علت سوختگی لبه‌ قطعه کار در برش لیزری

تصور کنید با صرف وقت و هزینه، قطعه‌ای را با دستگاه برش لیزر پردازش کرده‌اید، اما در نهایت با لبه‌های تیره، سوخته و ناصاف مواجه می‌شوید. این مشکل رایج، نه تنها ظاهر نهایی کار را تحت تاثیر قرار می‌دهد، بلکه می‌تواند بر کیفیت و دقت ابعادی قطعه نیز اثر منفی بگذارد. سوختگی لبه‌های قطعه کار در برش لیزری، یکی از چالش‌هایی است که بسیاری از اپراتورها و تولیدکنندگان با آن روبرو می‌شوند. در این مقاله از لیزر پلاس که جزو تخصصی ترین مجموعه های برش لیزر فلزات است به بررسی علل سوختگی لبه‌های قطعه کار در برش لیزری می‌پردازیم و راهکارهای عملی برای جلوگیری و رفع آن را ارائه خواهیم داد. با ما همراه باشید تا با دانش و مهارت لازم، برش‌های لیزری بی‌نقص و با کیفیت را تجربه کنید.

عوامل موثر بر سوختگی لبه‌ها در برش لیزر

سوختگی لبه‌های قطعه کار در برش لیزر می‌تواند ناشی از عوامل متعددی باشد که به طور مستقیم یا غیرمستقیم بر فرآیند برش تاثیر می‌گذارند. شناخت این عوامل، اولین قدم در جهت رفع این مشکل است. این عوامل را می‌توان به چند دسته اصلی تقسیم کرد که در ادامه به تفصیل به آن‌ها خواهیم پرداخت.

توان لیزر نامناسب

یکی از مهم‌ترین عوامل موثر بر کیفیت برش لیزر، توان خروجی لیزر است. استفاده از توان بیش از حد برای ضخامت و جنس ماده مورد نظر، می‌تواند منجر به سوختگی لبه‌ها، ایجاد سرباره و تغییر رنگ در ناحیه برش شود. توان بالا، انرژی زیادی را در واحد زمان به قطعه کار منتقل می‌کند و اگر این انرژی به درستی مدیریت نشود، باعث احتراق و سوختگی ماده می‌گردد.

سرعت برش نامناسب

سرعت حرکت هد برش لیزر نیز نقش حیاتی در کیفیت نهایی برش دارد. سرعت برش بسیار پایین، باعث می‌شود که پرتو لیزر مدت زمان بیشتری در یک نقطه متمرکز بماند و انرژی بیشتری به آن ناحیه منتقل کند. این امر می‌تواند منجر به افزایش حرارت، ذوب بیش از حد ماده و در نهایت سوختگی لبه‌ها شود. در مقابل، سرعت برش بسیار بالا نیز می‌تواند باعث برش ناقص و ایجاد لبه‌های ناصاف گردد.

نوع و فشار گاز کمکی

در فرآیند برش لیزر، معمولاً از یک گاز کمکی برای کمک به خروج مواد مذاب و خنک کردن ناحیه برش استفاده می‌شود. نوع و فشار این گاز تاثیر قابل توجهی بر کیفیت لبه‌های برش دارد. استفاده از گاز نامناسب یا فشار ناکافی می‌تواند منجر به تجمع مواد مذاب، اکسیداسیون و در نتیجه سوختگی لبه‌ها شود. به عنوان مثال، برش فولاد معمولاً با گاز اکسیژن انجام می‌شود که باعث اکسیداسیون و کمک به فرآیند برش می‌گردد، اما اگر فشار گاز مناسب نباشد، می‌تواند منجر به سوختگی بیش از حد شود. برای برش مواد دیگر مانند آلومینیوم و استیل ضد زنگ، معمولاً از گازهای بی‌اثر مانند نیتروژن یا آرگون استفاده می‌شود تا از اکسیداسیون جلوگیری شود.

تنظیمات نادرست فوکوس لیزر

فوکوس پرتو لیزر، نقش کلیدی در دقت و کیفیت برش دارد. اگر نقطه فوکوس به درستی بر روی سطح یا داخل قطعه کار تنظیم نشده باشد، انرژی لیزر به طور موثر به ماده منتقل نمی‌شود و می‌تواند منجر به برش نامناسب، ایجاد سرباره و سوختگی لبه‌ها گردد. تنظیم صحیح فاصله بین لنز و قطعه کار (فاصله کانونی) برای دستیابی به بهترین کیفیت برش ضروری است.

کیفیت پرتو لیزر

کیفیت پرتو لیزر خروجی از منبع لیزر نیز بر کیفیت برش تاثیرگذار است. پرتو لیزر با کیفیت پایین، ممکن است دارای ناهمگنی در توزیع انرژی باشد که منجر به برش‌های ناهموار و سوختگی در برخی نقاط شود. اطمینان از سلامت و کالیبراسیون صحیح منبع لیزر برای دستیابی به برش‌های با کیفیت ضروری است.

جنس و ضخامت ماده

جنس و ضخامت ماده‌ای که برش داده می‌شود، تاثیر مستقیمی بر تنظیمات مورد نیاز دستگاه لیزر و در نتیجه کیفیت برش دارد. مواد مختلف، خواص حرارتی متفاوتی دارند و به سطوح مختلفی از توان و سرعت برش نیاز دارند. برش مواد ضخیم‌تر نیز به توان بالاتر و سرعت پایین‌تری نیاز دارد که اگر به درستی تنظیم نشود، می‌تواند منجر به سوختگی لبه‌ها شود.

راهکارهای عملی برای جلوگیری از سوختگی لبه‌ها

در ادامه به به بررسی راهکارهای عملی برای جلوگیری از سوختگی لبه های مواد و کار می‌پردازیم:

تنظیم بهینه توان و سرعت برش

اولین و مهم‌ترین قدم برای جلوگیری از سوختگی لبه‌ها، تنظیم صحیح توان و سرعت برش دستگاه لیزر است. این تنظیمات باید بر اساس جنس، ضخامت و خواص حرارتی ماده مورد نظر انجام شود. استفاده از جداول و راهنماهای ارائه شده توسط سازنده دستگاه و انجام آزمایش‌های اولیه بر روی قطعات ضایعاتی می‌تواند به یافتن تنظیمات بهینه کمک کند.

انتخاب و تنظیم صحیح گاز کمکی

انتخاب نوع گاز کمکی مناسب و تنظیم فشار آن، نقش حیاتی در کیفیت برش دارد. برای برش فلزات واکنش‌پذیر مانند فولاد، استفاده از اکسیژن با فشار مناسب می‌تواند به خروج مواد مذاب کمک کند. برای برش فلزات غیرآهنی و استیل ضد زنگ، استفاده از گازهای بی‌اثر مانند نیتروژن یا آرگون با فشار بالا توصیه می‌شود تا از اکسیداسیون و سوختگی لبه‌ها جلوگیری شود.

اطمینان از فوکوس صحیح پرتو لیزر

تنظیم دقیق نقطه فوکوس لیزر بر روی سطح یا داخل قطعه کار، برای انتقال موثر انرژی و دستیابی به برش با کیفیت ضروری است. بررسی و تنظیم دوره‌ای فوکوس لیزر و اطمینان از تمیز بودن لنزها، می‌تواند به جلوگیری از مشکلات مربوط به فوکوس و در نتیجه کاهش سوختگی لبه‌ها کمک کند.

استفاده از تکنیک‌های برش چندگانه

برای برش مواد ضخیم‌تر، استفاده از تکنیک برش چندگانه می‌تواند مفید باشد. در این روش، برش در چند مرحله با توان و سرعت پایین‌تر انجام می‌شود. این کار باعث کاهش میزان حرارت وارده به ماده در هر مرحله و در نتیجه کاهش احتمال سوختگی لبه‌ها می‌گردد.

بهبود سیستم خنک‌کننده

اطمینان از عملکرد صحیح سیستم خنک‌کننده دستگاه لیزر، می‌تواند به کنترل دمای قطعه کار در حین برش کمک کند. خنک کردن موثر ناحیه برش، از تجمع حرارت و سوختگی لبه‌ها جلوگیری می‌کند.

استفاده از مواد با کیفیت

کیفیت ماده اولیه نیز می‌تواند بر کیفیت برش تاثیرگذار باشد. استفاده از مواد با ناخالصی کم و سطح صاف، می‌تواند به دستیابی به برش‌های تمیزتر و با کیفیت‌تر کمک کند و احتمال سوختگی لبه‌ها را کاهش دهد.

چرا لبه‌های قطعه کار در برش لیزر سیاه می‌شوند؟

سیاه شدن لبه‌ها معمولاً ناشی از حرارت بیش از حد و اکسیداسیون ماده در حین برش است. این امر می‌تواند به دلیل توان لیزر بالا، سرعت برش پایین، استفاده از گاز کمکی نامناسب یا فشار ناکافی آن رخ دهد. تنظیم صحیح این پارامترها می‌تواند از سیاه شدن لبه‌ها جلوگیری کند.

آیا نوع لیزر (CO2 یا فیبر) تاثیری بر سوختگی لبه‌ها دارد؟

بله، نوع لیزر می‌تواند بر میزان و نوع سوختگی لبه‌ها تاثیرگذار باشد. لیزرهای فیبر معمولاً طول موج کوتاه‌تری دارند که منجر به جذب بهتر انرژی توسط برخی فلزات و در نتیجه برش سریع‌تر و با حرارت کمتر می‌شود. با این حال، تنظیمات نامناسب در هر دو نوع لیزر می‌تواند منجر به سوختگی لبه‌ها شود.

چگونه می‌توان سرباره (Burr) ناشی از برش لیزر را کاهش داد؟

سرباره معمولاً ناشی از ذوب ناقص و خروج نامناسب مواد مذاب از ناحیه برش است. تنظیم بهینه سرعت و توان برش، استفاده از گاز کمکی مناسب با فشار کافی و اطمینان از فوکوس صحیح لیزر می‌تواند به کاهش تشکیل سرباره کمک کند. همچنین، استفاده از تکنیک برش چندگانه برای مواد ضخیم‌تر نیز موثر است.

سخن پایانی

سوختگی لبه‌های قطعه کار در برش لیزر، مشکلی قابل اجتناب است. با درک صحیح علل بروز این مشکل و اتخاذ راهکارهای مناسب، می‌توان کیفیت برش‌های لیزری را به طور چشمگیری بهبود بخشید و قطعاتی با لبه‌های تمیز، صاف و بدون عیب تولید کرد. تنظیم دقیق پارامترهای دستگاه، انتخاب صحیح گاز کمکی، اطمینان از فوکوس مناسب و استفاده از تکنیک‌های برش بهینه، از جمله اقداماتی است که می‌تواند به کاهش و حذف سوختگی لبه‌ها کمک کند. به یاد داشته باشید که تجربه و آزمایش، نقش مهمی در یافتن بهترین تنظیمات برای هر نوع ماده و ضخامت دارد. با صرف زمان و دقت کافی، می‌توانید از تمام پتانسیل فناوری برش لیزر بهره‌مند شوید و قطعاتی با کیفیت و دقت بالا تولید کنید.