دستگاه‌های برش لیزر، با اتکا بر فناوری پرتو لیزر، انقلابی در صنعت برش مواد ایجاد کرده‌اند. این تجهیزات پیشرفته، با دقت و سرعت بی‌نظیر خود، امکان برش انواع مواد فلزی و غیرفلزی را با ظرافت و کیفیت بسیار بالا فراهم می‌آورند. در مقایسه با روش‌های سنتی، دستگاه‌های برش لیزر با مصرف انرژی کمتر و تولید ضایعات کمتر، به عنوان گزینه‌ای بهینه و سازگار با محیط زیست مطرح شده‌اند. از جمله عوامل مؤثر بر کیفیت و دقت برش در این دستگاه‌ها، نازل است که نقش کلیدی در هدایت و تمرکز پرتو لیزر ایفا می‌کند. در این مقاله از لیزر پلاس، با بررسی دقیق ساختار و عملکرد نازل، به اهمیت انتخاب مناسب آن در دستیابی به برش‌های با کیفیت بالا خواهیم پرداخت.
نازل برش لیزری چیست؟
نازل برش لیزری، قلب تپنده‌ی فرآیند برش با لیزر است. این قطعه‌ی حیاتی، با تمرکز پرتوی لیزر بر روی ماده‌ی مورد نظر، امکان برش دقیق و با کیفیتی بالا را فراهم می‌کند. نوع نازل به‌کاررفته در دستگاه‌های برش لیزری، بسته به نوع گاز کمکی مصرفی و ضخامت ماده‌ای که قرار است برش داده شود، به دو دسته‌ی کلی تک لایه و دو لایه تقسیم می‌شود. انتخاب قطر مناسب برای نازل، نقش اساسی در تمرکز پرتوی لیزر و در نتیجه کیفیت برش ایفا می‌کند. هرچه تنظیمات نازل به استانداردهای تعریف‌شده نزدیک‌تر باشد، کیفیت برش و حکاکی بر روی مواد مختلف بهبود یافته و نتیجه‌ی کار از دقت و ظرافت بیشتری برخوردار خواهد بود. تنوع بالای نازل‌های برش لیزری، انتخاب مناسب را برای انواع دستگاه‌ها و کاربردهای مختلف ممکن ساخته است. برش انواع لیزر مانند برش لیزر آهن و برش لیزر آلومینیوم با نازل های متفاوت وجود دارد.
انواع نازل در دستگاه‌های برش لیزر فیبر
در فرآیند برش لیزر فلزات، نازل هد برش نقش مهمی در هدایت پرتو لیزر پرقدرت به سمت سطح قطعه کار ایفا می‌کند. این قطعه کوچک اما بسیار حساس، با توجه به ساختار و عملکردش به دو دسته اصلی تقسیم می‌شود: نازل تک‌لایه (Single) و نازل دولایه (Double).
نازل‌های تک‌لایه به عنوان ساده‌ترین نوع نازل شناخته می‌شوند. این نازل‌ها معمولاً از یک قطعه ساخته شده از مواد رسانای حرارتی مانند مس یا آلومینیوم تشکیل شده‌اند. طراحی این نازل‌ها به گونه‌ای است که پرتو لیزر را با دقت بسیار بالا بر روی سطح قطعه کار متمرکز می‌کنند. سادگی ساختار و هزینه پایین از جمله مزایای این نوع نازل‌ها به شمار می‌رود.
در مقابل، نازل‌های دولایه ساختار پیچیده‌تری دارند. این نازل‌ها از دو قسمت مجزا تشکیل شده‌اند: یک نازل بیرونی و یک نازل داخلی. وظیفه اصلی نازل بیرونی مشابه نازل‌های تک‌لایه، یعنی تمرکز پرتو لیزر است. اما نازل داخلی نقش مهم‌تری را ایفا می‌کند. این قسمت که معمولاً از مواد مقاوم در برابر حرارت بالا مانند سرامیک یا کوارتز ساخته می‌شود، وظیفه خنک‌کاری پرتو لیزر و محافظت از نازل بیرونی در برابر آسیب‌های حرارتی را بر عهده دارد. با توجه به این ساختار دوگانه، نازل‌های دولایه عملکرد به مراتب پیچیده‌تر و کارآمدتری نسبت به نوع تک‌لایه دارند.
انتخاب نوع مناسب نازل برای هر فرآیند برش، به عوامل مختلفی از جمله ضخامت ورق، نوع فلز، قدرت لیزر و کیفیت برش مورد نظر بستگی دارد. نازل‌های تک‌لایه به دلیل سادگی و هزینه پایین، برای برش ورق‌های نازک و با دقت متوسط مناسب‌تر هستند. در حالی که نازل‌های دولایه به دلیل قابلیت خنک‌کاری و مقاومت در برابر حرارت بالا، برای برش ورق‌های ضخیم‌تر و با کیفیت بالاتر به کار می‌روند.
تفاوت بین نازل‌های تک و دوگانه در دستگاه‌های برش لیزری
نازل‌ها، وظیفه هدایت پرتو لیزر به سمت سطح مورد نظر و ایجاد برش را بر عهده دارند. در این میان، دو نوع اصلی از نازل‌ها، یعنی نازل‌های تک و دوگانه، با ویژگی‌ها و کاربردهای متمایز خود، مورد توجه قرار می‌گیرند.
نازل‌های تک، ساده‌ترین نوع نازل‌ها هستند که فاقد هرگونه مکانیزم خنک‌کننده داخلی می‌باشند. در این نوع نازل، پرتو لیزر مستقیماً به سمت سطح کار هدایت می‌شود و به دلیل عدم وجود سیستم خنک‌کننده، احتمال گرم شدن بیش از حد نازل و کاهش دقت برش وجود دارد. این امر به ویژه در هنگام برش مواد ضخیم یا با استفاده از پرتوهای لیزر با توان بالا، می‌تواند مشکل‌ساز باشد. همچنین، نازل‌های تک به دلیل ساختار ساده خود، تحمل کمتری نسبت به تغییرات دما و فشار دارند و ممکن است در اثر استفاده طولانی‌مدت یا شرایط کاری نامناسب، دچار آسیب شوند. به همین دلیل، کاربرد نازل‌های تک معمولاً به برش مواد نازک و با ضخامت کم محدود می‌شود.
در مقابل، نازل‌های دوگانه دارای ساختاری پیچیده‌تر و کارآمدتر هستند. این نوع نازل‌ها مجه به یک کانال داخلی هستند که وظیفه انتقال سیال خنک‌کننده را بر عهده دارد. سیال خنک‌کننده با جذب گرمای تولید شده توسط پرتو لیزر، از افزایش دمای نازل و در نتیجه کاهش دقت برش جلوگیری می‌کند. علاوه بر این، وجود کانال خنک‌کننده باعث افزایش طول عمر نازل و بهبود عملکرد آن در شرایط کاری سخت می‌شود. نازل‌های دوگانه به دلیل قابلیت تحمل دما و فشار بالا، برای برش انواع مواد، از جمله مواد ضخیم و سخت، مناسب هستند. همچنین، این نوع نازل‌ها می‌توانند پرتوهای لیزر با توان بالا را بدون کاهش دقت و کیفیت برش، تحمل کنند.
آشنایی با نازل اکسیژنی و نازل هیدروژنی
در دنیای برش لیزری، انتخاب نوع نازل یکی از تصمیمات مهمی است که بر کیفیت و سرعت برش تأثیر مستقیم دارد. دو نوع اصلی نازل در این دستگاه‌ها، نازل اکسیژنی و نازل هیدروژنی هستند که هر یک ویژگی‌های منحصر به فرد خود را دارند.
نازل اکسیژنی، همان‌طور که از نامش پیداست، از گاز اکسیژن خالص به عنوان گاز برش استفاده می‌کند. این نوع نازل به دلیل واکنش پذیری بالای اکسیژن با مواد، برش‌های بسیار تمیز و دقیقی ایجاد می‌کند. به عبارت دیگر، لبه‌های برش ایجاد شده توسط نازل اکسیژنی صاف‌تر و عاری از هرگونه زائده یا ناخالصی هستند. اما این کیفیت بالا به همراه هزینه بالاتری نیز می‌آید. گاز اکسیژن به عنوان یک گاز صنعتی، نسبت به گاز هیدروژن گران‌تر است. بنابراین، استفاده از نازل اکسیژنی در مواردی که کیفیت برش از اهمیت بالاتری برخوردار است و هزینه چندان مسئله مهمی نیست، توصیه می‌شود.
از سوی دیگر، نازل هیدروژنی، از گاز هیدروژن به عنوان گاز برش استفاده می‌کند. هیدروژن به عنوان یک گاز سبک و با قابلیت اشتعال بالا، هزینه کمتری نسبت به اکسیژن دارد. اما سرعت برش با استفاده از نازل هیدروژنی، نسبت به نازل اکسیژنی پایین‌تر است. همچنین، کیفیت برش ایجاد شده توسط نازل هیدروژنی به اندازه نازل اکسیژنی تمیز و دقیق نیست. با این حال، در مواردی که سرعت برش از اهمیت بالاتری برخوردار است و هزینه یک عامل محدود کننده است، استفاده از نازل هیدروژنی می‌تواند گزینه مناسبی باشد.
نازل در دستگاه برش لیزر چه وظیفه ای دارد؟
نازل، این قطعه‌ی دقیق و حساس، متشکل از دو بخش اصلی آینه و لنز است. وظیفه‌ی آینه، هدایت پرتو لیزر با دقت بسیار بالا به سمت سطح مورد نظر است. پس از آن، لنز این پرتو را متمرکز کرده و به نقطه‌ای بسیار کوچک و پر انرژی تبدیل می‌کند. این نقطه کوچک و قدرتمند است که قادر به ذوب و تبخیر مواد مختلف بوده و در نهایت منجر به ایجاد برش یا حکاکی می‌شود.
به عبارت دیگر، نازل نقش پل ارتباطی بین منبع تولید لیزر و قطعه کار را ایفا می‌کند. با توجه به اهمیت بالای این قطعه در کیفیت برش و حکاکی، تنظیم دقیق و استاندارد آن از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. هرگونه انحراف در تنظیمات نازل می‌تواند منجر به کاهش کیفیت برش، افزایش زمان پردازش و حتی آسیب به قطعه کار شود.
جالب است بدانید که نازل به عنوان یک قطعه‌ی مکانیکی، در صورت بروز هرگونه مشکل یا خرابی قابل تعمیر نیست. به طور معمول، کل ماژول نازل شامل آینه، لنز و سایر اجزای مرتبط باید به صورت یکپارچه تعویض شود. این امر به دلیل حساسیت بسیار بالای اجزای تشکیل‌دهنده‌ی نازل و دقت بالایی که در ساخت و مونتاژ آن به کار رفته است، صورت می‌گیرد. در نتیجه، می‌توان گفت که نازل به عنوان یکی از مهم‌ترین و حساس‌ترین قطعات دستگاه برش لیزر، نقش تعیین‌کننده‌ای در کیفیت و دقت فرآیند برش و حکاکی ایفا می‌کند. حفظ سلامت و تنظیم دقیق این قطعه، تضمین‌کننده‌ی عملکرد بهینه دستگاه و تولید قطعات با کیفیت بالا خواهد بود.
هنگام انتخاب نازل برش لیزر به این نکات توجه نمایید
انتخاب نازل مناسب برای دستگاه برش لیزر، یکی از عوامل کلیدی در دستیابی به برش‌های با کیفیت و دقیق است. تنوع بالای نازل‌های موجود در بازار، با برندها و مشخصات فنی متفاوت، انتخاب را برای کاربران دشوار می‌کند. به طور کلی، انتخاب نازل مناسب به عوامل متعددی از جمله نوع متریال مورد برش، ضخامت ورق، سرعت برش مورد نظر، و همچنین کیفیت و دقت مورد نیاز در برش بستگی دارد.
قطر نازل
قطر نازل در دستگاه برش لیزر، یکی از پارامترهای کلیدی و تعیین‌کننده در کیفیت برش است. انتخاب قطر مناسب نازل، به طور مستقیم با ضخامت ورق فلزی مورد برش مرتبط است. به طور معمول، برای برش صفحات نازک‌تر از ۳ میلی‌متر، از نازل‌هایی با قطر ۱ میلی‌متر استفاده می‌شود. با افزایش ضخامت ورق به ۳ میلی‌متر و بالاتر، به منظور دستیابی به برشی با کیفیت مطلوب، از نازل‌هایی با قطر ۱.۵ میلی‌متر بهره می‌گیرند. برای برش ورق‌های فلزی با ضخامت ۱۰ میلی‌متر و بیشتر نیز، نازل‌هایی با قطر ۲ میلی‌متر یا بزرگ‌تر مناسب می‌باشند. بنابراین، تطابق قطر نازل با ضخامت ورق، بهینه‌سازی فرآیند برش و افزایش دقت و کیفیت آن را به دنبال خواهد داشت.
توجه به دقت پردازش نازل
از آنجا که نازل برش لیزر به عنوان واسطه‌ای بین منبع پرتو و سطح کار عمل می‌کند، نقش بسزایی در کیفیت برش و طول عمر دستگاه ایفا می‌کند. یک نازل با طراحی دقیق و ساختار مستحکم قادر است پرتو لیزر را با دقت بسیار بالا به نقطه کانونی هدایت کند و از پراکندگی آن جلوگیری نماید. این امر نه تنها به بهبود دقت و کیفیت برش منجر می‌شود، بلکه با کاهش احتمال برخورد پرتو لیزر به اجزای داخلی دستگاه، از آسیب دیدن هد لیزر و سایر قطعات حساس جلوگیری کرده و عمر مفید دستگاه را افزایش می‌دهد. لذا، انتخاب نازلی با تمرکز بالا و سازگاری با نوع ماده و ضخامت قطعه کار، از جمله مهم‌ترین ملاحظات در فرآیند برش لیزری محسوب می‌شود.
توجه به جنس نازل
نازل یکی از اجزای حیاتی دستگاه‌های برش لیزر است و انتخاب جنس مناسب برای آن از اهمیت بالایی برخوردار است. در میان مواد مختلف مورد استفاده برای ساخت نازل، مس به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی منحصربه‌فرد خود، به عنوان بهترین گزینه شناخته شده است. رسانایی الکتریکی بسیار بالای مس، امکان انتقال سریع و بی‌وقفه سیگنال‌های الکتریکی را فراهم کرده و هدایت گرمایی بالای آن نیز باعث می‌شود تا گرما به سرعت از ناحیه برش دفع شود. در مقابل، نازل‌های برنجی به دلیل رسانایی کمتر، نمی‌توانند به خوبی نازل‌های مسی عمل کرده و ممکن است باعث کاهش کیفیت برش و افزایش احتمال آسیب به قطعه کار شوند.
ضد اکسیداسیون بودن نازل دستگاه برش لیزر
یکی از عوامل کلیدی در افزایش طول عمر و کارایی نازل‌های برش، ایجاد سطحی صاف و مقاوم در برابر اکسیداسیون است. این ویژگی به طور قابل توجهی از چسبندگی مذاب به سطح نازل در حین فرآیند برش می‌کاهد. کاهش چسبندگی مذاب نه تنها باعث تسهیل جریان مواد مذاب و بهبود کیفیت برش می‌شود، بلکه از آسیب دیدن سطح نازل در اثر تجمع و سخت شدن مذاب نیز جلوگیری می‌کند. در نتیجه، عمر مفید نازل افزایش یافته و نیاز به تعویض زودهنگام آن کاهش می‌یابد. وجود یک پوشش ضد اکسیداسیون با کیفیت بالا بر روی سطح نازل، نقش محوری در بهبود عملکرد و افزایش طول عمر این قطعه حیاتی در فرآیندهای برش ایفا می‌کند.
قدرت نازل دستگاه
با توجه به تنوع مواد قابل برش و حکاکی، نازل‌ها طیف گسترده‌ای از توان خروجی را پوشش می‌دهند. این توان از کمتر از 6000 وات تا بیش از 6000 وات متغیر است و انتخاب آن به نوع ماده و فرآیند مورد نظر بستگی دارد. نازل‌ها همچنین بر اساس تعداد خروجی به دو دسته تک خروجی و دو خروجی تقسیم‌بندی می‌شوند. این ویژگی به منظور تطبیق با نیازهای مختلف برش و حکاکی مواد، طراحی شده است. به طور کلی، انتخاب یک نازل مناسب با قدرت و تعداد خروجی مناسب، نقش تعیین‌کننده‌ای در کیفیت و سرعت فرآیند برش و حکاکی دارد.
بدون دیدگاه