เป็นวิธีการประมวลผลด้วยเลเซอร์ ซึ่งลำแสงเลเซอร์ถูกเชื่อมต่อเข้ากับไมโครเจ็ทน้ำ เจ็ทน้ำทำหน้าที่เป็นทั้งตัวกลางนำลำแสงและตัวกลางระบายความร้อน/กำจัดเศษซาก ทำให้มีความแม่นยำสูงพร้อมความเสียหายจากความร้อนลดลง

2) WJGL ทำงานอย่างไร

WJGL อาศัยการสะท้อนกลับภายในทั้งหมดที่รอยต่อระหว่างน้ำกับอากาศ เนื่องจากน้ำและอากาศมีดัชนีการหักเหของแสงที่แตกต่างกัน เลเซอร์จึงสามารถถูกจำกัดและนำทางภายในคอลัมน์น้ำ—คล้ายกับ “เส้นใยนำแสงของเหลว”—และส่งไปยังโซนการตัดเฉือนอย่างเสถียร

3) ทำไม WJGL จึงช่วยลดเขตความร้อนที่ได้รับผลกระทบ (HAZ)

น้ำที่ไหลอย่างต่อเนื่องจะขจัดความร้อนออกอย่างมีประสิทธิภาพเนื่องจากมีความจุความร้อนสูง สิ่งนี้จะช่วยยับยั้งการสะสมความร้อน ลด HAZ การบิดเบือน และรอยร้าวขนาดเล็ก