برش لیزر Laser cutting نوعی فناوری است که در آن با استفاده از اشعه لیزر اجسام مختلف مانند انواع فلزات، آلومینیم، شیشه، چوب، سنگ، پلاستیک، چرم، کاغذ، پارچه، پلکسی و… برش داده میشود.
در این فناوری برای متریال‌های مختلف از دستگاه‌های مختلف مانند دستگاه لیزر گازی یا CO2 ، دستگاه لیزر جامد (یاگ، دیسک و فایبر)، لیزر شیمیایی، لیزر رادیو اکتیو و.. استفاده میشود.
برش لیزر چیست؟
برش لیزر (Laser cutting ) به فناوری برش متریال‌های مختلف با استفاده از اشعه لیزر که از یک خروجی قوی بیرون می‌آید، گفته میشود.
در این فناوری کاربردی قسمتی از ماده مورد نظر با استفاده از دستگاه مخصوص توسط ذوب شدن، تصعید شدن (تبدیل جامد به گاز)، سوختن، ایجاد شکاف، برش سرد و… برش داده میشود و با استفاده از فشار گاز مواد اضافی حاصل از آن از روی جسم برداشته شده و پاک می‌شوند.
در نهایت طرح و شکل مورد نظر بدون درصد خطا آماده میشود.
تاریخچه دستگاه برش لیزری
اولین دستگاه برش لیزر توسط مرکز تحقیقات Western Electric Engineering در سال ۱۹۶۵ ساخته شد. این دستگاه برای ایجاد سوراخ در قالب‌های الماس به کار برده شد.
در سال۱۹۶۷این صنعت ارتقاء پیدا کرد و کشور بریتانیا با کمک دستگاه جت اکسیژن به ارتقاء دستگاه‌های برش لیزری برای برش فلزات گام برداشت.
مزیت‌های دستگاه برش لیزر نسبت به روش‌های سنتی
_ در برش به وسیله‌ی دستگاه لیزر نیازی به روش‌های قدیمی قالب‌سازی و پرسکاریی نیست و قطعات بعد از برشکاری نیاز به ماشین کاری ندارند.
_ در برش لیزر برخلاف روش‌های سنتی هیچ گونه سوختگی بر روی سطح کار و پلیسه پشت کار ایجاد نمی‌شود.
_ در برش با دستگاه لیزر به دلیل کانونی بودن اشعه تابشی قطعات قبل و بعد از برش تغییر دمای محسوسی نخواهند داشت. در نتیجه این ویژگی باعث حفظ خواص مکانیکی و فیزیکی متریال به کار برده شده میشود.
_ دستگاه‌های برش لیزربا توجه به توان بالای منبع تولیدکننده سرعت بسیار بیشتری نسبت به روش‌های سنتی دارند، در نتیجه برای تولیدات انبوه می‌توان روی آن‌ها حساب باز کرد.
_ دستگاه‌های برش لیزری توانایی اجرای انواع طرح‌های پیچیده، نقشه‌های دو بعدی و هر نقشه طراحی شده توسط ابزاری مثل اتوکد و ایلستریتور را به راحتی برای انواع متریال‌ها مثل فلز، چوب، پلاستیک، کاغذ، شیشه و… را دارند. این امر درروش‌های قدیمی بسیار زمان بر، هزینه بر و گاها غیر ممکن بود.
_ در برش لیزر فلزات بر روی ماده یا قطعه‌ای که قرار است شکل بگیرد یا برش داده شود، هیچ گونه فشار فیزیکی اعمال نمی‌شود. در نتیجه له شدگی و آسیب دیدگی در لبه‌های قطعات ایجاد نخواهد شد.
_ قیمت و هزینه‌ها در برش با دستگاه لیزر نسبت به روش‌های سنتی بسیار مناسب‌تر و به‌صرفه‌تر است، زیرا نیروی انسانی کم‌تری در این فراید دخیل هستند و تولیدات افزایش می‌یابد.
_ از لحاظ زمانی نیز دستگاه‌های برش لیزر نسبت به روش‌های قدیمی باعث صرفه‌جویی در زمان و افزایش بازدهی صنعت مورد نظر می‌شوند.
_ دقت در اجرای طرح‌های ارائه شده در دستگاه‌های برش لیزری بسیار بیشتر از روش‌های سنتی است.
_ در این روش تماس فیزیکی با سطح ماده مورد نظر وجود ندارد و فقط اشعه‌های لیزر کار را انجام می‌دهند.
به دنبال عدم تماس فیزیکی ابزاری هیچ گونه اصطکاکی نیز وجود نخواهد داشت. در نتیجه این امر باعث میشود که خرابی دستگاه کم و نیازی به تعویض قطعات و هزینه اضافه نباشد.
_ در برش لیزری امکان تکرار کردن یک طرح مشابه کاملا میسر است و این امر بدون خطا انجام میشود. در صورتی که در روش‌های قدیمی معمولا به دلیل استفاده از ابزارهای دستی میزان دقت پایین بوده و معمولا توانایی تکرار کردن یک طرح بدون عیب میسر نبوده است.
انواع دستگاه‌های برش لیزری
برای انجام برش لیزری از دستگاه‌های مختلفی مانند دستگاه لیزر گازی یا CO2 ، دستگاه لیزر جامد (یاگ، دیسک و فایبر)، لیزر شیمیایی، لیزر رادیو اکتیو و… استفاده میشود.
بخش‌های اصلی دستگاه‌های لیزر:
_ پمپ انرژی یا چشمه انرژی( این پمپ می‌تواند اپتیکی، شیمیایی و یا حتی یک لیزر دیگر باشد)
_ ماده پایه وفعال
_ تشدید کننده اپتیکی ( شامل دو آینه بازتابنده کلی و جزئی )
به طوری کلی در موارد صنعتی بیشتر از دو نوع لیزر گازی و لیزر جامد استفاده میشود.
لیزر گازی (co2)
لیزر co2 یکی از انواع دستگلاه لیزر است که با استفاده از جریان الکتریسیته عبوری از یک لوله دارای مخلوط گاز، پرتوهای نور تولید می‌کند. این لیزرها در محدوده مادون قرمز، نور نامرئی تولید می‌کنند.
مخلوط گاز درون لوله گفته شده ترکیبی از گازهایی مانند هیدروژن، دی‌اکسید‌کربن، هلیوم و نیتروژن می‌باشد.
در انتهای لوله‌های گاز آینه‌هایی گذاشته شده که نقش بازتابنده را بر عهده دارند. توجه داشته باشید که در این سیستم یک آینه عمل بازتابندگی را بیشتر از آینه دیگر انجام می‌دهد. در واقع این آینه‌ها، پرتو لیزر یا اشعه لیزر را به موادی که باید برش داده شوند، انتقال می‌دهند.
نورهایی که توسط این دستگاه‌ها تولید می‌شوند توسط آینه‌ها قدرتمندتر می‌شوند و برای تبخیر کردن ماده مورد نظر به کار گرفته می‌شوند. به این ترتیب یک برش بدون نقص را ایجاد می‌کند.
این نوع از لیزر با داشتن قدرت برش بالا، درجات کنترل مختلف، دقت برش بالا و… در تولید انبوه صنایع مختلف کاربرد بسیاری دارد. این دستگاه بیشتر برای ایجاد برش در متریال‌های غیرفلزی مانند چوب، کاغذ، پلاستیک، آکریلیک، پارچه، چرم و… مورد استفاده قرار می‌گیرد.
مزیت‌های استفاده از لیزر CO2
استفاده از از سیستم پیشرفته لیزر co2 مزیت‌های بسیاری برای تولید کننده‌ها و صنایع مختلف دارد که در ادامه به آن‌ها اشاره خواهیم کرد:
_ قدرت برش بالا
این نوع از برش لیزری به دلیل استفاده از پرتوهای بسیار پرقدرت نور در زمانی کم متریال مورد نظر را برش می‌دهد.
_ ایجاد برش‌های حرفه‌ای بدون تماس و برخورد ( Non-Contact ):
در برش لیزری co2قابلیت به صورت فیزیکی هیچ تماسی با مواد مورد استفاده وجود ندارد و دستگاه با گرمای شدیدی که ایجاد می‌کند، باعث ذوب شدن مواد و در نهایت ایجاد شکل و طرح مورد نظر میشود.
_ قابلیت اجرای طرح‌های متنوع و پیچیده با کیفیت و دقت بالا:
لیزرهای co2 توانایی اجرای انواع طرح‌های شلوغ و پیچیده را با ظرافت کامل و دقت بالا دارند.
_مصرف کم برق و انرژی:
این دستگاه‌ها معمولا نسبت به عملکردی که دارند برق زیادی مصرف نمی‌کنند و هزینه نگهداری از آن‌ها نیز بالا نیست.
_سرعت بالا
از دیگر مزیت‌های این نوع دستگاه‌ها می‌توان به سرعت بالای آن‌ها جهت انجام برش‌های مختلف و در نهایت تولید انبوه اشاره کرد.
_ عدم وارد کردن خسارت گرمایی:
این دستگاه‌ها به گونه‌ای طراحکی شده‌اند که به قسمت‌های دیگر دستگاه یا متریالی که برش داده میشود خسارتی وارد نمی‌کنند.
_ داشتن امنیت بالا:
دستگاه برش لیزری CO2 به دلیل نداشتن دخالت دست و نیاز نداشتن به تیغ، کار برش را با امنیت بیشتری انجام می‌دهند.
کاربردهای برش لیزر co2
_ استفاده در تولیدات انبوه
_ استفاده در صنایع مختلف
_ استفاده در پزشکی
_ استفاده در ساخت وسایل هنری
_ استفاده در صنایع نساجی
_ استفاده در صنایع چوب
_ استفاده در در صنایع خودروسازی
_ استفاده در صنایع الکترونیکی
و…
برش لیزری جامد
برش لیزری جامد معمولا برای فلزات به کار برده میشود و با دستگاه‌هایی مثل YAG و فایبر انجام میشود.
برش لیزری جامد نوعی از برش لیزری است که در آن ماده لیزری، از جنس بلور یا شیشه‌ای است که دارای خط طیفی فلوئورسان تیزی می‌باشد.
عملکرد ماده در این نوع برش تحت برانگیختگی اپتیکی قوی در طول موج فلوئورسانس می‌باشد.
در ادامه به بررسی دو نوع از دستگاه‌های برش لیزر جامد میردازیم:
دستگاه برش لیزری فایبر
دستگاه برش لیزر فایبر با استفاده از یک کابل فایبر نوری که از شیشه سیلیس ساخته شده، نور را هدایت می‌کنند.
پرتوی لیزریی که در این دستگاه ایجاد میشود به دلیل صاف و کوچک بودن بسیار دقیق عمل می‌کند و باعث ایجاد برش‌هایی تمیز و بدون لبه می‌شوند.
به طور کلی نحوه عملکرد لیزر فایبر طبق مراحل زیر انجام میشود:
_ ابتدا برق به فوتون یا نور توسط دیودهای لیزری، برای پمپ شدن به کابل فیبر نوری تبدیل میشود.
در این مرحله دیودها برای تولید نور، از دو نیمه هادی مثبت و منفی شارژ می شوند.
نیمه هادی مثبت: این نیمه به یک الکترون اضافه نیاز دارد.
نیمه هادی منفی: این نیمه دارای یک الکترون اضافه است.
_ در مرحله دوم کابل‌های فیبر نوری با استفاده از هسته و روکش، نوری که به تمام جهت حرکت می‌کند را در یک جهت متمرکز می‌کنند و پرتو لیزری ایجاد میشود.
_ در مرحله سوم نور در حفره لیزر تقویت میشود.
_ سپس نور با طول موج خاص تشکیل میشود و در نهایت پرتو لیزر ایجاد شده شکل می‌گیرد.
دستگاه برش لیزر فایبر کدام فلزات را می‌تواند برش دهد؟
_آهن ، برنج، استیل، آلومنیوم، مس، تیتانیوم و…
_ضخامت های فولادی صنعتی که به ۲۰ میلی متر میرسد.
دستگاه برش لیزری یاگ (YAG)
دستگاه لیزر برش یاگ (YAG) جزء دستگاه‌های برش لیزر فلزات می‌باشد که با استفاده از فناوری برش از طریق منبع تغذیه یاگ عمل می‌کند.
دستگاه برش لیزری یاگ به آسانی و بال دقت بسیار انواع مختلف فلزات را برش می‌دهد.
ویژگی های این دستگاه بدین شرح می باشد:
_ به کار گیری تکنولوژی یاگ.
_ دارای قدرت اجرای 500 واتی.
_ دارای ساختمان و بوفه مستحکم، قوی و مقاوم.
_ دارای ریل قوی و بدون انحراف
_ سایز میز کار 130 در 250
_ دارای چیلر صنعتی قدرتمند
_ سرعت بالا ( 100 برابر برش دستی فلزات )
_ ناحیه حرارتی در این دستگاه برای جلوگیری از تغییر شکل ظاهری کار برش کوچک است.
_ صرفه‌جویی در مصرف انرژی، ماندگاری بالای قطعات
_ ثبات در عملکرد و تولیدات مستمر
_ قابلیت برش انواع فولادهای کربنی، آلومینیوم، آلومینیوم های آلیاژی، ورق مس و دیگر فلزات و…
موارد استفاده از دستگاه‌های برش لیزر فلزات:
_ساخت سازه‌های محکم و بزرگ فلزی
_صنایع کشتی‌سازی
_صنعت مبلمان
_صنعت خودروسازی
_ساخت سازه‌ها و عرشه‌های فولادی
_برش وسایل فلزی در تمامی صنایع
_صنایع ریلی
_تولید ماشین‌آلات و تجهیزات برقی
_ساخت کابین آسانسور، لوازم‌خانگی، آشپزخانه و کالاهای بهداشتی
_اکسسوری و زیور آلات
_ صنعت هواپیمایی
_تبلیغات
_تابلو های دکوراتیو و دکوراسیون داخلی
_کمک به ساخت نظم‌دهنده‌های کابل (سینی کابل) و…
انواع روش‌های برش لیزری:
برش تبخیری
در این روش با تاباندن حرارت پرتو متمرکز شده، بر روی ماده ورد نظر، دمای آن را به نقطه‌ی جوش می‌رسانند. در نتیجه ماده تبخیر شده و برش یا حفره ایجاد میشود.
توجه داشته باشید که این نوع برش لیزری برای برش موادی استفاده میشود که ذوب نمی‌شوند. این مواد می‌توانند شامل: چوب، کربن، پلاستیک‌های ترموست و…
برش ذوبی به همراه دمیدن گاز پرفشار
در روش برش ذوبی به همراه دمیدن گاز پرفشار ابتدا پرتوی لیزر بر روی ماده مورد نظر تابانده میشود، تا ماده در نقطه مورد هدف به دمای نقطه ذوب برسد. بعد از رسیدن به دمای ذوب بلافاصله با استفاده از جریان پرفشار یک گاز( که معمولا هوا می‌باشد) به نقطه‌ی مورد نظر ضربه ای وارد میشود و مواد ذوب شده از روی جسم مورد نظر دور می‌شوند.
توجه داشته باشید که در این روش نیازی به بالا بردن دما به اندازه‌ای بیشتر از نقطه‌ی ذوب ماده نیست. این امر خود با داشتن جنبه‌های مثبت مانند کاهش مصرف انرژی و به دنبال آن کاهش هزینه‌ها بسیاری کاربردی عمل می‌کند.
برش ذوبی به همراه دمیدن گاز پرفشار عموما برای برش فلزات مورد استفاده قرار می‌گیرد.
برش با ایجاد شکاف به وسیله تنش‌های حرارتی
این روش بیشتر برای مواد ترد وشکننده مانند شیشه به کار می‌رود. به طور کلی مواد ترد به شکستگی حرارتی حساس می‌باشند. اشعه لیزر بر روی سطح ماده متمرکز شده و باعث ایجاد حرارت موضعی و انبساط حرارتی میشود. این عمل باعث ایجاد شکاف در ماده مورد نظر میشود. در نتیجه با حرکت دادن پرتو می‌توان آن را هدایت کرد تا برش مد نظر اتفاق بیفتد.
برش با سوزاندن
این روش با رعایت استانداردها به وسیله سوزاندن ماده انجام می‌گیرد.
برش سرد
فرآیندی که در آن بدون ایجاد حرارت، می‌توان فلز را به اندازه دلخواه برش داد.
با ما در ارتباط باشید:برای سفارش انواع صنایع و تجهیزاتی که توسط دستگاه‌های برش لیزری طراحی و اجرا می‌شوند،با ما در گروه صنعتی هنری لیزر قائم در تماس باشید.
تیم ما تمامی سفارشات شما را در منطقه پامنار و سایر مناطق تهران و شهرستان‌های مختلف ایران با قیمت مناسب و کیفیت بالا طراحی و اجرا می‌کنیم.
