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加工製程閱讀時間 12 分鐘

雷射切得動什麼、切不動什麼

雷射不是萬用工具。它能不能加工一個材料,第一個決定因素不是功率,而是這個材料吸不吸收這個波長的光。

Wikimedia Commons・Laserkop van Amada FO-4020NT 4kW・CC0

01三種主流雷射

類型波長擅長不擅長
光纖雷射 Fiber約 1.06 μm金屬:碳鋼、不鏽鋼、鋁、銅、黃銅多數塑膠、木材、玻璃
CO₂ 雷射10.6 μm非金屬:壓克力、木材、皮革、布、紙高反射金屬
UV 雷射355 nm冷加工:薄膜、玻璃、陶瓷、精細塑膠厚件切割
波長決定材料吸不吸收。這是雷射選型的第一個問題,不是功率。

金屬對 1 μm 波段的吸收率遠高於 10.6 μm,所以切金屬用光纖雷射;壓克力與木材則相反。而銅與黃銅即使對光纖雷射也有很高的反射率,早期光纖機切銅會有反射光打回諧振腔的風險,現在多數機型加了隔離器才敢做。

02切割品質怎麼看

  • 切口寬度(kerf):影響套排間距與實際尺寸,程式要補償。
  • 錐度:厚板的上下切口寬度不同,公差要算在內。
  • 掛渣(dross):下緣殘留的熔渣,需要後處理。
  • 紋路(striation):切面的波紋,反映切割速度與氣體壓力是否匹配。
  • 熱影響區(HAZ):材料組織改變的區域,影響後續彎折與焊接。
輔助氣體作用適用切面
氧氣 O₂放熱氧化,助燃碳鋼中厚板有氧化層,需除鏽再焊
氮氣 N₂吹除熔融物,隔絕氧化不鏽鋼、鋁無氧化,可直接焊
空氣成本最低薄板、非要求件輕微氧化
氣體選擇直接影響切面能不能直接進到下一道工序。

03雷射刻印:可讀性才是規格

刻印的目標不是「刻得下去」,而是刻完之後讀得出來,尤其是需要 DataMatrix 或 QR 碼追溯的場合。ISO/IEC 29158(DPM 品質準則)用一組指標來評分。

指標看什麼
Cell Contrast碼元與背景的對比
Cell Modulation各碼元亮度的一致性
Fixed Pattern Damage定位圖形有沒有破損
Axial Non-uniformity碼的長寬比是否失真
Grid Non-uniformity格點位置有沒有偏移
DPM 評級 A 到 F。刻得深不等於讀得好,過深反而造成對比不足。

不同材質的刻印機制

  • 退火(annealing):加熱使表面氧化變色,不去除材料。適合不鏽鋼與鈦,能保持表面平整與防蝕性,醫療器材常用。
  • 雕刻(engraving):熔化並汽化材料,形成凹槽。對比高但破壞表面。
  • 發泡(foaming):塑膠受熱產生氣泡,形成淺色標記。
  • 碳化(carbonizing):有機材料受熱碳化變深色,適合木材與皮革。

04圖面上的雷射相關標註

雷射加工件的圖上,有幾個容易被忽略但直接影響製程的標註。

  1. 板厚與材質決定機種、功率與氣體。
  2. 最小內圓角 R:雷射切割的內角有最小半徑(約等於切口寬度),圖上若標尖角,實際做不出來。
  3. 孔徑與板厚的比例:一般要求孔徑不小於板厚,否則切不乾淨。
  4. 切面粗糙度或掛渣要求:若圖上要求 Ra 值,可能需要二次加工。
  5. 刻印內容、字高與位置:包含流水號規則與是否需要條碼。