طرز کار دستگاه برش لیزر یکی از مواردی است که فکر کسانی که قصد کار یا ثبت سفارش در این حرفه را دارند به خود مشغول می‌کند.
به طور کلی دستگاه برش لیزر یک فناوری پیشرفته است که با استفاده از اصول فیزیکی لیزر، قادر است مواد را با دقت و کیفیت بالا برش و حکاکی کند. در این مقاله، ما به بررسی دستگاه برش لیزر و طرز کار دستگاه برش لیزر و کاربردهای آن می‌پردازیم
دستگاه برش لیزر
دستگاه برش لیزر یک ابزار صنعتی است که از تکنولوژی لیزر برای برش و بریدن مواد استفاده می‌کند. این دستگاه با استفاده از نور لیزر بسیار قدرتمند، قادر است مواد را با دقت بالا و بدون نیاز به قطعات مکانیکی سنتی برش دهد.
برش لیزر در صنایع مختلفی مانند صنعت فلزات، صنایع چوب، صنایع پلاستیک، صنایع الکترونیکی و … مورد استفاده قرار می‌گیرد. مزیت اصلی برش لیزر نسبت به روش‌های سنتی برش، شامل دقت بالا، سرعت برش بیشتر، کاهش ضایعات مواد و قابلیت برش اشکال پیچیده و دقیق است.
در دستگاه برش لیزر، یک منبع نوری لیزر (مانند لیزر CO2 یا لیزر الیاف) بر روی ماده هدف متمرکز می‌شود سپس نور لیزر با اعمال توان و انرژی بالا، باعث بخش‌بندی و برش ماده می‌شود. سرعت برش و نوع لیزر مورد استفاده، بسته به نوع ماده و ضخامت آن متفاوت است.
دستگاه برش لیزر قابلیت برش موادی از جمله فلزات (مانند فولاد، آلومینیوم، مس و استیل)، چوب، پلاستیک، مقوا، چرم، پارچه و شیشه را دارد. همچنین، با توجه به توان و نوع لیزر استفاده شده، می‌توان بر روی سطوح سه‌بعدی نیز برش انجام داد.
در کل، دستگاه برش لیزر به عنوان یک ابزار پرکاربرد در صنعت و تولید، به دلیل دقت، سرعت و کارایی بالا، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
طرز کار دستگاه برش لیزر
دستگاه برش لیزر بر اساس اصول فیزیکی نور لیزر عمل می‌کند. در اینجا یک توضیح کلی از نحوه عملکرد این دستگاه ارائه می‌شود:
-
تولید لیزر:
در ابتدا، منبع لیزر در دستگاه فعال می‌شود. این منبع لیزر ممکن است از انواع مختلفی مانند لیزرهای CO2، فیبر نوری یا دایودهای نوری استفاده کند. این منبع لیزر نورهای لیزری با خاصیت‌های خاصی مانند موج دقیق، قدرت بالا و کیفیت بالا تولید می‌کند.
نوع منبع لیزری که در دستگاه برش لیزر استفاده می‌شود، معمولاً بسته به نوع برش و نوع ماده‌ای که باید برش داده شود، متفاوت است. در زیر به برخی از نوع رایج منابع لیزری استفاده شده در دستگاه برش لیزر اشاره می‌کنم:
- لیزرهای CO2: لیزرهای CO2 از گاز کربن دی‌اکسید (CO2) به عنوان ماده فعال استفاده می‌کنند. این نوع لیزرها برای برش و حکاکی موادی مانند فلزات، چوب، پلاستیک، کاغذ و پارچه مورد استفاده قرار می‌گیرند. لیزرهای CO2 دارای طول موج 10.6 میکرومتر هستند.
- لیزرهای فیبر نوری: لیزرهای فیبر نوری از یک الیاف نوری برای تولید نور لیزر استفاده می‌کنند. این نوع لیزرها دارای قدرت بالا، دقت بالا و کارایی بالا هستند. طول موج استفاده شده در لیزرهای فیبر نوری معمولاً حوالی 1 میکرومتر است و برای برش و حکاکی فلزات و مواد دیگر استفاده می‌شوند.
- لیزرهای دایود: لیزرهای دایود از مجموعه دیودهای نوری برای تولید نور لیزر استفاده می‌کنند. این نوع لیزرها دارای اندازه کوچک، هزینه کمتر و مصرف انرژی کمتری هستند. طول موج استفاده شده در لیزرهای دایود معمولاً بین 800 تا 1000 نانومتر است. لیزرهای دایود برای برش و حکاکی موادی مانند فلزات، پلاستیک و چوب استفاده می‌شوند.
-
تقویت لیزر:
نور لیزر تولید شده توسط منبع لیزر به وسیله یک سیستم تقویت کننده تقویت می‌شود. در این مرحله، انرژی نور لیزر افزایش می‌یابد تا بتواند بر روی ماده مورد نظر تاثیر بگذارد.
-
فرستادن لیزر به سیستم برش:
پس از تقویت، نور لیزر به سیستم برش هدایت می‌شود. سیستم برش شامل عناصری مانند شیشه‌ها، آینه‌ها و لنزها است که نور لیزر را هدایت و کنترل می‌کنند. این عناصر از طریق تغییر جهت نور و تمرکز آن روی نقطه‌های مختلف، برش مورد نظر را انجام می‌دهند.
-
برش ماده:
نور لیزر پس از عبور از سیستم برش، بر روی ماده هدف تمرکز می‌شود. با تمرکز بالای نور لیزر در یک نقطه کوچک، انرژی بالا به ماده انتقال می‌یابد و باعث برش آن می‌شود. ماده تحت تأثیر حرارت نور لیزر آب می‌شود و به صورت بخار یا بخشی از ماده جامد می‌شود و از بین می‌رود.
-
کنترل حرکت و برش:
برای برش ماده به شکل و ابعاد مورد نظر، دستگاه برش لیزر با کمک سیستم‌های کنترلی، ماده را در محل مورد نظر قرار می‌دهد و به طور دقیق حرکت می‌دهد. این کنترل حرکت می‌تواند به صورت دستی توسط اپراتور یا به صورت خودکار با استفاده از نرم‌افزارهای کنترلی صورت گیرد.
به طور کلی، دستگاه برش لیزر با استفاده از انرژی نور لیزر، به ماده مورد نظر اعمال می‌شود وموجب برش دقیق و کنترل شده آن می‌شود. این دستگاه در صنایع مختلف مانند فلزکاری، چوب‌کاری، پلاستیک‌کاری و صنایع دیگر استفاده می‌شود.
ویژگی‌های دستگاه برش لیزر
-
دقت بالا:
دستگاه برش لیزر قادر است برش‌های بسیار دقیق را انجام دهد. با استفاده از تکنولوژی لیزر، امکان کنترل دقیق نور و تمرکز آن بر روی ماده وجود دارد، که منجر به برش‌های بسیار دقیق و ظریف می‌شود. این دقت بالا، برای برش اشکال پیچیده و دقیق، قطعات مینیاتوری و نیازمندی‌های صنایع الکترونیکی بسیار حائز اهمیت است.
-
سرعت برش بالا:
برخلاف روش‌های سنتی برش، دستگاه برش لیزر قادر است با سرعت بسیار بالا عمل کند. نور لیزر به سرعت بالا در امتداد مسیر برش حرکت می‌کند و ماده را برش می‌دهد. این امر منجر به افزایش تولید و بهبود بهره‌وری در فرآیندهای تولید می‌شود.
-
قابلیت برش مواد مختلف:
دستگاه برش لیزر می‌تواند بر روی انواع مواد مختلف اعمال شود. از جمله فلزات مانند فولاد، آلومینیوم، مس و استیل، چوب، پلاستیک، مقوا، چرم، پارچه و شیشه. با توجه به نوع لیزر و پارامترهای تنظیم شده، می‌توان بر روی مواد با ضخامت‌های مختلف برش انجام داد.
-
برش اشکال پیچیده:
دستگاه برش لیزر امکان برش اشکال پیچیده و دقیق را فراهم می‌کند. با استفاده از نور لیزر، می‌توان قطعاتی با ساختارها و طرح‌های پیچیده را برش داد. این ویژگی به خصوص در صنایعی مانند طراحی صنعتی، جواهرسازی، تولید لوازم الکترونیکی و مدل‌سازی سه‌بعدی بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد.
-
کاهش ضایعات مواد:
در دستگاه برش لیزر، ضایعات مواد به حداقل می‌رسد. با استفاده از برش لیزر، برشی ایجاد می‌شود که باعث کاهش ضایعات و افزایش بهره‌وری در فرآیندهای تولید می‌شود. این امر منجر به صرفه‌جویی در مصرف مواد و کاهش هزینه‌ها می‌شود.
-
اتوماسیون و دقت تکرار:
دستگاه برش لیزر قابلیت اتوماسیون بالا را داراست. با استفاده از نرم‌افزارهای کنترلی پیشرفته، می‌توان الگوها و طرح‌ها را به دستگاه ارسال کرده و عملیات برش را به طور خودکار انجام داد. همچنین، دقت تکرار در برش لیزر بسیار بالا است، به این معنی که در هر برش تکراری، نتیجه مشابهی به دست می‌آید، که در برخی صنایع بسیار حائز اهمیت است.
-
کاربردهای گسترده:
دستگاه برش لیزر در صنایع مختلفی استفاده می‌شود. از جمله صنایع فلزی (تولید قطعات خودرو، لوله‌ها، قطعات صنعتی)، صنعت چوب (مبلمان، درب و پنجره، صنایع تزئینی)، صنعت پلاستیک (تولید قطعات پلاستیکی، بسته‌بندی)، صنعت الکترونیک (تولید برد‌های مدار چاپی، قطعات الکترونیکی) و صنعت جواهرسازی (ساخت جواهرات و زیورآلات) بهره‌برداری می‌شود.
اجزای دستگاه برش لیزر
دستگاه برش لیزر معمولاً از اجزای مختلفی تشکیل شده است، که هر کدام نقش و وظیفه‌ی خاص در عملکرد دستگاه دارند. در زیر به برخی از اجزای مهم دستگاه برش لیزر اشاره می‌کنم:
-
منبع لیزر:
این اجزا مسئول تولید نور لیزری با خاصیت‌های مورد نیاز برای برش ماده هستند. نوع منبع لیزری ممکن است بسته به نوع برش و مواد مورد استفاده، از جمله لیزرهای CO2، فیبر نوری یا دایودهای نوری باشد.
-
سیستم تقویت:
این سیستم مسئول افزایش قدرت نور لیزر تولید شده توسط منبع لیزر است. به این صورت، انرژی نور لیزر افزایش می‌یابد تا بتواند بر روی ماده مورد نظر تأثیر بگذارد.
-
سیستم هدایت نور:
این سیستم شامل عناصری مانند شیشه‌ها، آینه‌ها، پریزم‌ها و لنزها است که نور لیزر را هدایت و کنترل می‌کنند. این عناصر برای تغییر جهت نور و تمرکز آن بر روی نقاط خاص برش استفاده می‌شوند.
-
میزهای کار:
دستگاه برش لیزر معمولاً شامل یک یا چند میز کار است که بر روی آن‌ها ماده مورد برش قرار می‌گیرد. این میزها می‌توانند حرکت کنند تا ماده به طور دقیق در محل مورد نظر قرار بگیرد و برش انجام شود.
-
سیستم کنترل:
این سیستم شامل نرم‌افزارها و سخت‌افزارهای کنترلی است که برای کنترل حرکت میزهای کار و دیگر اجزای دستگاه برش لیزر استفاده می‌شود. این سیستم کنترل می‌تواند به صورت دستی توسط اپراتور یا به صورت خودکار باشد.
-
سیستم خنک‌کننده:
در دستگاه برش لیزر، سیستمی برای خنک‌کردن منابع لیزر و سایر قطعات گرمایی استفاده می‌شود. این سیستم معمولاً شامل پمپ‌های آب، رادیاتورها و سیستم‌های خنک‌کننده دیگر است.
همچنین، دستگاه برش لیزر ممکن است شامل سایر اجزا و لوازم جانبی مانند سیستم‌های امنیتی، سیستم‌های جمع‌آوری دود و پوشش‌های محافظ باشد.
سوالات متداول در مورد طرز کار دستگاه برش لیزر
۱. چگونه دستگاه برش لیزر نور لیزر را تولید می‌کند؟
دستگاه برش لیزر از یک منبع لیزر به عنوان منبع نور استفاده می‌کند. این منبع لیزر می‌تواند لیزرهای CO2، لیزرهای فیبر نوری یا لیزرهای دایود باشد. هنگامی که برق به منبع لیزر اعمال می‌شود، انرژی جذب شده توسط ماده فعال در منبع لیزر، موجب ایجاد امواج نوری که به صورت لیزری هستند، می‌شود. این نور لیزری سپس از طریق سیستم هدایت نور به محل برش هدایت می‌شود.
۲. چگونه دستگاه برش لیزر ماده را برش می‌دهد؟
وقتی نور لیزر به محل برش هدایت می‌شود، انرژی نور توسط ماده هدف (مانند فلز، چوب، پلاستیک و…) جذب می‌شود. این انرژی لیزر، موجب گرم شدن و ذوب شدن ماده در نقطه برش می‌شود. در همین حین، سیستم کنترل دستگاه برش لیزر میز کار را به طور دقیق حرکت می‌دهد تا الگوی برش مورد نظر بر روی ماده ایجاد شود. در نهایت، ماده برش داده شده با استفاده از نور لیزر جدا می‌شود و قطعه نهایی حاصل می‌شود.
۳. آیا دستگاه برش لیزر برای همه مواد مناسب است؟
دستگاه برش لیزر برای برش مواد مختلف استفاده می‌شود، از جمله فلزات، چوب، پلاستیک، کاغذ، پارچه و… . با این حال، برای هر نوع ماده خاصی، منبع لیزر و تنظیمات دستگاه باید متناسب با خواص و خواسته‌های ماده مورد نظر باشد. مثلاً برای برش فلزات، ممکن است از لیزرهای CO2 با قدرت بالا استفاده شود، در حالی که برای برش چوب ممکن است از لیزرهای فیبر نوری استفاده شود. همچنین، ویژگی‌های ماده مانند ضخامت، نوع دستگاه برش لیزر از یک منبع لیزر برای تولید نور لیزر استفاده می‌کند. نوع منبع لیزری که در دستگاه برش لیزر استفاده می‌شود، معمولاً بسته به نوع برش و نوع ماده‌ای که باید برش داده شود، متفاوت است.
چه ویژگی‌هایی در انتخاب منبع لیزری برای برش مواد باید در نظر گرفت؟
_قدرت لیزر:
قدرت لیزر میزان انرژی نوری است که توسط منبع لیزر تولید می‌شود. قدرت بالای لیزر می‌تواند باعث برش سریعتر و عمیق‌تر مواد شود. با افزایش قدرت لیزر، معمولاً سرعت برش افزایش می‌یابد. اما باید توجه داشت که با افزایش قدرت لیزر، نیاز به تجهیزات ایمنی بیشتر نیز افزایش می‌یابد.
_ طول موج لیزر:
طول موج لیزر مربوط به طول موج نور تولید شده توسط منبع لیزر است. انتخاب طول موج صحیح بسته به خواص ماده‌ای که باید برش داده شود، بسیار مهم است. برخی از مواد به طور خاص به طول موج خاصی حساس هستند و با جذب بهتر نور لیزری با طول موج مشخص، برش بهتری ایجاد می‌شود.
_ حالت نور لیزر:
حالت نور لیزر به شکل نور تولید شده توسط منبع لیزر اشاره دارد. برخی از منابع لیزری حالت نور لیزری متمرکز و موازی را تولید می‌کنند که برای برش دقیق و دقیق‌تر مواد مناسب هستند.
_ کیفیت پرتو لیزر:
کیفیت پرتو لیزر مربوط به ویژگی‌های پرتوی لیزر است که بر برش مواد تاثیر می‌گذارد. پرتوی لیزر با کیفیت بالا باید دارای تمرکز بالا، انحراف کم و عدم انتشار باشد تا بتواند برش دقیق و با کیفیت را ایجاد کند.
_ قابلیت تنظیم قدرت لیزر:
برخی از دستگاه‌های برش لیزر قابلیت تنظیم قدرت لیزر را دارند. این امکان به کاربر اجازه می‌دهد تا قدرت لیزر را بر اساس نوع و ضخامت ماده تنظیم کند و بتواند بهترین نتایج برش را به دست آورد.
_ هزینه و نیاز به نگهداری:
هزینه خرید و نگهداری منبع لیزری نیز در انتخاب دستگاه برش لیزر مهم است. همچنین، عمر مفید منبع لیزری و هزینه تعمیرات و جایگاه تکمیل شدن قطعات آن نیز باید در نظر گرفته شود.
نتیجه‌گیری
دستگاه برش لیزر یکی از فناوری‌های پیشرفته است که در طیف گسترده‌ای از صنایع و کاربردها استفاده می‌شود. این دستگاه با استفاده از اصول فیزیکی لیزر، قادر است مواد را با دقت و کیفیت بالا برش و حکاکی کند. عمده مزیت برش لیزر نسبت به روش‌های سنتی، شامل دقت بالا، سرعت برش بالا، عدم نیاز به تماس مستقیم با ماده و قابلیت برش مواد مختلف با ضخامت‌ها و خواص متنوع است.
