عملکرد دستگاه برش لیزر

عملکرد دستگاه برش لیزر به این صورت است که ابتدا اشعه لیزری از هد دستگاه بر روی جسمی که قصد برش یا حکاکی آن را داریم تابیده می‌شود و سپس این پرتوی لیزری با توجه به میزان قدرتی که برای آن تعریف شده‌است قسمت مورد نظر را برش می‌دهد و در پایان قسمت‌های برش خورده با گاز فشار بالا از روی جسم برداشته شده تا سطح صاف و صیقلی قطعه اصلی باقی بماند.

دستگاه‌های تولید لیزر می‌توانند انواع مختلفی از لیزر را ایجاد نمایند. این لیزرها بااسامی:

•≈ لیزر گازی

•≈ لیزر شیمیایی

•≈ لیزر رادیو اکتیو

•≈ لیزر جامد

بیشترین استفاده در صنعت تنها از دو نوع لیزر گازی و لیزر جامد است. این دو نوع لیزر خود از بخش‌های مختلفی تشکیل شده‌اند.

دستگاه‌های لیزر در نوع خاص CO2 و فایبر ساخته می‌شوند که هر یک دارای مزایایی هستند؛ لیزر CO2 که به آن دستگاه برش لیزر غیرفلزات نیز می گویند، برای برش و حکاکی متریال مختلف غیر از فلزات استفاده می شود .اما لیزر فایبر که به آن دستگاه برش لیزر فلزات نیز گفته می شود تنها برای برش و حکاکی فلزات استفاده می شود.این دستگاه ها برخلاف دستگاه های CO2 به دو دسته برش و حکاکی تقسیم می شوند. یعنی دستگاه های مخصوص فلزات عمدتا یا تنها کار برش را انجام می دهند و یا تنها کار حکاکی. به دستگاه هایی که تنها کار حکاکی را انجام می دهند دستگاه های مارکینگ گفته می شود. قطعات دستگاه های مارکینگ حرکت نمی کنند و انتقال لیزر و همچنین پیاده سازی طرح روی اجسام تنها با آینه ها صورت میگیرد. آینه هایی که با تغییر زاویه لیزر را روی متریال هدایت می کنند. به همین دلیل دستگاه های مارکینگ دارای سرعت بسیار بالاتر هستند.

دستگاه های لیزر برش و حکاکی غیرفلزات برای تولید پرتو لیزر از تیوب استفاده می‌کنند. تیوب لیزر یک استوانه از جنس شیشه‌ی مهر و موم شده است. این استوانه شیشه‌ای عموماً با گاز دی اکسید کربن پر می شود.

از طریق لوله داخلی این استوانه ولتاژ بالایی به جریان درآمده و با ذرات گاز واکنش می‌دهد. این واکنش موجب افزایش انرژی آنها شده و پرتو نور تولید می‌شود.سپس پرتو نور توسط لنز که نوعی عدسی همگراست متمرکز شده و اشعه لیزر تولید می شود.

توان تیوب دستگاه نیز از اهمیت خاصی برخوردار است زیرا توسط این تیوب لیزر می‌توان هزینه تولید پرتو لیزر را کاهش داد ولی اگر از آن استفاده نشود تولید پرتو لیزر بسیار پر هزینه و سخت است. این توان قابل تغییر است که برای کار روی متریال‌های متفاوت توان این لیزر را می‌توان تغییر داد.

دستگاه برش لیزری از انواع مختلفی برخوردار است. هر کدام از این دستگاه‌ها با توجه به ویژگی‌ها، طول موج و قدرت می‌توانند برای برش و فرم‌دهی برخی از فلزات کارایی داشته باشند. به‌عنوان مثال برای برش فلزات غیرآهنی همچون آلومینیوم از دستگاه لیزر CO2 استفاده می‌شود و برای فلزات سنگینی مانند استیل و آهن از دستگاه لیزر فیبر کمک گرفته می‌شود

معرفی انواع دستگاه برش لیزری

لیزرهای Nd:YAG/Nd:YVO

این دستگاه‌ها قدرت بالایی دارند و با قیمت بالایی نیز عرضه می‌شوند. عمر آن‌ها بین 8000 تا 15000 تخمین زده می‌شود. بنابراین گزینه مقرون‌به‌صرفه‌ای برای برش لیزری نیستند.

طول موج لیزر Nd:YVO برابر با 1.064 میکرومتر بوده و می‌تواند برای کاربردهای مختلف نظامی تا پزشکی کارایی داشته باشد. این دستگاه می‌تواند برای برش لیزر فلزات روکش‌دار یا بدون روکش مورد استفاده قرار بگیرد. فرکانس خروجی این دستگاه از UV، مادون قرمز نزدیک به آبی و سبز ترکیب شده و همین موضوع عملکردهای متفاوتی را برای لیزر ایجاد می‌کند.

لیزر فیبر

لیزر فیبر طول موجی برابر با 1.064 میکرومتر دارد و کار خود را با قطر کانونی بسیار کوچک انجام می‌دهد. حداقل عمر طولانی این دستگاه‌ها حدود 25000 ساعت است و قیمت بالایی دارند. لیزر فیبر نسبت به دو نمونه دستگاه برش لیزری عمر بهینه و طولانی‌تری دارد. ضمن اینکه امکان تولید پرتوهای پایدار و قدرتمندی را دارد.

این نوع لیزرها از مدیریت بهتری نسبت به CO2 برخوردار هستند و می‌توانند برای برش لیزری استیل، آهن، علامت‌گذاری فلزات، پلاستیک، چوب، حکاکی فلز و... مورد استفاده باشند.

لیزرهای CO2

در برش لیزری CO2، جریان الکتریسیته از یک لوله با مخلوط گاز عبور می‌کند و باعث تولید پرتوهای نور می‌شود. لوله‌های گاز در هر انتها دارای آینه هستند. یکی از این آینه‌ها به شکل بازتابنده عمل می‌کند و آینه دیگر این کار را به شکل جزئی انجام می‌دهد. گاز درون لوله ترکیبی از گازهای مختلف هیدروژن، دی‌اکسید‌کربن، هلیوم و نیتروژن است. این لیزرها در محدوده مادون قرمز، نور نامرئی تولید می‌کنند.

بیشترین قدرت لیزرهای CO2 تا چندین کیلووات برای ماشین‌های صنعتی تخمین زده می‌شود. البته این موضوع استثاست. بیشتر لیزرهای معمولی CO2 قدرتی برابر با 25 تا 100 وات با طول موجی معادل 10.6 میکرومتر دارند.

این لیزرها برای موادی همچون کاغذ، چوب، پلاستیک‌های آکریلیک، پارچه، چرم و... گزینه مناسبی هستند. به کمک این لیزرها می‌توان برش لیزری ورق آلومینیوم و برخی از فلزات را نیز انجام داد. البته لیزر CO2 برای برش لیزری فلزات مناسب نیست. به طور کلی این دستگاه‌ها قابلیت برش فلزات غیرآهنی را دارند. قدرت این دستگاه نیز به کمک افزایش اکسیژن اعمال می‌شود.

مهم‌ترین اشکال دستگاه‌های برش

مهم‌ترین اشکال دستگاه‌های برش لیزر مصرف زیاد برق آن‌ها است. بازدهی لیزرهای صنعتی چیزی در حدود ۵ تا ۴۵ درصد است. مقدار قدرت مورد نیاز برای برش لیزر در یک کار به‌خصوص به نوع ماده، ضخامت، روش مورد استفاده و نرخ برش مدنظر، بستگی دارد.

کلام آخر

دستگاه برش لیزری از انواع مختلفی برخوردار است. هر کدام از این دستگاه‌ها با توجه به ویژگی‌ها، طول موج و قدرت می‌توانند برای برش و فرم‌دهی برخی از فلزات کارایی داشته باشند. به‌عنوان مثال برای برش فلزات غیرآهنی همچون آلومینیوم از دستگاه لیزر CO2 استفاده می‌شود و برای فلزات سنگینی مانند استیل و آهن از دستگاه لیزر فیبر کمک گرفته می‌شود