دستگاه برش لیزر فلزات

برش لیزر چیست؟

دردستگاه برش لیزر برای برش فلزات از اشعه لیزر استفاده می‌کند. امروزه برش لیزری درزمینهٔ صنعت بسیار کاربرد دارند و می‌توان گفت امروزه این دستگاه نقش بسیار مهمی را در صنعت فولاد و آهن ایفا می‌کند. امروزه تقریباً برای تمامی صنایع از برش لیزر سی ان سی cnc برای برش فلزات آهنی و استیل و آلومینیوم و آلیاژی استفاده می‌شود. این دستگاه‌ها کاربرد واقعی و پتانسیل حقیقی فناوری‌های جدید در تولیدات صنعتی رادارند.

دربرش لیزری استعمال اشعه لیزر از یک خروجی قوی لیزر روی اجسامی که می‌خواهند بریده شوند انجام می‌شود. قسمتی از جسم موردنظر که بریده می‌شود یا آب می‌شود یا می‌سوزد یا تصعید می‌شود و توسط فشار گاز از روی جسم پاک می‌شود؛ و سرانجام سطح بریده‌شده باکیفیت خیلی عالی ایجاد می‌شود.

انواع برش لیزری

• دستگاه برش لیزر جامد
• دستگاه برش لیزر گازی

نحوه کار دستگاه برش لیزری

به‌واسطه تحریک مواد تولید لیزر به‌وسیله تخلیه الکتریکی و یا تابش یک لامپ در یک محیط و محفظه بسته اشعه لیزر تولید می‌شود. پس از تحریک ماده مولد لیزر با استفاده چند تیکه آینه پرتو منعکس می‌شود تا انرژی لازم برای تبدیل‌شدن به یک جریان نور تک‌رنگ منسجم را به دست آورد. از آینه‌ها و یا فیبر نوری برای هدایت نور تولیدشده به عدسی دستگاه برش استفاده می‌شود. این در نقطهٔ کاری دستگاه متمرکزشده است. باریک‌ترین قسمت پرتو متمرکزشده قطری کمتر از ۰/۳۲میلی‌متر دارد.
 

دستگاه برش لیزر جامد

نحوه کار در دستگاه‌های برش لیزر جامد کمی متفاوت است. ازلحاظ نوع عملیات این دستگاه به همان صورت عمل می‌کند اما ازلحاظ مراحل عملیات این نوع برش کمی متفاوت است. در این دستگاه‌ها، محیط جامد است که از عناصر کمیاب خاکستری مانند اربیوم، ایتربیوم، نئودیمیوم، دیپروزیوم، پراسئودیمیوم، تولیوم و هولمیوم برای ایجاد اشعه لیزر استفاده می‌کند. به این صورت که انرژی الکتریکی به محیط جامد واردشده و باعث برانگیختگی‌اتم ها می‌شود.

اتم‌های مواد محیط فعال، از خود نوری منتشر می‌کنند که همان اشعه لیزر است، ولی در این مرحله هنوز به‌صورت یک پرتوی متمرکز درنیامده و انرژی کافی برای برش دادن را ندارد، برای اینکه اشعه قوی و متمرکز با دقت برش بالا به وجود بیاید، فیبر نوری در مسیر خود اشعه ایجادشده را تقویت کرده و به سمت لنز هدایت می‌کند. لنز اشعه را در نقطه‌ای بسیار کوچک متمرکز می‌کند و درنهایت پرتوی بسیار قوی از دستگاه خارج می‌شود که در نقطه کانونی مواد موردنظر را با دقت و سرعت‌بالا برش می‌زند.
 

مزایا دستگاه برش لیزر

• سرعت بسیار بالای برش
• دقت بسیار بالا که همین امر باعث برشی باکیفیت فوق‌العاده خواهد شد
• برش در انواع سایز و ضخامت
• تولید و برش در تعداد بالا و همچنین سفارش نمونه
• عدم وجود لبه‌های اضافی در قسمت‌های برش خورده
• احتمال کم تاب برداشتن ماده دربرش به دلیل کوچک بودن ناحیهٔ مؤثر حرارتی
• صافی سطح بالا
• عدم سوختگی ناشی از برش

لیزرهای پیشرفته

لیزر Microjet : این روش هدایت پرتو لیزر به‌وسیلهٔ جت آب است. در این دستگاه پرتو لیزر باجت آب کم‌فشار همراه است. مانند دستگاه های دیگر در این دستگاه نیز لیزر وظیفه اصلی برش را بر عهده دارد درحالی‌که جت آب پرتو لیزر را هدایت می‌کند. عمل هدایت پرتو از طریق بازتاب داخلی کلی انجام می‌شود. مانند آنچه در فیبر نوری اتفاق می‌افتد. در این روش، آب علاوه بر از بین بردن اثرات تخریبی ناشی از برش، سطح ماده را نیز خنک کاری می‌کند که ازجمله مزایای این روش به‌حساب می‌آید.
 

لیزر فیبر: این روش یک نوع از لیزرهای حالت‌جامد است که به‌سرعت در صنعت برش فلز در حال رشد است. برخلاف لیزر CO2 فنّاوری فیبر با بهره‌گیری از محیط جذب جامد به‌عنوان گاز یا مایع مخالف عمل می‌کند. دانهٔ لیزر پرتوی لیزر را تولید می‌کند و پس‌ازآن پرتو در الیاف شیشه‌ای(Glass Fiber) تقویت می‌شود. با طول‌موجی در حدود ۱/۰۶۴ میکرومتر لیزر فیبر، نقطه اثر بسیار کوچکی(۱۰۰ برابر کوچک‌تر از نقطهٔ اثر لیزر CO2) ایجاد می‌کند که این نوع لیزر را برای برش مواد فلزی بازتابنده، مؤثر می‌سازد.

انواع روش‌های برش لیزری

تبخیر ماده: حرارت پرتو متمرکزشده، دمای نقطه اثر را به دمای نقطهٔ جوش می‌رساند و موجب تبخیر ماده و ایجاد حفره می‌شود.

ذوب ماده به همراه دمیدن گاز پرفشار: این روش به این صورت است که ابتدا پرتوی لیزر، ماده موردنظر را در نقطهٔ کاری به دمای نقطه ذوب می‌رساند. بلافاصله با استفاده از جریان پرفشار یک گاز (معمولاً هوا) به نقطهٔ موردنظر ضربه‌ای واردشده و باعث ریزش مواد ذوب‌شده از روی جسم موردنظر می‌شود.

ایجاد شکاف به‌وسیله تنش‌های حرارتی: مواد ترد به شکستگی حرارتی حساس می‌باشند. از این ویژگی مواد ترد درروش یادشده استفاده می‌شود. اشعهٔ لیزر روی سطح ماده متمرکزشده و باعث ایجاد حرارت موضعی و انبساط حرارتی می‌شود. این عمل باعث ایجاد شکاف در ماده شده و با حرکت دادن پرتو می‌توان آن را هدایت کرد تا برش مدنظر اتفاق بیفتد.
 

روش‌های دیگری نیز در لیزر وجود دارد که از آن‌ها می‌توان به روش‌های سوزاندن و برش سرد اشاره کرد که این روش‌ها نسبت به روش‌های بالا کمتر مورداستفاده قرار می‌گیرد.