برش لیزری چیست؟

مقدمه

زمانی لیزرها چیزی بیش از رویاهای علمی تخیلی نبودند. در 60 سال گذشته، ما از تفنگ ­های پرتوهای کیهانی خیالی به استفاده استراتژیک از قدرت نور گذر کرده­ ایم. امروزه، لیزرها در همه جا وجود دارند؛ در تجهیزات جراحی ظریف، خوانشگران نوری و همینطور در توانایی فزاینده­ای برای تولید. وجه مشترک همه ­ی آن­ها توانایی انجام کارشان با دقتی باورنکردنی است که به وسیله ­ی یک بازوی ثابت یا یک برنامه ­ی کنترل شده توسط کامپیوتر هدایت می ­شود.

لیزر چیست؟

لیزر مخفف عبارت Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation (تقویت نور با انتشار تحریک شده­ ی تشعشع) است. اساسا، لیزرها با برانگیختن اتم ­های عناصر خاص در یک محیط کنترل شده کار می­ کنند. الکترون‌های موجود در آن اتم‌ها موقعیت‌های خود را در مدار خود به دور هسته به سمت مسیر پرانرژی‌تری تغییر داده و هنگامی که به موقعیت «خانه» خود برمی‌گردند، جریانی از انرژی نوری منسجم را آزاد می‌نمایند؛ به این معنی که نور همان طول موج بوده و کاملا در فاز اولیه است. انرژی شامل فوتون­ هایی است که از طریق یک عدسی هدایت می شوند. در آنجا، آن­ها در یک جریان واحد متمرکز شده و قدرتشان قابل توجه خواهد بود.

ما از هر دو دستگاه برش لیزر CO₂ و فیبر برای تولید قطعات ورقکاری استفاده می­ کنیم. این فناوری نقش مهمی در قابلیت انعطاف­ پذیری ورقکاری ما دارد.

دو پارامتر بر توانایی برش لیزر موثر است: قدرت لیزر (که بر حسب کیلووات یا kW اندازه‌گیری می‌شود) و توانایی آن برای هر چه بیشتر متمرکز ساختن پرتو. برای طراحان، ضروری است که بدانند لیزر، مانند هر ابزار برشی دیگری، دارای عرضی است که به آن پهنای لیزر می‌گویند. در حالی که جبران آن بسیار مهم است، پهنای مذکور در مقایسه با سایر فرآیندهای برش، بسیار کوچک­تر است.

مقایسه­ ی لیزر برای تولید

دو نوع لیزر در بخش تولید غالب هستند؛ دی اکسید کربن (CO₂) و فیبر (همچنین به عنوان لیزر حالت جامد شناخته می­ شود). اگرچه هر دو تقریبا در یک زمان (64-1963) اختراع شدند، CO₂ برای مدت طولانی­ تری در کاربردهای تجاری مورد استفاده قرار گرفته است. حقیقتا فیبر تا اوایل دهه­ ی 1980 وارد صحنه­ ی تولید نشد.

لیزرها یکی از دلایل اصلی این است که ما می‌توانیم قطعات را به جای چند هفته در چند روز تولید نماییم. برش‌هایی که آن­ها ایجاد می‌کنند، فوق‌العاده دقیق بوده و نیازی به پلیسه­ زدایی زیادی ندارند. هرچند پرس ­های سنبه ­ای هنوز ابزار مهمی به شمار می­روند، اما نمی­توانند به آن دقت دست یابند.

با مقایسه­ ی این دو، فیبر به طور کلی پیشرو است؛ اما انتخاب در مورد استفاده از آن اغلب بر اساس نوع و ضخامت ماده­ ای است که می­برید. فیبر روی فلزات نازک‌تر سریع‌تر عمل می­ کند. پرتوی بسیار متمرکزتر آن نیز به این لیزرها کمک می ­کند تا با سرعت بیشتری مواد بسیار بازتابنده را برش دهند. بر خلاف لیزرهای CO₂، لیزرهای فیبر هیچ قطعه­ ی متحرک یا آینه­ ای ندارند که از بین برود؛ لذا هزینه­ ی تعمیر و نگهداری کمتری را به همراه دارند. بهتر از همه، لیزرهای فیبر برای همان قدرت برش، برق کمتری مصرف می­ کنند.

شما فکر می‌کنید که تصمیم به استفاده از فیبر یک انتخاب درخشان خواهد بود؛ اما جاهایی وجود دارد که CO₂ هنوز در آن­ها تاثیرگذار است؛ مانند سرعت برش‌های مستقیم و در حال حاضر، مواد ضخیم‌تر از 0.2 اینچ (5 میلی‌متر). گفته می‌شود لیزرهای فیبر در حال قدرتمندتر شدن هستند؛ بنابراین حتی این تفاوت‌ها نیز در آینده کمتر اهمیت خواهند داشت.

جایگزین­ های برش لیزری

  پرس سنبه ­ای (تصویر بالا)، اگرچه به اندازه­ ی برش لیزری دقیق نیست، راه حلی مقیاس­پذیر برای قطعات بزرگ ورقکاری می ­باشد.

با تمام قدرت و سرعت لیزرها، شما تصور می­ کنید که آن­ها تنها راه حل هستند؛ اما رقبای قوی دیگری نیز در این زمینه وجود دارند.

فرزکاری: استفاده از تیغه فرز انگشتی برای برشکاری، روشی قدیمی به نظر می­رسد؛ اما دقت آن تا 0.0003 اینچ (0.00762 میلی­متر) بوده و نسبتا سریع است. بهترین نکته ­ای که در مورد تیغه فرزهای انگشتی وجود دارد، ایجاد لبه­ هایی با کیفیت بالا و توانایی کار با رسانه­ های سه بعدی است. نقطه ضعف فرز، زمان­بر بودن فرآیند راه ­اندازی و برنامه ­ریزی آن است.

واترجت: آب را با یک پودر ساینده ترکیب نموده، آن را با فشار بسیار زیاد از یک نازل بیرون خارج سازید. بدین ترتیب برش واترجت خواهید داشت. دقت آن به اندازه­ ی فرزکاری است؛ اما کیفیت لبه تا حدودی به دلیل انحراف جریان آب در هنگام برش دادن فلز کاهش می ­یابد.

EDM سیمی: در ماشینکاری تخلیه الکتریکی سیمی (EDM)، الکتریسیته از طریق یک سیم نازک و باردار (معمولا از جنس مس یا برنج) که باعث ایجاد جرقه بین آن و ماده ­ای است که در حال برش می­ باشد، تغذیه می­ شود. مدار با سیم دیگری در طرف مقابل فلز شما تکمیل می­گردد. جرقه به فلز نفوذ کرده، آن را با دقت می­برد و سیم دوم مدار را تکمیل می­ کند. کل فرآیند در آب دی­ الکتریک قرار می­گیرد؛ نوعی آب که الکتریسیته در آن به عنوان رسانا عمل نمی ­کند؛ لذا در جهت خنک­ کاری سطح برش در حالی که مسیر جریان الکتریکی بین سیم و فلز را محدود نموده، عمل می ­نماید. این امر یک فرآیند آهسته است؛ اما کم بودن سرعت، با دقت 0.0001 اینچ (0.00254 میلی­متر) جبران می ­شود. یک محدودیت مهم: EDM سیمی مستلزم آن است که فلزی که قطعه­ ی شما از آن ساخته شده، رسانای الکتریکی باشد وگرنه آن را برش نخواهد داد.

پرس سنبه ­ای: این فرآیند همان کاری را که شما تصور می­ کنید، انجام می­ دهد. یک پرس به فلز شما ضربه می­زند تا فرم مورد نظر را ایجاد نماید. برخی از ویژگی­ های مهم این فرآیند، دقت و کیفیت لبه­ ی آن است. مطمئنا قطعه­ ی شما نیاز به پلیسیه­ گیری خواهد داشت. همچنین اگر فلزات شکننده یا سخت­کاری شده باشند، نمی‌توانید از آن استفاده کنید؛ زیرا در حین فرآیند پرس، قطعه می­ شکند. از جنبه­ ی مثبت، اگرچه تنظیم و برنامه‌ریزی یک پرس سنبه ­ای زمان می‌برد، پس از این که آن را تنظیم نمودید، ساخت چندین و چند قطعه آسان خواهد بود.

خدمات برش لیزری قطعات ورقکاری

فناوری­ های ساخت آنالوگ و دیجیتال در قالب دستگاه­ های لیزر/ پانچ با یکدیگر ادغام شده ­اند. این­ها برش دقیق و قدرتمند یک لیزر فیبر را با گزینه‌های ابزار استاندارد و هندسه‌هایی ترکیب می‌کنند که به بهترین وجه توسط پرس سنبه ­ای مدیریت می‌شوند. اجزایی مانند انواع قطعات شیاردار، فلنج ­ها و موارد دیگر را می­توان به سرعت با برش لیزری، بدون ایجاد پلیسیه در لبه ­ها و با استفاده از یک ابزار واحد برای برش و شکل­ دهی ساخت.

افزودن لیزر به تولید، ابزاری مطمئن، سریع و دقیق را برای برش قطعات ورقکاری اضافه نموده است. قدرت لیزر­ها همراه با توانایی برای تبدیل آرام نیروی برش خشن در خطوط مستقیم به دقت و ظرافت ایجاد منحنی­ های ملایم، آن­ها را به ابزاری ضروری در جعبه ابزار ماشین ­آلات و مزیتی برای طراحان قطعات پیچیده تبدیل می ­نماید.

در مجموعه 3DHUB، خدمات ساخت قطعات ورقکاری ما برای سرعت بالا طراحی شده است. بسته به هندسه و جنس، قطعات با پرس سنبه ­ای، لیزر فیبر یا لیزر CO₂ برش داده می ­شوند. برای قطعات ساده تر، پرس سنبه ­ای معمولا کارآمدترین و مقرون به صرفه­ ترین راه حل است. قطعات ورقکاری دارای اجزای ظریف­تر و پیچیده ­تر با لیزر CNC برش داده می­ شوند. لیزر فیبر برای برش مواد نازک‌تر و بازتابنده‌تر استفاده شده و لیزر CO₂ نیز برای مواد ضخیم‌تر در مواقعی که به قدرت بیشتری نیاز است، مناسب‌تر می­ باشد.

برای کسب مشاوره در مورد بهینه ترین روش برای برش قطعات فلزی خود می توانید با واحد مشاوره ما تماس بگیرید یا فایل خود را برای بررسی بیشتر در سایت آپلود کنید.