การศึกษาผลกระทบของปัจจัยที่ส่งผลต่อความหยาบผิวและมุมเอียงในการตัดวัสดุ PMMA โดยใช้เลเซอร์ CO2: แนวทางการออกแบบแฟกทอเรียลเต็มรูป
การศึกษาผลกระทบของปัจจัยที่ส่งผลต่อความหยาบผิวและมุมเอียงในการตัดวัสดุ PMMA โดยใช้เลเซอร์ CO2: แนวทางการออกแบบแฟกทอเรียลเต็มรูป
คำสำคัญ:
การตัดด้วยเลเซอร์ CO2, ความหยาบผิว, มุมเอียงของรอยตัด, การออกแบบการทดลองแบบแฟกทอเรียลเต็มรูปบทคัดย่อ
งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลกระทบของปัจจัยต่างๆ ที่ส่งผลต่อค่าความหยาบผิวและมุมเอียงในการตัดวัสดุ PMMA โดยใช้เลเซอร์ CO2 ด้วยการออกแบบการทดลองแบบแฟกทอเรียลเต็มรูป และวิเคราะห์ผลด้วย ANOVA เพื่อทดสอบนัยสำคัญทางสถิติ ปัจจัยควบคุมที่นำมาพิจารณาประกอบด้วย 3 ปัจจัย (ปัจจัยละ 3 ระดับ) ได้แก่ ความเร็วในการตัด (3, 5, 7 มิลลิเมตรต่อวินาที), กำลังเลเซอร์ (50, 70, 90 เปอร์เซ็นต์), และ ระยะห่างหัวตัด (12, 14, 16 มิลลิเมตร) ผลการวิเคราะห์พบว่า ความเร็วในการตัดและระยะห่างหัวตัดส่งผลให้ค่าเฉลี่ยของความหยาบผิวและมุมเอียงแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ ขณะที่กำลังเลเซอร์และผลจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างตัวแปรควบคุมทั้งสามไม่มีผลต่อความแตกต่างของค่าเฉลี่ยอย่างมีนัยสำคัญ ชุดพารามิเตอร์ที่ให้คุณภาพการตัดที่เหมาะสมที่สุด คือ ความเร็ว 3 มิลลิเมตรต่อวินาที กำลังเลเซอร์ 90 เปอร์เซ็นต์ และระยะห่างหัวตัด 16 มิลลิเมตร ซึ่งเป็นสภาวะที่ให้ค่าความหยาบผิวต่ำที่สุดและค่ามุมเอียงใกล้เคียง 90 องศามากที่สุด ผลการศึกษานี้สามารถนำไปใช้ในการปรับพารามิเตอร์การตัดให้เหมาะสม เพื่อยกระดับคุณภาพและประสิทธิภาพของกระบวนการผลิตชิ้นงานจากวัสดุ PMMA ในทางอุตสาหกรรม
เอกสารอ้างอิง
S. Sudarsono, Y. Gatut, S. Hasto, P. Gontjang, A. Diky, P. Nurrisma, I. Susilo, F. Iim, A. Yunus and H. Yono, “Design and fabrication of optical waveguide as directional coupler using laser cutting CO2 on acrylic substrate,” Journal of Physics Conference Series, vol.1153, no.1, 2019.
R. N. Hwayyin and A. S. Hammood, “Improving the Properties of Acrylic by Creating Crack Using Laser Beam,” in IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, Institute of Physics Publishing, April. 10-11, 2019, pp. 1-10.
J. D. Kechagias, K. Ninikas, P. Stavropoulos, and K. Salonitis, “A Generalised Approach on Kerf Geometry Prediction during CO2 Laser cut of PMMA Thin Plates using Neural Networks,” Lasers in Manufacturing and Materials Processing, vol. 8, no. 3, Aug. 2021, pp. 372-393.
S. S. Wangikar, M. M. Dixit, S. G. Wadekar, H. R. Nagtilak, N. D. Hingmire, and D. P. Shinde, “Parametric Influence Study for Laser Cutting on Acrylic,” in Proceedings of National Conference on Relevance of Engineering and Science for Environment and Society, AIJR Publisher, July. 25, 2021, pp. 104-107.
M. Moradi, M. Moghadam, M. Shamsborhan, Z. Beiranvand, A. Rasouli, M. Vahdati, A. Bakhtiari and M .Bodaghi, “Simulation, statistical modeling, and optimization of CO2 laser cutting process of polycarbonate sheets,” Optik (Stuttg), vol. 225, Jan. 2021, Art. no. 164932.
S. Ürgün, H. Yiğit, S. Fidan, and T. Sınmazçelik, “Optimization of Laser Cutting Parameters for PMMA Using Metaheuristic Algorithms,” Arabian Journal for Science and Engineering, vol. 49, no. 9, Sep. 2024, pp. 12333-12355.
M. Moradi, M. Rezayat, S. Meiabadi, M. Karamimoghadam, S. Hillyard, A. Mateo, G. Casalino, Z. Tanveer, M. Adnan Manzoor, M. Iqbal and O. Razmkhah, “Capability Enhancing of CO2 Laser Cutting for PMMA Sheet Using Statistical Modeling and Optimization,” Applied Sciences (Switzerland), vol. 13, no. 23, Dec. 2023, Art. no. 12601.
K. Aydın and L. Uğur, “Prediction of Kerf and Groove Widths in CO2 Laser Cutting Process of PMMA Using Experimental and Machine Learning Methods,” Exp Tech, vol. 49, no.17, pp. 873-886, Mar.2025.
A. M. Varsi and A. H. Shaikh, “Experimental and statistical study on kerf taper angle during CO2 laser cutting of thermoplastic material,” J Laser Appl, vol. 31, no. 3, Aug. 2019, Art. no. 032010.
E. KURT, U. E. KARAÇAY, and M. TUTAR, “Investigation of the effect of process parameters in Co2 laser cutting of PMMA material by response surface method,” Uludağ University Journal of The Faculty of Engineering, vol. 28, no. 2, Art. no. 20223
S. S. Patel, V. H. Patel, K. M. Patel, B. A. Patel, A. A. Patel, and S. C. Patel, “Experimental Analysis of Laser Cutting Machine,” International Journal of Engineering Research & Technology, vol. 10, no. 04, pp. 129-135, April. 2021.
Douglas C. Montgomery, Design and Analysis of Experiments, 9th ed. John Wiley & Sons, 2017.
A. B. Khoshaim, A. H. Elsheikh, E. B. Moustafa, M. Basha, and E. A. Showaib, “Experimental investigation on laser cutting of PMMA sheets: Effects of process factors on kerf characteristics,” Journal of Materials Research and Technology, vol. 11, pp. 235-246, Mar. 2021.
W. Taptimdee, B. Meesa, and P. Chourwong, “Optimal Value of Factors affecting Surface Roughness and Workpiece Dimension on Acrylic Cutting with a CO2 Laser Cutter Machine Using the Taguchi Method,” Research on Modern science and Utilizing Technological Innovation Journal (RMUTI Journal) RMUTI Journal, vol. 17, no. 2, pp. 1-16, Jun. 2024.
K. Ninikas, J. Kechagias, and K. Salonitis, “The impact of process parameters on surface roughness and dimensional accuracy during CO2 laser cutting of PMMA thin sheets,” Journal of Manufacturing and Materials Processing, vol. 5, no. 3, pp. 1-12, Sep. 2021.
N. S. Isnin, S. M. F. Sh Abdul Nasir, A. R. Hemdi, H. Ismail,H. Yusoff, and R. Nurmalasari, “The effect of CO2 laser engraves parameters on surface roughness on polymethylmethacrylate (PMMA),” Jurnal Mekanikal, vol. 46, no. 2, pp. 114-121, Nov. 2023.
A. H. Elsheikh, W. Deng, and E. A. Showaib, “Improving laser cutting quality of polymethylmethacrylate sheet: Experimental investigation and optimization,” Journal of Materials Research and Technology, vol. 9, no. 2, pp. 1325-1339, Mar. 2020.
A. K. Ghavidel and M. Zadshakoyan, “Comprehensive study of laser cutting effects on the properties of acrylonitrile butadiene styrene,” International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol. 97, no. 3, pp. 3637-3653, Aug. 2018.
E. Vasileska, O. Tuteski, B. Kusigerski, A. Argilovski, M. Tomov, and V. Gecevska, “Statistical analysis and machine learning-based modelling of kerf width in CO2 laser cutting of PMMA,” Manufacturing Technology, vol. 24, no. 6, pp. 960-968, Dec. 2024.
ดาวน์โหลด
เผยแพร่แล้ว
รูปแบบการอ้างอิง
ฉบับ
ประเภทบทความ
สัญญาอนุญาต
ลิขสิทธิ์ (c) 2025 วารสารวิชาการคณะเทคโนโลยีอุตสาหกรรม มหาวิทยาลัยราชภัฏเทพสตรี
อนุญาตภายใต้เงื่อนไข Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
บทความนี้ได้รับการเผยแพร่ภายใต้สัญญาอนุญาต Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International (CC BY-NC-ND 4.0) ซึ่งอนุญาตให้ผู้อื่นสามารถแชร์บทความได้โดยให้เครดิตผู้เขียนและห้ามนำไปใช้เพื่อการค้าหรือดัดแปลง หากต้องการใช้งานซ้ำในลักษณะอื่น ๆ หรือการเผยแพร่ซ้ำ จำเป็นต้องได้รับอนุญาตจากวารสาร
