در دنیای پرشتاب صنعت و تولید، نیاز به روش های برش دقیق و کارآمد با سرعت هرچه تمام تر در حال افزایش است. در این میان، برش لیزر به عنوان یکی از پیشرفته ترین و دقیق ترین روش های برش مواد مختلف، جایگاه ویژه ای یافته است. این فناوری با بهره گیری از پرتوهای متمرکز و پر انرژی لیزر، قادر است طیف گسترده ای از مواد را با دقتی شگفت انگیز و سرعتی بالا برش دهد. در این مقاله از لیزر پلاس، قصد داریم به بررسی دقیق فرایند برش لیزر فلزات بپردازیم. از اصول اولیه تولید پرتو لیزر تا کاربردهای متنوع آن در صنایع مختلف، همه در این نوشتار مورد بررسی قرار خواهند گرفت. با ما همراه باشید تا با دنیای شگفت انگیز برش لیزر آشنا شوید.
برش لیزر چیست؟
برش لیزر فرآیندی است که در آن از پرتو لیزر با شدت بالا برای برش مواد مختلف استفاده می شود. این پرتو با تمرکز بر نقطه کوچکی از سطح ماده، باعث ذوب شدن یا تبخیر آن شده و در نتیجه ایجاد برشی تمیز و دقیق می شود. قابلیت کنترل دقیق پرتو لیزر، امکان ایجاد طرح های پیچیده و ظریف را فراهم کرده است.
انواع برش لیزر
برش لیزر فلزات، به عنوان یکی از دقیق ترین و کارآمدترین روش های برش مواد، در صنایع مختلف کاربرد گسترده ای یافته است. این روش با استفاده از پرتو متمرکز لیزر، قادر است انواع مواد را با دقت بسیار بالا و کیفیت سطحی عالی برش دهد. یکی از مهم ترین عوامل موثر در انتخاب روش برش لیزری، نوع ماده مورد نظر و ضخامت آن است. در ادامه به بررسی سه روش اصلی برش لیزری، یعنی همجوشی، شعله و از راه دور، خواهیم پرداخت.
برش همجوشی: در این روش، پرتو لیزر با تمرکز بر روی سطح ماده، باعث ذوب شدن موضعی آن می شود. سپس، با استفاده از یک جریان گاز بی اثر مانند نیتروژن، مواد مذاب از ناحیه برش خارج شده و برش ایجاد می شود. برش همجوشی به دلیل عدم واکنش گاز با ماده مذاب، باعث ایجاد لبه های تمیز و بدون اکسید می شود و برای برش انواع فلزات، از جمله فولاد ضد زنگ و آلومینیوم، مناسب است. از مزایای دیگر این روش می توان به سرعت برش بالا و کیفیت سطحی عالی اشاره کرد.
برش شعله: در این روش، علاوه بر پرتو لیزر، از یک جریان گاز اکسیژن نیز استفاده می شود. اکسیژن با مواد مذاب واکنش داده و باعث ایجاد گرما و افزایش سرعت برش می شود. برش شعله به ویژه برای برش فلزات با ضخامت بالا مناسب است. با این حال، به دلیل ایجاد اکسید بر روی لبه های برش، کیفیت سطحی حاصل در مقایسه با برش همجوشی پایین تر است.
برش از راه دور: در این روش، پرتو لیزر با شدت بسیار بالا، بدون استفاده از گاز کمکی، به سطح ماده تابیده می شود. در نتیجه، ماده به سرعت تبخیر شده و برش ایجاد می شود. برش از راه دور برای برش ورق های فلزی با ضخامت کم مناسب است و به دلیل عدم استفاده از گاز، هزینه های عملیاتی آن کمتر است. با این حال، کیفیت سطحی حاصل در این روش نسبت به دو روش قبلی پایین تر است.
حذف بقایا پس از برش لیزر
فرآیند برش لیزر فلزات با ایجاد حرارت بسیار بالا، ذوب شدن فلز و ایجاد بخار همراه است. این فرایند منجر به تشکیل بقایایی از مواد ذوب شده، اکسیدها و ذرات ریز در اطراف ناحیه برش می شود. این بقایا می توانند کیفیت سطح برش را کاهش داده و به ابزارهای برش آسیب برسانند. برای حذف این بقایا، روش های مختلفی مانند استفاده از گازهای کمکی، سیستم های مکنده قدرتمند و برس های مکانیکی به کار می رود. انتخاب روش مناسب به نوع فلز، ضخامت ورق و کیفیت سطح مورد نظر بستگی دارد.
اهمیت خنک سازی در برش لیزر
حرارت بالا تولید شده در طول فرآیند برش لیزری می تواند باعث تغییر شکل قطعه کار، ایجاد تنش های داخلی و کاهش عمر ابزار شود. برای جلوگیری از این مشکلات، استفاده از سیستم های خنک کننده ضروری است. این سیستم ها می توانند از طریق هدایت آب یا هوا به ناحیه برش، حرارت تولید شده را کاهش داده و از قطعه کار محافظت کنند. انتخاب نوع خنک کننده به عوامل مختلفی مانند نوع لیزر، توان لیزر و جنس قطعه کار بستگی دارد.
طرز کار دستگاه برش لیزر
دستگاه برش لیزر یکی از پیشرفته ترین ابزارهای برش در صنعت امروز است که با دقت و سرعت بالا، قادر به برش طیف گسترده ای از مواد است. این دستگاه ها با بهره گیری از پرتو لیزر متمرکز شده، حرارت بسیار زیادی را در نقطه تماس با ماده ایجاد می کنند که منجر به ذوب شدن یا تبخیر آن ماده می شود. در ادامه، مراحل کلی کارکرد دستگاه برش لیزر را به طور مفصل شرح می دهیم.
تولید پرتو لیزر: در ابتدا، دستگاه با استفاده از یک منبع انرژی مانند الکتریسیته، پرتو لیزر را تولید می کند. این پرتو، نوری بسیار متمرکز و یکدست است که طول موج مشخصی دارد. طول موج لیزر بسته به نوع ماده ای که قرار است برش داده شود، انتخاب می شود.
هدایت پرتو لیزر: پرتو لیزر تولید شده، توسط آینه های بسیار دقیق و سیستم های اپتیکی هدایت می شود تا به نقطه مورد نظر روی قطعه کار برسد. این سیستم ها به دستگاه اجازه می دهند تا با دقت بسیار بالا، پرتو لیزر را در مسیر دلخواه حرکت دهند.
متمرکز کردن پرتو لیزر: پس از هدایت پرتو لیزر به سمت قطعه کار، یک لنز با کیفیت بالا، پرتو را در یک نقطه بسیار کوچک متمرکز می کند. این تمرکز باعث می شود که انرژی لیزر در یک ناحیه بسیار کوچک متمرکز شود و در نتیجه، حرارت بسیار زیادی تولید شود.
برش ماده: هنگامی که پرتو لیزر متمرکز شده به سطح قطعه کار برخورد می کند، باعث ذوب شدن یا تبخیر ماده در آن نقطه می شود. گاز کمکی که به طور همزمان از نازل دستگاه دمیده می شود، مواد مذاب یا بخار شده را از ناحیه برش دور می کند و از ایجاد دوده و آلودگی جلوگیری می کند.
کنترل دقیق دستگاه: دستگاه برش لیزر فلزات به طور کامل توسط کامپیوتر کنترل می شود. اپراتور دستگاه، طرح برش مورد نظر را به نرم افزار دستگاه وارد می کند و نرم افزار، مسیر حرکت پرتو لیزر را محاسبه کرده و به دستگاه ارسال می کند. این امر باعث می شود که دستگاه بتواند با دقت بسیار بالا، قطعات پیچیده و با جزئیات زیاد را برش دهد.
سخن پایانی
فرایند برش لیزر با دقت و سرعت بی نظیری که ارائه می دهد، تحولی شگرف در صنایع مختلف ایجاد کرده است. ازتولید قطعات ظریف الکترونیکی تا ساخت سازه های پیچیده صنعتی، برش لیزر به عنوان یک فناوری پیشرفته و انعطاف پذیر، پاسخگوی نیازهای متنوع صنایع است. با پیشرفت های روزافزون در حوزه لیزر و نرم افزارهای کنترل، می توان انتظار داشت که برش لیزر در آینده نقش پررنگ تری در شکل دهی به محصولات و فرآیندهای تولید ایفا کند.
بدون دیدگاه