در میان انواع مختلف مواد قابل برش با فناوری لیزرفایبر، فلزات به دلیل کاربردهای متنوع در صنایع مختلف، از اهمیت ویژه ای برخوردارند. در این مقاله از گروه تخصصی لیزر پلاس، به بررسی و معرفی انواع فلزات قابل برش با لیزر فایبر، ویژگی های آن ها و کاربردهای گسترده این فناوری در صنایع مختلف خواهیم پرداخت. با شناخت دقیق از قابلیت های برش لیزر فایبر بر روی فلزات مختلف مانند برش لیزر آهن ، برش لیزر استیل و برش لیزر آلومینیوم می توان بهینه ترین روش را برای تولید قطعات با دقت و کیفیت بالا انتخاب نمود.
لیزر فایبر به عنوان یکی از پیشرفتهترین فناوریهای برش حرارتی در صنعت فلزکاری، انقلابی در دقت، سرعت و بهرهوری ایجاد کرده است. برخلاف لیزرهای CO2 که بیشتر برای برش مواد آلی یا برش لیزی فلزات با ضخامتهای محدود کاربرد داشتند، لیزر فایبر به واسطه طول موج کوتاهتر و توان خروجی بسیار بالاتر، توانایی خیرهکنندهای در تعامل با انواع فلزات سخت و بازتابنده دارد. اگر در صنایع تولید قطعات، خودروسازی یا معماری فعال هستید، درک این موضوع حیاتی است که انواع فلزات قابل برش با لیزر فایبر کدامند و چگونه میتوان از حداکثر پتانسیل این تکنولوژی بهره برد. این مقاله تخصصی از لیزر پلاس، به عنوان راهنمای کامل شما، مرزهای برشکاری فلزات با این تکنولوژی را به روشنی مشخص میکند.
با لیزر فایبر چه فلزاتی را می توان برش داد؟
در ادامه این مطلب به معرفی انواع فلزات قابل برش با لیزر فایبر می پردازیم. در میان فلزات مختلف، آهن، استیل، برنج و آلومینیوم به دلیل خواص فیزیکی و کاربردهای گسترده، بیشترین محبوبیت را در برش لیزر فایبر دارند. فولادهای ضد زنگ، آلیاژی و کربنی، آلومینیوم خالص و آلیاژهای آن ، مس خالص و آلیاژهایی همچون برنج، و استیل ضد زنگ 304 و 316 تنها بخشی از فلزاتی هستند که به طور معمول با لیزر برش داده می شوند.
برش لیزرفایبر برای فلزات، نیازمند تنظیم دقیق پارامترهای لیزری و دستگاه است. هر فلز ویژگی های منحصر به فردی دارد که بر نحوه برش آن با لیزر تأثیر می گذارد. از این رو، انتخاب قدرت لیزر مناسب، سرعت برش، نوع گاز، فاصله نازل تا سطح کار و سایر پارامترها، برای دستیابی به برش با کیفیت و بدون نقص، بسیار مهم است.
فلزات ذکر شده در بالا، بیشترین کاربرد را در برش لیزری دارند، اما لیست فلزات قابل برش به همین موارد ختم نمی شود. طلا، نقره و بسیاری از فلزات دیگر نیز قابلیت برش با لیزر فایبررا دارند. به همین دلیل، پیش از شروع هر پروژه برش لیزری، بهتر است اطلاعات کاملی در مورد فلز مورد نظر و خواص آن به دست آورید. برش لیزری به عنوان روشی دقیق، سریع و انعطاف پذیر برای برش لیزر فلزات، در صنایع مختلف از جمله خودروسازی، هوافضا، الکترونیک و دکوراسیون مورد استفاده قرار می گیرد.
مزایای بی نظیر دستگاه های برش لیزر فایبر در صنعت فلزکاری
دستگاه های برش لیزر فایبر به عنوان یکی از پیشرفته ترین ابزارها در صنعت فلزکاری، تحول بزرگی در دقت، سرعت و کیفیت برش ایجاد کرده اند. این فناوری با بهره گیری از پرتو لیزر متمرکز و پرقدرت، امکان برش انواع مختلف فلزات را با ظرافت و دقتی بی نظیر فراهم می آورد.
بیشتر بخوانید: آیا قطر برش لیزر در انواع فلزات متفاوت است؟
امکان تولید انبوه به دلیل سرعت بالا
یکی از مهم ترین مزایای این دستگاه ها در صنعت برش لیزر فلزات، سرعت بسیار بالای برش است که منجر به افزایش چشمگیر بهره وری در خطوط تولید می شود. این ویژگی به ویژه برای صنایع با حجم تولید بالا، همچون خودروسازی و ساخت قطعات صنعتی، از اهمیت بالایی برخوردار است. علاوه بر سرعت، دقت برش لیزری فایبر نیز در سطح بسیار بالایی قرار دارد و امکان ایجاد طرح های پیچیده را با کمترین خطا فراهم می آورد.
نتیجه ای بسیار تمیز و حرفه ای
برخلاف روش های سنتی برش لیزر فلزات، در برش لیزری فایبر، نیروی مکانیکی به فلز وارد نمی شود و برش صرفاً با استفاده از حرارت پرتو لیزر انجام می شود. این امر باعث می شود تا سطح برش بسیار تمیز و عاری از هرگونه آلودگی باشد و نیاز به عملیات پس از برش به حداقل برسد. همچنین، عدم تماس فیزیکی ابزار با قطعه کار، احتمال ایجاد خراش یا تغییر شکل در قطعه را به شدت کاهش می دهد.
قابلیت برش انواع فلزات با ضخامت مختلف
از دیگر مزایای قابل توجه دستگاه های برش لیزر فایبر، قابلیت برش طیف وسیعی از فلزات با ضخامت های مختلف است. این دستگاه ها به راحتی می توانند انواع فولادها، آلومینیوم، مس، برنج و سایر فلزات را برش دهند و کاربردهای گسترده ای در صنایع مختلف پیدا کرده اند. همچنین، امکان برش مواد با ضخامت کم و ایجاد طرح های ظریف، این دستگاه ها را به ابزاری ایده آل برای صنایع الکترونیک و ساخت قطعات دقیق تبدیل کرده است.
کاهش هزینه ها
عمر طولانی و هزینه های نگهداری پایین از دیگر مزایای دستگاه های برش لیزر فایبر به شمار می آید. طراحی خاص این دستگاه ها و استفاده از فیبرهای نوری با کیفیت بالا، باعث افزایش طول عمر مفید آن ها و کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری می شود.
افزایش بهره وری
دستگاه های برش لیزر فایبر با ارائه مزایایی همچون سرعت بی نظیر، کیفیت سطح برش عالی، قابلیت برش طیف وسیعی از فلزات، عمر طولانی و هزینه های نگهداری پایین، به عنوان یکی از بهترین گزینه ها برای برش فلزات در صنایع مختلف مطرح هستند. این فناوری با افزایش بهره وری، کاهش هزینه های تولید و بهبود کیفیت محصولات، نقش مهمی در ارتقاء سطح رقابت پذیری صنایع ایفا می کند.
برش طرح های مختلف
یکی از مهم ترین مزایای این دستگاه ها، قابلیت برش طرح های مختلف با کمترین خطا است. این ویژگی به ویژه برای صنایع تولید قطعات دقیق و صنایع هنری که نیاز به برش های ظریف و دقیق دارند، از اهمیت بالایی برخوردار است. همچنین، امکان برش مواد با ضخامت های مختلف و ایجاد برش های سه بعدی، این دستگاه ها را به ابزاری همه کاره و کاربردی در صنایع مختلف تبدیل کرده است.
کاهش ضایعات
از دیگر مزایای قابل توجه دستگاه های برش لیزر فایبر، کاهش ضایعات و بهینه سازی مصرف مواد است. در روش های سنتی برش لیزر فلزات، مقدار قابل توجهی از مواد به صورت ضایعات دور ریخته می شود. اما در برش لیزری فایبر، به دلیل دقت بسیار بالای برش، مقدار ضایعات به حداقل می رسد و در نتیجه، هزینه های تولید کاهش می یابد.
بدون زیان برای طبیعت
علاوه بر مزایای فنی، دستگاه های برش لیزر فایبر از نظر زیست محیطی نیز مزایایی دارند. این دستگاه ها در مقایسه با روش های سنتی برش لیزر فلزات، آلودگی کمتری تولید می کنند و مصرف انرژی کمتری دارند. همچنین، به دلیل عدم استفاده از مواد شیمیایی و سمی، این دستگاه ها برای محیط زیست و سلامتی کارکنان ایمن تر هستند.
بیشتر بخوانید: جدیدترین تکنولوژی های برش لیزر
مزایای استفاده از لیزر فایبر برای برش فلزات
پیش از پرداختن به فهرست فلزات، مهم است بدانیم چرا لیزر فایبر گزینهای برتر نسبت به روشهای سنتی مانند پلاسما یا حتی لیزر CO2 محسوب میشود. دلیل اصلی، تمرکز انرژی بالا و طول موج کوتاهتر (حدود ۱ میکرومتر) است که جذب بیشتری در فلزات ایجاد میکند. این ویژگیها نه تنها سرعت برش را تا چندین برابر افزایش میدهند، بلکه کیفیت لبه برش را به شکلی استثنایی بهبود میبخشند.
لیزر فایبر نیازمند کمترین نگهداری است؛ زیرا نور لیزر توسط فیبرهای نوری به نازل هدایت میشود و خبری از آینهها و لولههای گازی پرهزینه نیست. این مزیت باعث کاهش چشمگیر هزینههای عملیاتی و افزایش زمان کار دستگاه میشود. از دیدگاه دقت، برش با لیزر فایبر امکان تولید قطعات با تلورانسهای بسیار بسته و جزئیات دقیق را فراهم میسازد که در صنایع حساسی مانند هوافضا ضروری است. این دستگاهها با توانایی برش صفحات فلزی در ضخامتهای متنوع و با سرعت بالا، عملاً به اسب بخار کارخانههای مدرن تبدیل شدهاند.
برش فولاد کربنی (فولاد سیاه) با لیزر فایبر
فولاد کربنی یا همان فولاد سیاه، رایجترین فلزی است که در صنایع ساختمانی، مخزنسازی و تولید ماشینآلات استفاده میشود. این فلز به دلیل جذب بالای انرژی لیزر در طول موج فایبر، یکی از سادهترین و سریعترین مواد برای برش محسوب میشود.
توانایی لیزر فایبر در برش فولاد کربنی هم از نظر ضخامت و هم از نظر کیفیت بسیار چشمگیر است. دستگاههای لیزر فایبر با توانهای بالا (مثلاً ۶ کیلووات به بالا) به راحتی میتوانند صفحات فولادی با ضخامت ۱۵ تا ۲۵ میلیمتر را برش دهند. کیفیت سطح برش در فولاد کربنی به طور معمول بسیار صاف و بدون زائده است، به ویژه زمانی که از گاز کمکی اکسیژن (برای افزایش سرعت واکنش سوختن) یا نیتروژن (برای برش تمیزتر و بدون اکسیداسیون) استفاده شود. در پروژههای صنعتی که نیاز به تولید انبوه قطعات ساده یا پیچیده با سرعت بسیار بالا وجود دارد، فولاد کربنی اولین مادهای است که زیر پرتوهای لیزر فایبر قرار میگیرد.
قابلیتهای لیزر فایبر در برش فولاد ضد زنگ
فولاد ضد زنگ، به دلیل مقاومت بالا در برابر خوردگی و ظاهر صیقلی، در صنایع غذایی، پزشکی، دکوراسیون و صنایع شیمیایی کاربرد فراوان دارد. برش استنلس استیل با لیزر فایبر نسبت به فولاد کربنی نیازمند دقت بیشتری در تنظیمات پارامترها است.
به دلیل ترکیب شیمیایی کروم و نیکل در استنلس استیل، استفاده از گاز کمکی نیتروژن تحت فشار بالا، برای جلوگیری از تشکیل اکسیداسیون (لایه سخت و تیره رنگ) در لبه برش حیاتی است. این روش که به “برش فیوژن با فشار بالا” معروف است، لبهای کاملاً تمیز و براق ایجاد میکند که نیازی به پردازشهای ثانویه مانند سنگزنی ندارد. لیزر فایبر میتواند صفحات استنلس استیل را با ضخامتهای متنوع، از ورقهای بسیار نازک (۰.۵ میلیمتر) که در تجهیزات آشپزخانه استفاده میشوند، تا صفحات ضخیم (حدود ۱۲ تا ۲۰ میلیمتر) که در صنایع سنگین به کار میروند، با کیفیت بالا و حداقل اعوجاج حرارتی برش دهد.
برش فلزات بازتابنده: آلومینیوم و آلیاژهای آن
یکی از مهمترین برتریهای لیزر فایبر نسبت به لیزرهای قدیمی، توانایی آن در برش فلزات بازتابنده مانند آلومینیوم است. لیزرهای CO2 به دلیل طول موج بلند، هنگام برخورد با سطح آلومینیوم، بخش زیادی از انرژی خود را از دست میدادند و این امر منجر به آسیب دیدن لنزها و کاهش کارایی میشد.
اما طول موج کوتاه لیزر فایبر، جذب انرژی را در سطح آلومینیوم به شدت افزایش میدهد. آلومینیوم، به خصوص آلیاژهای رایج آن مانند سری ۵۰۰۰ و ۶۰۰۰، به طور گستردهای در ساخت قطعات هواپیما، وسایل نقلیه سبک و ساختارهای معماری استفاده میشوند. برای برش لیزر آلومینیوم، معمولاً از گاز کمکی نیتروژن استفاده میشود تا از ایجاد لکه یا تغییر رنگ جلوگیری شود. چالش اصلی در برش آلومینیوم، جلوگیری از تشکیل بر روی سطح پایینی است که نیاز به تنظیم دقیق ارتفاع نازل و سرعت برش دارد. با دستگاههای قدرتمند لیزر فایبر، برش آلومینیوم با ضخامتهای بالا (تا ۳۰ میلیمتر) امکانپذیر است، هرچند که سرعت برش با افزایش ضخامت، به طور محسوسی کاهش مییابد.
مس: فلز سخت و رسانا در دستان لیزر فایبر
مس خالص و آلیاژهای با درصد مس بالا، به دلیل هدایت حرارتی و الکتریکی فوقالعاده، در ساخت قطعات الکترونیکی، بوشینگها و مبدلهای حرارتی ضروری هستند. در گذشته، مس کابوس برش با لیزر بود؛ زیرا نه تنها بازتاب بسیار بالایی داشت، بلکه گرمای جذبشده را نیز به سرعت در سراسر قطعه پخش میکرد و از ذوب موضعی جلوگیری مینمود.
با ورود لیزرهای فایبر با توانهای بسیار بالا ،برش مس امکانپذیر و اقتصادی شد. انرژی متمرکز شده و پرتو بسیار قوی لیزر فایبر، قابلیت نفوذ و ذوب مس را پیش از اینکه حرارت فرصت پخش شدن پیدا کند، فراهم میکند. این فرآیند اغلب با تنظیمات پالسزنی خاص و استفاده از نیتروژن انجام میشود. توجه داشته باشید که برش مس با ضخامتهای بالا (مثلاً بیش از ۸ میلیمتر) هنوز چالشبرانگیز و کندتر از برش فولاد است، اما برای ضخامتهای رایج در صنعت الکترونیک و تولید قطعات کوچک، لیزر فایبر بهترین راه حل است.
برنج و برنز
برنج (آلیاژ مس و روی) و برنز (آلیاژ مس و قلع)، در کاربردهای تزئینی، ساخت ابزار و شیرآلات بسیار مورد توجه قرار دارند. این آلیاژها نیز مانند مس، بازتابندگی و هدایت حرارتی بالایی دارند، اما به دلیل ترکیب شدن با فلزات دیگر، رفتار آنها هنگام برش کمی متفاوت است.
برش برنج با لیزر فایبر نیازمند کنترل دقیق تنظیمات برای جلوگیری از تبخیر بیش از حد عنصر روی است. تبخیر سریع روی میتواند دودهای متراکم و مضری تولید کند که نه تنها برای اپراتور خطرناک است، بلکه میتواند لنزهای محافظ دستگاه را نیز آلوده سازد. برای مدیریت این موضوع، استفاده از سیستمهای تهویه قوی و تنظیم دقیق پارامترهای برش حیاتی است. به طور کلی، برش برنج با لیزر فایبر (به ویژه با توان بالا) بسیار سریعتر و با کیفیتتر از روشهای مکانیکی مانند واترجت انجام میشود.
فلزات خاص و کمیاب: تیتانیوم و نیکل
لیزر فایبر همچنین راه را برای برش دقیق فلزات خاص که در صنایع پیشرفته مانند هوافضا و پزشکی به کار میروند، باز کرده است.
برش تیتانیوم
تیتانیوم به دلیل نسبت استحکام به وزن فوقالعاده و مقاومت در برابر حرارت، یک فلز استراتژیک است. برش تیتانیوم با لیزر فایبر اغلب با گاز کمکی آرگون یا نیتروژن انجام میشود تا از واکنش شدید تیتانیوم با اکسیژن و احتراق آن جلوگیری شود. کیفیت برش در تیتانیوم بسیار بالاست و حرارت ناحیه تحت تأثیر به حداقل میرسد.
برش آلیاژهای نیکل
آلیاژهای نیکل مانند اینکونل که در توربینهای گازی و محیطهای با دمای فوقالعاده بالا استفاده میشوند، بسیار سخت و مقاوم در برابر حرارت هستند. برش این مواد چالشبرانگیز است، اما لیزر فایبر با توان بالا میتواند این سختی را پشت سر بگذارد. سرعت برش آلیاژهای نیکل معمولاً پایینتر از فولاد است، اما دقت و حداقل تنش مکانیکی حاصل از برش لیزری، آن را به روشی ایدهآل تبدیل میکند.
محدودیتها و ملاحظات مهم در برش فلزات با لیزر فایبر
اگرچه لیزر فایبر طیف وسیعی از فلزات را پوشش میدهد، اما ملاحظاتی وجود دارد که باید برای دستیابی به بهترین نتیجه در نظر گرفت:
- ضخامت بحرانی : با افزایش ضخامت فلز (به ویژه در فولادها و آلومینیومهای ضخیم)، کیفیت لبه برش کاهش مییابد و احتمال ایجاد اعوجاج افزایش مییابد. اگرچه لیزرهای فایبر توان برش تا ۴۰ میلیمتر فولاد را دارند، اما برش پلاسما ممکن است در ضخامتهای بسیار بالا (بالاتر از ۲۵ میلیمتر) مقرونبهصرفهتر باشد، هرچند که دقت کمتری دارد.
- خلوص مواد و پوشش سطح: فلزاتی که دارای پوششهای زنگزده یا روغنکاری بیش از حد هستند، میتوانند کیفیت برش را مختل کنند و دود زیادی تولید کنند. تمیز بودن سطح قبل از برش، یک اصل کلیدی است.
- انتخاب گاز کمکی: انتخاب درست گاز کمکی نه تنها بر سرعت برش، بلکه بر کیفیت نهایی و جلوگیری از اکسیداسیون تأثیر مستقیم میگذارد.
برش فلزات رنگی با تکنولوژی برش لیزر فایبر
فلزات رنگی، با تنوعی از خواص فیزیکی و شیمیایی، نقش پررنگی در صنایع مختلف ایفا می کنند. این فلزات که به دلیل رنگ شان از دیگر فلزات متمایز می شوند، با بهره گیری از فناوری برش لیزری، به شکل های دلخواه درآمده و در تولید محصولات متنوعی مورد استفاده قرار می گیرند.
برش لیزری فلزات رنگی، روشی دقیق و سریع برای ایجاد برش های ظریف و پیچیده در این مواد است. با استفاده از دستگاه های برش لیزر فایبر، می توان قطعاتی با لبه های صاف و بدون نیاز به پرداختکاری اضافی تولید کرد. این امر موجب صرفه جویی در زمان و هزینه تولید شده و کیفیت نهایی محصول را به طور قابل توجهی بهبود می بخشد.
آلومینیوم به عنوان فلزی سبک و قابل انعطاف، یکی از پرکاربردترین فلزات رنگی است که به راحتی با لیزر قابل برش است. با تنظیم دقیق پارامترهای برش، می توان آلومینیوم را با ضخامت های مختلف به شکل های دلخواه درآورد. این فلز به دلیل وزن کم و مقاومت در برابر خوردگی، در صنایع هوافضا، خودرو و ساختمانی کاربرد گسترده ای دارد.
مس فلزی با رنگ زیبا و رسانایی بالا می باشد که در صنایع مختلف از جمله الکترونیک، ساختمانی و دکوراسیون مورد استفاده قرار می گیرد. برش لیزری مس، امکان تولید قطعاتی با دقت بالا و لبه های صاف را فراهم می کند. همچنین، با استفاده از این روش می توان طرح های مختلف و گوناگونی را روی سطح مس ایجاد کرد.
سخن پایانی
ما در گروه لیزر پلاس در این مطلب به معرفی انواع فلزات قابل برش با لیزر فایبر پرداختیم. لیزرهای فایبر به دلیل دقت بسیار بالا، سرعت برش قابل توجه و کیفیت برش عالی، به یکی از پرکاربردترین ابزارها در صنایع مختلف تبدیل شده اند. انواع مختلفی از فلزات را می توان با استفاده از این فناوری برش داد. از فلزات آهنی مانند فولاد و برش لیزر آهن تا فلزات غیرآهنی مانند آلومینیوم، مس و برنج، همگی قابلیت برش با لیزر فایبر را دارند. حتی فلزات گران بهایی مانند طلا و نقره نیز با این روش قابل برش هستند. علاوه بر این، لیزرهای فایبر قادر به برش فلزات با ضخامت های مختلف و شکل های گوناگون هستند که این امر انعطاف پذیری بالایی را در فرآیند تولید فراهم می کند. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد برش با لیزر فایبر می توانید با متخصصان لیزر پلاس تماس بگیرید.
بدون دیدگاه