دستگاه لیزر برش فلزات چیست و چه کاربردی دارد؟ – امیران لیزر
فناوری برش لیزری بیش از دو دهه است که به عنوان یک روش پیشرفته صنعتی به کار گرفته شده و در سطح گسترده تجاری مورد استفاده قرار میگیرد. از زمان رواج این فناوری نوین تاکنون، با پیشرفت چشمگیر تجهیزات و روشهای برش لیزری، امروزه امکان پیادهسازی هر طرح و الگوی برش با دقت بسیار بالا فراهم شده است. فرآیند برش با لیزر به توان محاسباتی دقیق و پرتوهای لیزری قدرتمند متکی است. این عملیات به صورت خودکار و بر اساس برنامهریزی قبلی توسط دستگاههای پیشرفته انجام میشود. صنایع گوناگون از دستگاههای برش لیزری برای ایجاد طرحهای پیچیده و دقیق بر روی طیف وسیعی از مواد بهره میبرند. اگر قصد دارید از خدمات برش لیزری فلزات برای تولید محصولات دلخواه خود استفاده کنید، آشنایی با نحوه عملکرد، انواع و مزایای این روش ضروری است.
دستگاه لیزر برش فلزات و غیرفلزات
دستگاههای لیزر غیرفلزات CO2 با اعمال تغییراتی قابل تبدیل به دستگاههای برش فلزات هستند. با این حال، این تغییرات باعث از دست رفتن قابلیت حکاکی روی مواد غیرفلزی میشود. بنابراین، این دستگاهها برای برش مواد با ضخامت بیشتر، چه فلزی و چه غیرفلزی، مناسب هستند.
با استفاده از تیوب لیزر ۱۵۰ وات، این دستگاهها قادر به برش فولاد تا ضخامت ۱٫۵ میلیمتر و استیل تا ضخامت ۱ میلیمتر هستند. همچنین میتوان از آنها برای برش پلکسی تا ضخامت ۲۰ میلیمتر و MDF تا ضخامت ۱۵ میلیمتر بهره برد.
تغییرات اصلی در این دستگاهها شامل تعویض هد لیزر با هد مخصوص برش فلزات است. این هد جدید قابلیت تنظیم ارتفاع در محور Z (اتوفوکوس) را دارد که باعث میشود دستگاه بتواند سطوح ناهموار را به صورت خودکار برش دهد. همچنین، این هد به سیستم تزریق اکسیژن مجهز است که برای برش فلزات ضروری است.
برش لیزری،هنر تقطیع مواد با نور
دستگاه لیزر برش فلزات، ابزاری پیشرفته و پرکاربرد است که برای ایجاد برشها و حکاکیهای دقیق بر روی طیف گستردهای از مواد، از فلزات گرفته تا غیرفلزات، مورد استفاده قرار میگیرد. در این روش نوین، از پرتوهای متمرکز نور لیزر برای ایجاد حرارت شدید در نقطه برخورد با ماده استفاده میشود. این حرارت بالا موجب ذوب شدن موضعی ماده و ایجاد برش میشود. تمامی مراحل برش، از طراحی تا اجرا، به کمک نرمافزارهای کامپیوتری با دقت بسیار بالا کنترل میشود.
دستگاههای برش لیزری معمولاً به سیستم کنترل عددی کامپیوتری (CNC) مجهز هستند. این سیستمها به دستگاه امکان میدهند تا با دقت بسیار بالا و بر اساس برنامههای از پیش تعیین شده، پرتو لیزر را در مسیر دلخواه حرکت داده و برش مورد نظر را ایجاد کنند. ابتدا طرح برش به صورت دیجیتالی طراحی شده و سپس به دستگاه ارسال میشود. دستگاه با استفاده از این اطلاعات، پرتو لیزر را به صورت خودکار بر روی سطح ماده حرکت داده و برش را انجام میدهد.
برخلاف ماشینهای سنتی، دستگاههای برش لیزری از پرتوهای نور پرقدرت به جای ابزارهای مکانیکی برای برش مواد استفاده میکنند. این امر باعث میشود که برشها با دقت و کیفیت بسیار بالاتری انجام شوند. علاوه بر این، امکان کنترل پارامترهای مختلفی مانند سرعت حرکت پرتو، شدت پرتو و اندازه نقطه کانونی لیزر وجود دارد که این امر به دستگاه اجازه میدهد تا برای مواد مختلف و ضخامتهای متفاوت بهینه شود.
مطالعه بیشتر:
مقایسه دستگاه جوش لیزری اتوماتیک و دستی
مزایای برش لیزری در صنعت تولید
فناوری برش لیزری تحولی شگرف در صنعت تولید ایجاد کرده است. از جمله مزایای برجسته این روش میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- انعطافپذیری: دستگاههای برش لیزری قادرند با کمترین تنظیمات، طیف وسیعی از طرحها را با پیچیدگیهای مختلف برش دهند. این ویژگی، این دستگاهها را به ابزاری ایدهآل برای تولید انبوه و همچنین نمونهسازی سریع تبدیل کرده است.
- دقت بالا: برش لیزری با دقت بسیار بالایی انجام میشود و امکان تولید قطعاتی با ابعاد و شکلهای دقیق و یکسان را فراهم میآورد. این ویژگی، این فناوری را برای صنایع با استانداردهای کیفی بالا، مانند هوافضا و پزشکی، بسیار مناسب ساخته است.
- سرعت عمل بالا: سرعت برش لیزری به مراتب بیشتر از روشهای سنتی برش است. این امر موجب افزایش بهرهوری و کاهش زمان تولید میشود.
- خودکارسازی فرایند تولید: دستگاههای برش لیزری به صورت خودکار کار میکنند و نیاز به دخالت مستقیم نیروی انسانی را به حداقل میرسانند. این ویژگی، علاوه بر کاهش هزینههای تولید، باعث کاهش خطای انسانی نیز میشود.
- عدم تماس فیزیکی با قطعه کار: در برش لیزری، پرتو لیزر با قطعه کار تماس مستقیم ندارد. این امر از ایجاد آسیب به ابزار برش و قطعه کار جلوگیری میکند و کیفیت برش را بهبود میبخشد.
- کاربرد گسترده: برش لیزری برای برش انواع مختلف مواد از جمله فلزات، چوب، پلاستیک، شیشه و… قابل استفاده است. این ویژگی، این فناوری را به ابزاری همه کاره در صنایع مختلف تبدیل کرده است.
محدودیتها و معایب فناوری برش لیزری
با وجود مزایای فراوان، فناوری برش لیزری نیز همچون هر فناوری دیگری، با برخی محدودیتها همراه است. از جمله مهمترین این محدودیتها میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
- نیازمندی به تخصص فنی: بهرهبرداری بهینه از دستگاههای برش لیزری مستلزم دانش فنی و تخصص کافی است. اگرچه این دستگاهها نسبت به روشهای سنتی، نیاز به مهارتهای فنی کمتری دارند، اما داشتن اپراتوری ماهر برای دستیابی به نتایج مطلوب ضروری است.
- محدودیت در برش مواد بسیار ضخیم: برش لیزری معمولاً برای برش ورقهای فلزی با ضخامت بیش از ۳۰ میلیمتر مناسب نیست. برای برش فلزات با ضخامت بیشتر، روشهای دیگری مانند برش پلاسما یا برش شعلهای مناسبتر هستند.
- هزینه اولیه بالا: هزینه خرید و راهاندازی یک دستگاه برش لیزری بسیار بالا است. این هزینه اولیه، یکی از بزرگترین موانع برای بسیاری از کسبوکارها به شمار میرود.
- تولید دود و گازهای مضر: در حین فرآیند برش لیزری، به ویژه در هنگام برش مواد پلاستیکی، دود و گازهای مضری تولید میشود که میتواند برای سلامتی اپراتور و محیط زیست خطرناک باشد. بنابراین، استفاده از سیستمهای تهویه قوی و فیلتراسیون هوا برای حذف این آلایندهها ضروری است.
عملکرد دستگاه برش لیزری
برش لیزری یک نوع فناوری تولید و ساخت دیجیتال است که از دادههای عددی دو یا سهبعدی برای هدایت پرتو لیزر بهره میبرد. این پرتو به طور معمول با استفاده از لنزهای با کیفیت عالی بر روی ناحیه کاری متمرکز میشود. کیفیت پرتو تأثیر مستقیمی بر اندازه نقطه تمرکز و دقت برش دارد. نازکترین بخش پرتو متمرکز عموماً بین ۰٫۰۵ تا ۰٫۳ میلیمتر قطر دارد. بسته به ضخامت مواد، میتوان عرض برش را به اندازه ۰٫۱ میلیمتر یا بیشتر ایجاد کرد.
برای شروع برش از جایی غیر از لبه کار، لازم است که پیش از آن، یک سوراخ بر روی کار ایجاد شود. این سوراخکاری معمولاً با استفاده از پرتو لیزر پالسی قوی انجام میشود و به عنوان مثال، برای ورقهای فولاد زنگ نزن با ضخامت ۱۲ میلیمتر، این فرآیند حدود ۵ تا ۱۵ ثانیه زمان میبرد.
روش کار برش لیزری مشابه با استفاده از یک ذرهبین برای متمرکز کردن نور خورشید است. در این حالت، نور در یک نقطه خاص جمع میشود و اگر این نقطه روی سطحی قرار گیرد، موجب گرم شدن و حتی سوختن آن میشود. پرتوهای همراستا و منسجم نور از منبع لیزر معمولاً در محدوده قطر ۱٫۵ تا ۲٫۰ میلیمتر قرار دارند. این پرتو معمولاً توسط یک عدسی یا آینه به نقطهای بسیار کوچک به قطر حدود ۰٫۰۲۵ میلیمتر متمرکز و تقویت میشود تا یک پرتو لیزر بسیار قوی ایجاد کند. برای برش ورق استیل، فاصله کانونی معمولاً بین ۳۸ تا ۷۶ میلیمتر تنظیم میشود.
نکات مهم در استفاده از دستگاه لیزر برای برش فلزات
دستگاه لیزر برش فلزات یکی از انواع سیستمهای برش لیزری است که از طریق فیبر نوری، پرتو لیزر را منتقل میکند. این دستگاه معمولاً برای انجام برشهای لیزری به کار میرود. با توجه به پیشرفتهای صنعتی در کشور، استفاده از دستگاه فایبر نیز به طور قابل توجهی در حال افزایش است و بسیاری از شرکتها آن را برای بهبود عملکرد خود انتخاب میکنند. در این مقاله، نکات مهمی را درباره کار با دستگاه لیزر برش فلزات ارائه خواهیم داد:
انتخاب مواد مناسب
دستگاه لیزر فایبر قابلیت برش انواع مواد را دارد، اما باید به این نکته توجه کنید که نمیتوان از آن برای هر نوع مادهای استفاده کرد. به عنوان مثال، ورقهای آکریلیک و پلی کربنات با این دستگاه قابل برش نیستند. همچنین برای موادی که با دستگاه فایبر برش میخورند، باید توانهای مناسب را متناسب با ضخامت آنها در تنظیمات دستگاه انتخاب کنید.
همچنین برای برش مواد با قطر بالا، دستگاههای لیزر معمولاً گزینه مناسبی نیستند، مگر در مواردی که دقت بسیار بالا (مانند برش دایرههای کوچک با تلورانس کم) مورد نیاز باشد.
تهیه قطعات یدکی
برای استفاده بهینه از دستگاه لیزر فایبر در طول زمان، نیاز به قطعات یدکی مانند منبع لیزر، هد دستگاه، سیستم کنترل و … وجود دارد.
همیشه سعی کنید بهترین قطعات را برای دستگاه خود خریداری کنید تا کیفیت خروجی به حداکثر برسد. استفاده از قطعات اصلی باعث میشود که در حین عملیات برش با مشکلاتی مانند قطع و وصل شدن یا تغییر ضخامت برش مواجه نشوید. این امر در طولانیمدت مانع از بروز خسارات و به نفع اپراتور خواهد بود.
دستگاه فایبر دارای مزایای زیادی مانند کارایی بالا و هزینههای پایین است که همین عوامل باعث افزایش کاربرد آن میشود. اما باید بدانید که این دستگاه برای هر نوع برش مناسب نیست. بنابراین قبل از آغاز کار، لازم است نکات ایمنی و آموزشهای مربوط به دستگاه و نرمافزار را مطالعه کنید، زیرا این موارد برای بهبود کیفیت برش با دستگاه لیزر بسیار حیاتی هستند.
استفاده از اپراتورهای باتجربه
همانطور که میدانید، اشعه لیزر فایبر برای چشم انسان مضر است، بنابراین استفاده از تجهیزات ایمنی برای اپراتورها ضروری است. به همین دلیل، وجود یک فرد متخصص و آموزشدیده در این حوزه بسیار اهمیت دارد.
اگر قصد دارید از افراد غیرحرفهای و فاقد تجربه برای کار با دستگاه لیزر فایبر استفاده کنید، حتماً پیش از شروع، دورههای آموزشی لازم را برای آنها برگزار کنید.
انواع دستگاههای برش لیزری
در جهان، انواع متنوعی از دستگاههای برش لیزری با فناوریهای گوناگون تولید میشوند. هر یک از این دستگاهها ویژگیها و قابلیتهای خاص خود را دارند که امکان برش انواع مختلف مواد را فراهم میآورند. برش لیزری گازی، فایبر و کریستال، سه نوع اصلی از تکنولوژیهای برش لیزری هستند که در صنایع مختلف به کار گرفته میشوند. در ادامه، اطلاعات بیشتری در مورد این سه نوع اصلی دستگاههای برش لیزری ارائه میگردد:
۱. دستگاه برش لیزر فایبر
برش لیزری فایبر یک فناوری نوین است که از مجموعهای از دیودها برای تولید پرتو استفاده میکند که از طریق یک کابل فیبر نوری متمرکز میشود. دستگاههای برش لیزری فایبر این امکان را به شما میدهند تا فرآیند برش را به ویژه در مواد با ضخامت کمتر از ۵ میلیمتر، سریعتر و تمیزتر از برش لیزری CO2 انجام دهید. این نوع دستگاهها همچنین نیاز به تعمیر و نگهداری کمتری دارند، هزینه کمتری صرف میکنند و نسبت به لیزرهای کریستال، عمر طولانیتری دارند. برشهای لیزری فایبر میتوانند فلزات و پلاستیکها را برش دهند.
۲. دستگاه برش لیزر گازی
دستگاههای برش لیزری گازی، که به عنوان لیزرهای دیاکسید کربن (CO2) نیز شناخته میشوند، از دیاکسید کربن به عنوان محیط لیزر فعال استفاده میکنند. یکی از مزایای اصلی این لیزرها این است که هنگام برش مواد ضخیم، لبههای صاف و دقیقی ایجاد میکنند. دستگاههای گازی، محبوبترین نوع برش لیزری هستند زیرا میتوانند انواع مواد را با قدرت و کارایی بالا برش دهند. لیزرهای CO2 با عبور جریان الکتریسیته از لولهای پر از مخلوطی از گازها، نور را تولید میکنند. این مخلوط گاز معمولاً شامل دیاکسید کربن و گازهای بیاثر دیگر مانند هلیوم و نیتروژن است.
برشهای لیزری CO2 میتوانند تا ۱۵ کیلووات توان خروجی تولید کنند و راندمانی حدود ۳۰ درصد دارند که بیشتر از دیگر دستگاههاست. این دستگاهها برای برشهای ظریف با زوایای تند، به ویژه در ورقهای فلزی با ضخامت کمتر از ۱۰ میلیمتر مناسب هستند. از لیزرهای گازی میتوان برای برش شیشه، چرم، چوب، آکریلیک، کاغذ و برخی پلاستیکها استفاده کرد.
۳. دستگاه برش لیزر میکروجت
این نوع از دستگاه برش لیزری یکی از پیشرفتهترین روشها برای برش است که از فناوری لیزر و واترجت بهصورت همزمان استفاده میکند. این دستگاه میتواند مزایای هر دو روش را ارائه دهد، بهطوری که میتواند برش را در دماهای پایین مانند واترجت و سریع و دقیق مانند برش لیزر انجام دهد.
دستگاه برش لیزر میکروجت پرتو لیزر را با باریکهای از آب پرفشار و بسیار نازک به سمت قطعه هدایت میکند. ترکیب لیزر و جریان آب موجب میشود که پرتو لیزر با دقت بالایی به قطعه هدایت شود. این هدایت بهصورت بازتاب داخلی انجام میگیرد. آب پرفشار نه تنها به خنککاری سطح قطعه کمک میکند، بلکه اثرات تخریبی ناشی از برش را نیز از بین میبرد.
۴. دستگاه برش لیزر کریستال
دستگاههای برش لیزری کریستال از پرتوهایی ساختهشده از کریستالهایی مانند آلومینیوم ایتریوم پوششدار با نئودیمیم (Nd
) و ایتریم ارتو وانادات پوششدار با نئودیمیم (Nd
) استفاده میکنند. این دستگاهها برای برش مواد قوی و ضخیم مناسب هستند زیرا پرتوهای آنها شدت بالایی دارند.
این دستگاهها قادر به برش انواع مواد از جمله فلزات، شیشه، چوب و پلا ستیک هستند. اما نقطه ضعف اصلی این لیزرها، قدرت بسیار بالای آنهاست که میتواند منجر به آسیبهای مکرر در قطعه کار شود. بنابراین، برای استفاده از این ماشینهای برش نیاز به مهارت و تخصص بیشتری وجود دارد.
حرف آخر
در نهایت، با پیشرفت فناوری و افزایش تقاضا در صنعت، دستگاههای برش لیزری به عنوان ابزاری کلیدی برای بهبود کیفیت و دقت در تولید، به یک انتخاب رایج تبدیل شدهاند. این امر به شرکتها این امکان را میدهد که به بهرهوری بالاتر و کاهش هزینهها دست یابند و در نتیجه، در رقابتهای صنعتی موفقتر عمل کنند.
منبع:
نظرات
ارسال یک نظر