دستگاه برش لیزر چگونه کار می کند؟

چرادستگاه های لیزر برای برش استفاده می شود؟

از دستگاه برش لیزر برای اهداف مختلفی استفاده می شود. یکی از زمینه هایی که در آن استفاده می شود برش صفحات فلزی است. برای مثال بر روی فولاد آلیاژی، فولاد ضد زنگ و ورق آلومینیوم استفاده می شود. فرآیند برش با دستگاه لیزر بسیار دقیق است و برشی بسیار با کیفیت را ارائه می دهد. این دستگاه دارای سری برش دهنده ی بسیار کوچک و منطقه تحت پوشش سری برش کوچک است و برش اشکال بسیار پیچیده و سوراخ های کوچک را امکان پذیر می کند.

اکثر مردم از قبل می دانند که کلمه LASER در واقع مخفف کلمه نور با تابش تقویت شده است. اما چگونه نور یک ورق فولادی محکم را برش می دهد؟

چگونگی کارکرد دستگاه برش لیزر

پرتوی لیزر ستونی با نور بسیار شدید، در واقع با یک طول موج یا رنگ است. در مورد لیزر CO2 معمولی، این طول موج در قسمت مادون قرمز طیف نور است، بنابراین برای چشم انسان و بدون ابزار مخصوص قابل مشاهده نیست. قطر پرتو فقط در حدود 3/4 اینچ است که از طریق تشدید کننده لیزر، که پرتو را ایجاد می کند از طریق مسیر پرتو دستگاه حرکت می کند. قبل از اینکه دستگاه برش لیزر روی صفحه متمرکز شود، ممکن است توسط تعدادی آینه یا " beam benders" در جهات مختلف انعکاس داده شود. پرتوی لیزر متمرکز درست قبل از برخورد به صفحه از سوراخ یک نازل عبور می کند. همچنین از طریق آن سوراخ نازل یک گاز فشرده مانند اکسیژن یا نیتروژن جریان دارد.

فوکوس کردن پرتو دستگاه برش لیزر توسط لنز مخصوص یا آینه منحنی انجام می شود و این عمل در سری برش لیزر صورت می گیرد. پرتو باید دقیقا متمرکز شود تا شکل نقطه کانونی و چگالی انرژی در آن نقطه کاملا گرد و سازگار باشد و در نازل متمرکز شود سپس با تمرکز پرتو بزرگ به یک نقطه دقیق، تراکم گرما در آن نقطه بسیار شدید می یابد. به استفاده از ذره بین برای تمرکز اشعه خورشید بر روی یک برگ فکر کنید و اینکه چگونه می تواند آتش سوزی ایجاد کند. اکنون به فکر تمرکز 6 کیلووات انرژی در یک نقطه واحد باشید و می توانید تصور کنید که آن نقطه چقدر گرم خواهد شد و قابلیت شکل دهی به سخت ترین اجسام را پیدا خواهد کرد.
چگالی توان بالا منجر به گرم شدن سریع، ذوب شدن و بخار شدن جزئی یا کامل مواد می شود. هنگام برش فولاد آلیاژی، گرمای پرتوی لیزر برای شروع یک فرآیند سوختن معمول " oxy-fuel" کافی است و گاز برش لیزر اکسیژن خالص خواهد بود و دقیقاً مانند یک مشعل سوخت اکسیژن کار خواهد کرد. هنگام برش فولاد ضد زنگ یا آلومینیوم، پرتوی دستگاه برش لیزر به راحتی مواد را ذوب می کند، و برای از بین بردن فلز مذاب از پوسته از نیتروژن فشار بالا استفاده می شود.
بر روی یک برش لیزری CNC، سری برش لیزری از روی صفحه فلزی به قسمت مورد نظر منتقل می شود، بنابراین طرح را از صفحه برش می دهد. یک سیستم کنترل ارتفاع خازنی فاصله بسیار دقیقی بین انتهای نازل و صفحه ای که برش داده شده را حفظ می کند. این فاصله مهم است، زیرا تعیین می کند که نقطه کانونی نسبت به سطح صفحه به چه نسبتی باشد. کیفیت برش می تواند با بالا بردن یا پایین آوردن نقطه کانونی از بالای سطح صفحه، در سطح یا دقیقا زیر سطح کارکرد سری برش قرار گیرد.
پارامترهای بسیار زیاد دیگری نیز وجود دارد که بر کیفیت برش نیز تأثیر می گذارد، اما هنگامی که همه به درستی کنترل شوند، برش لیزری یک فرآیند پایدار، قابل اعتماد و بسیار دقیق است.

روش های برش با دستگاه برش لیزر

روش های زیادی برای برش ورق فولادی آلیاژی وجود دارد از جمله Oxy-fuel ،Plasma Laser or Waterjet که بعضی از آنها برای اتوماسیون مناسب هستند و بعضی از آنها مناسب نیستند. برخی برای صفحه نازک تر، برخی برای ضخیم تر مناسب هستند. برخی سریع هستند، برخی دیگر کند هستند. برخی کم هزینه و برخی گران هستند. و بعضی دقیق هستند، بعضی نه. معیار هایی زیادی برای شما وجود دارد که بر اساس آن ها تصمیم بگیرید از کدام دستگاه استفاده کنید که در بخش زیر به آن ها می پردازیم.

معیارهای تصمیم گیری

بنابراین چگونه می توانید بهترین تصمیم را در مورد فرآیند استفاده از دستگاه برش لیزر بگیرید؟
1. با ضخامت شروع کنید:
نازک تر از۰.۰۸۰ لیزر استفاده کنید
نازک تر از ۰.۱۲۵ از پلاسما یا لیزر استفاده کنید.
لاغرتر از ۰.۲۵۰ از واترجت ، پلاسما یا لیزر استفاده کنید.
ضخیم تر از ۸ از سوخت اکسیژن استفاده کنید.
ضخیم تر از ۲ اینچ از سوخت اکسی یا واتر جت استفاده کنید.
بیش از۱.۲۵ اینچ از پلاسما ، سوخت اکسی یا واتر جت استفاده کنید.

2. دقت و کیفیت برش طرح مورد نیاز را در نظر بگیرید:
آیا می توانید کیفیت لبه پلاسما را بپذیرید؟ بسیاری از ساخته های ورق فولادی را می توان با استفاده از برش پلاسما کاملا جوشکاری کرد.
آیا می توانید Heat Affect Zone سوخت اکسی، پلاسما یا لیزر را بپذیرید؟ در غیر این صورت از واترجت استفاده کنید.

3. در نظر بگیرید که کدام یک مهمتر است: بهره وری یا هزینه؟
اگر مهمترین میزان تولید است، از واتر جت دور شوید.
اگر سرمایه گذاری اولیه کم و هزینه عملیاتی پایین از همه مهم تر است، به دنبال Oxy-fuel باشید.

تحمل عملیات ثانویه

آیا می توانید فرو رفتگی گاه به گاه در کف صفحه را تحمل کنید؟ در غیر این صورت از واترجت یا لیزر استفاده کنید.
آیا عملیات ثانویه به سوراخ های کاملا گرد نیاز دارد؟ در این صورت، از واترجت یا لیزر استفاده کنید.

نتیجه گیری

همپوشانی دامنه ضخامت و قابلیت های این چهار فرآیند، انتخاب یک مورد را برای هر قسمت خاص از فولاد آلیاژی دشوار می کند. بنابراین سازندگان یا مراکز خدمات فولادی که به توانایی برش توسط دستگاه برش لیزر طیف گسترده ای از مواد نیاز دارند، غالبا با دستگاه های برش لیزر مجهز به دو یا چند فرآیند برش احتیاج دارند. بعضی اوقات تنها راه برای فهمیدن اینکه کدام فرایند برای یک قسمت خاص بهینه است، امتحان کردن آن با چندین روش مختلف کار ساز است و دیدن اینکه کدام یک از آنها بهتر کار می کند نتیجه ی تصمیم شما را مشخص می کند.