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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・CC001三種主流雷射
| 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 |
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 |
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 |
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。
- 板厚與材質決定機種、功率與氣體。
- 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。
- 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。
- 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。
- 刻印內容、字高與位置:包含流水號規則與是否需要條碼。