برش لیزری یکی از با کیفیت‌ترین روش‌ها برای برش انواع فلزات است. کیفیت بالای این روش تنها بخاطر استفاده از پرتو لیزر نیست؛ بلکه براساس ویژگی‌های دستگاه برش لیزر فلزات، متریال مورد استفاده، گاز‌های کمکی و فشار گاز کیفیت برش لیزری تغییر می‌کند

به طور کلی در فناوری برش لیزری، استفاده از گاز‌های کمکی بسیار اهمیت دارد؛ چرا که نقش مهمی در بهبود عملکرد و کیفیت برش دارد. در این فرایند از گازهای مختلفی مثل گاز نیتروژن، گاز اکسیژن، گاز آرگون و هوای فشرده یا کمپرسور هوا استفاده می‌شود که براساس ویژگی‌ها یا موارد استفاده ممکن است این گاز در فشارهای مختلف مورد استفاده قرار بگیرد. 

نقش گاز کمکی برای دستگاه برش لیزری چیست؟

• استفاده از گاز می‌تواند پلیسه را در نقطه خروجی از بین ببرد؛ در واقع از ایجاد پلیسه‌ها روی سطح قطعه کار هنگام برش جلوگیری می‌کند و برش با کیفیتی را ایجاد می‌کند.
•  گاز می‌تواند به طور موثر قطعه کار را خنک کند و گرمای ناحیه برش را کاهش دهد.
•  دمیدن گاز می‌تواند به طور موثری از ورود دود و گردوغبار به داخل لنز و آلودگی لنز جلوگیری کند؛ در این حالت از لنز محافظت شده و عمر مفید آن افزایش می‌یابد.
•  گاز کمکی که با مواد برش مطابقت دارد می‌تواند با قطعه کار واکنش نشان دهد؛ در این صورت ممکن است که اثری از احتراق ایجاد کند و سرعت برش را افزایش دهد.

گازه کمکی برای دستگاه برش لیزری ،بهبود دهنده کیفیت 

در صنعت برش لیزری، استفاده از گازهای کمکی یکی از مهم‌ترین آیتم‌ها برای برشی با‌کیفیت و ایجاد یک عملکرد بهینه به شمار می‌روند. در این صنعت از گازهای مختلفی استفاده می‌شوند؛ اما مهم‌ترین گازهای کمکی برش لیزری عبارت‌اند از: گاز اکسیژن، گاز نیتروژن، گاز آرگون و هوا فشرده شده.

اهمیت استفاده از گاز برش زمانی بیشتر مشخص می‌شود که از این گازها برای برش لیزری استفاده شود. در این حالت بخش‌های ذوب شده قطعه کار در محل برش خورده باقی می‌مانند و پس از سرد شدن مجددا به یکدیگر متصل می‌شوند؛ در اینجا گاز کمکی جلوی این اتفاق را می‌گیرد و با خارج کردن مذاب فلز مانع این اتفاق می‌شود.

انواع گاز کمکی برای دستگاه برش لیزری

• گاز نیتروژن

گاز نیتروژن با فرمول شیمیایی N2 یکی از گازهای کمکی پرکاربرد و مهم در صنعت برش لیزری است. این گاز بی‌رنگ و بی‌بو است که در حالت طبیعی به صورت (N2) وجود دارد. گاز نیتروژن معمولا در جو زمین وجود دارد و حدود 78 درصد از جو زمین را تشکیل می‌دهد. گاز نیتروژن برای مصارف مختلف از جمله در صنایع مختلف، پزشکی، غذایی، الکترونیک و … کاربرد دارد.

استفاده از گاز نیتروژن به عنوان حفاظت از مواد غذایی در بسته‌بندی، اعمال فشار در تست‌های هیدرولیک، خنک کردن در فرایندهای صنعتی و بخش‌های دیگر به کار می‌رود.

گاز نیتروژن از نظر شیمیایی غیرفعال است و به عنوان یک گاز کمکی برش، برای جلوگیری از اکسید شدن کاربرد دارد؛ این گاز می‌تواند به طور موثر از برش بدون اکسیداسیون غشای اکسیدی جلوگیری کند که در این صورت سطح برش سفید خواهد شد.

در صورت بالا بودن کیفیت سطح برش می‌توان از نیتروژن برای برش به‌عنوان گاز کمکی استفاده کرد؛ از این گاز عمدتا برای برش مواد فلزی مانند فولاد ضدزنگ، ورق فولادی آبکاری شده، برنج و آلومینیوم کاربرد دارد.

 • هوای فشرده شده 

هوای فشرده شامل اکسیژن، نیتروژن، کربن دی اکسید و دیگر گازهای موجود در هوا است که تحت فشار بالا قرار گرفته‌اند. این گازها به عنوان یک منبع ارتعاش و تفکیک مواد در فرایند برش لیزری مورد استفاده قرار می‌گیرد.

تهیه هوای فشرده و به طور مستقیم از طریق کمپرسور هوا ممکن است؛ این موضوع باعث می‌شود تا استفاده از هوای فشرده نسبت به اکسیژن و نیتروژن آسان‌تر و ارزان‌تر باشد. هوا حاوی تنها حدود 20 درصد اکسیژن بوده اما راندمان برش آن با اکسیژن قابل مقایسه نیست در حالی که ظرفیت برش هوا نزدیک به نیتروژن است و راندمان آن حتی کمی بیشتر از نیتروژن نیز است.

تنها در صورتی که رنگ سطح برش مهم نباشد، استفاده از هوای فشرده به عنوان جایگزین مناسبی برای نیتروژن به عنوان ارزان‌ترین و اقتصادی‌ترین گزینه مناسب است.

هوا توسط کمپرسور در مخزن ذخیره گاز فشرده می‌شود و پس از فیلترکردن، خنک شدن و خشک‌شدن قابل استخراج است که نیاز به هزینه کمتری نیز دارد؛ این کار عمدتا در پردازش صفحات فلزی نازک استفاده می‌شود.

برای ذوب شدن قطعه کار فلزی به گاز کمکی نیاز است که مواد مذاب را با فشار زیاد دور می‌کند و از برش قطعه کار به کمک هوا برای جلوگیری از واکنش اکسیداسیون و تشکیل اکسید فلز استفاده می‌کند؛ این کار عمدتا برای برش مواد فلزی مانند آهن، آلومینیوم، آلیاژ آلومینیوم، برنج و ورق فولادی آبکاری شده مناسب است

• اکسیژن

گاز اکسیژن با فرمول شیمیایی O2 به عنوان یکی دیگر از گازهای کمکی در فرایند برش لیزری می‌تواند اثرات مختلفی داشته باشد. به طور کلی، استفاده از گاز اکسیژن به عنوان گاز کمکی در برش لیزری باعث بهبود کیفیت برش، افزایش سرعت برش و کاهش پلیسه های مواد ذوب شده می‌شود.

گاز اکسیژن به عنوان یک گاز کمکی در فرایند برش لیزری نقش مهمی ایفا می‌کند. اکسیژن کمک می‌کند مواد ذوب شده را از محل برش پاک کند که این اتفاق باعث افزایش دقت برش می‌شود. 

• گازهای ترکیبی

در زمینه گاز کمکی برش لیزری، یکی دیگر از گازهای مهم، گازهای ترکیبی هستند که نقش مهمی ایفا می‌کنند. گازهای ترکیبی، میکسی از گاز اکسیژن و گاز نیتروژن است که هزینه‌های بالایی را به دنبال دارد.

استفاده از گاز ترکیبی برای برش آلومینیوم مزایای خاصی دارد؛ این گاز موجب برش بهتر آلومینیوم می‌شود و لبه‌های آلومینیم را بدون ایجاد اعوجاج و پلیسه خاصی نگه می‌دارد. همچنین، سرعت برش لیزر آلومینیوم با استفاده از این گاز افزایش می‌یابد. امکان خرید گاز ترکیبی در مراکز خاص نیز وجود دارد، اما این ممکن است هزینه‌ها را بیشتر کند.

تفاوت بین گازهای کمکی اکسیژن و نیتروژن

در دستگاه‌های برش لیزری فایبر استفاده از اکسیژن، هوای فشرده، نیتروژن و گازهای بی اثر از جمله گازهای کمکی رایج هستند. این گازها نقش مهمی در بهبود کیفیت برش و زمان برش قطعه کار ایفا می‌کنند.

اکسیژن و نیتروژن به عنوان گازهای کمکی پرکاربرد هستند و بسته به نوع مواد برش، ضخامت و کیفیت لبه مورد نیاز، گاز مناسب انتخاب می‌شود.

استفاده از اکسیژن به عنوان گاز کمکی برای برش فولاد نازک با دستگاه برش لیزری فایبر، انرژی کوانتومی و نوری زیادی را آزاد کرده و سرعت برش را افزایش می‌دهد. از سوی دیگر، استفاده از نیتروژن برای برش فولاد ضد زنگ یا آلومینیوم، احتراق را مهار کرده و کیفیت برش را بهبود می‌بخشد.

تفاوت بین گاز کمکی هوا فشرده و نیتروژن

• حداکثر مصرف نیتروژن برابر با 96 نیوتون بر متر مکعب است و توان ورودی بار کامل کمپرسور هوا حدود 13.5 کیلو وات است.
• هزینه استفاده از گاز نیتروژن به عنوان گاز کمکی تقریبا به ازای هر نیوتن متر مکعب معادل 170 یوان است.
• کمپرسور هوا با فشار 16 bar، می‌تواند در هر دقیقه تنها 1.27 مترمکعب را تامین کند.
• هزینه استفاده از هوا فشرده به عنوان گاز کمکی برش نسبت به نیتروژن کمتر است. به طور کلی استفاده از هوا فشرده نسبت به نیتروژن علاوه بر کیفیت مناسب برش باعث کاهش چشمگیر هزینه‌ها و افزایش سرعت کار می‌شود چرا که با هزینه تهیه دستگاه گاز نیتروژن می‌توان چند دستگاه کمپرسور هوا تهیه کرد.

نکات مهم در هنگام استفاده از گاز دستگاه برش لیزر

•  برای حفظ عملکرد درست دستگاه برش لیزر، تمیزی و نظم گازها اهمیت بسیاری دارد.
•  در هنگام استفاده از هر نوع گاز، باید به میزان و فشار درست و صحیح آن دقت کنید تا کیفیت برش بهینه و مناسب باشد.

انتخاب کردن بهترین گاز دستگاه برش لیزر

انتخاب کردن بهترین گاز برای دستگاه برش لیزر به نوع موادی که قصد دارید برش یا حکاکی کنید، بستگی دارد. بنابراین برای انتخاب گاز باید موارد مهم زیر را در نظر بگیرید:

• دقت

اگر برای برش یا حکاکی به دقت بالایی نیاز است، معمولا گازهای نادر گزینه های بهتری هستند.

• نوع ماده برش

برای برش دادن فلزات، گاز نیتروژن یا اکسیژن معمولا بهترین گزینه ها هستند. برای برش مواد غیر فلزی مثل پلاستیک و چوب، ممکن است به گازهای نادر مانند آرگون یا زنون نیاز داشته باشید.

• هزینه

همچنین هزینه و بودجه موجود می‌تواند در انتخاب گاز دستگاه برش تاثیر گذار باشد، زیرا معمولا گازهای نادر گران‌تر از سایر گازها می‌باشند.

در پایان

در زمینه گاز کمکی برش لیزری، یکی دیگر از گازهای مهم، گازهای ترکیبی هستند که نقش مهمی ایفا می‌کنند. گازهای ترکیبی، میکسی از گاز اکسیژن و گاز نیتروژن است که هزینه‌های بالایی را به دنبال دارد. استفاده از گاز ترکیبی برای برش آلومینیوم مزایای خاصی دارد؛ این گاز موجب برش بهتر آلومینیوم می‌شود و لبه‌های آلومینیم را بدون ایجاد اعوجاج و پلیسه خاصی نگه می‌دارد. همچنین، سرعت برش لیزر آلومینیوم با استفاده از این گاز افزایش می‌یابد. امکان خرید گاز ترکیبی در مراکز خاص نیز وجود دارد، اما این ممکن است هزینه‌ها را بیشتر کند.