پروسه‌ی برش لیزری فلزات چیست؟


لیزر شکل کاملاً جدیدی از انرژی را ارائه می‌دهد که در صنعت، داروسازی و ارتباطات کاربرد دارد. پرتوهای لیزر که قادر به گرم کردن، ذوب کردن و حتی بخار دادن مواد هستند، به‌عنوان زمینه‌ای ایده‌آل برای هدایت کنترل‌شده‌ی انرژی شدید شناخته می‌شوند. تاکنون محبوب‌ترین استفاده از لیزر در برش بوده‌است. پروسه برش لیزری فرآیندی است که در آن با استفاده از لیزر، مواد مختلفی را به‌منظور کاربردهای صنعتی و هنری برش می‌دهند که در این مطلب به تشریح این فرآیند پرداخته می‌شود.

فرآیند برش لیزری فلزات

فرآیند برش لیزری فلزات

طیف گسترده ای از مواد مانند چوب، سنگ‌های قیمتی همچون الماس، تیتانیوم، فولاد، فلزات بازتابنده، شیشه، پلاستیک، سیلیکون و غیره را با هر ضخامتی که باشند، می‌توان با لیزر برش داد، بر روی آن‌ها حکاکی کرد و یا حفره ایجاد نمود. این فرایند با تمرکز پرتوی لیزر روی نقاطی که برش باید بر روی آن‌ها صورت گیرد، این کار را انجام و یک خروجی دقیق و صاف ارائه می‌دهد به این صورت که در ابتدا، با پرتوی لیزر سوراخ‌هایی در محل برش ایجاد می‌کنند، و سپس پرتو در امتداد سوراخ‌ها ادامه می‌یابد. لیزر در اصل ماده‌ای را که از آن عبور داده می‌شود ذوب می‌کند، بنابراین بیشتر شبیه ذوب است تا برش. پرتوها می‌توانند به‌شکل پالس یا موج پیوسته برای برش لیزری فلزات استفاده شوند. هر پالس برای مدت کوتاهی پرتوی لیزر را روی محل برش اعمال می‌کند درحالی‌که لیزر موجی به‌طور مداوم این کار را انجام می‌دهد. بسته به فلزی که با آن کار می‌کنید می‌توانید شدت پرتو، طول و خروجی گرما را کنترل کنید و همچنین می‌توانید از یک آینه یا لنز مخصوص برای تمرکز بیشتر پرتو لیزر استفاده نمایید. به‌لطف این امکانات فرآیند برش بسیار تحت کنترل درمی‌آید تا جایی که می‌توان شکاف‌هایی با ظرافت ۰.۱ میلی‌متر را نیز به کمک برش لیزری ایجاد نمود.

در برش لیزری فلزات از پرتوی پرتوان لیزر استفاده می‌شود که به‌صورت اپتیک و با کنترل عددی کامپیوتری (CNC) به سمت مواد هدایت می‌گرد. به‌طور معمول، این فرآیند از یک سیستم کنترل حرکت برای دنبال کردن کد CNC از الگویی که قرار است بر روی مواد برش داده شود استفاده می‌کند. پرتوی لیزر مورد استفاده با تحریک اشعه‌های لیزر از طریق تخلیه‌های الکتریکی یا لامپ‌های داخل یک ظرف بسته ایجاد می‌شود. اشعه‌ها با انعکاس داخلی از طریق آینه تقویت می‌شوند تا جریانی از نور تک رنگ منسجم ایجاد شود. این نور توسط آینه‌ها یا فیبر نوری که پرتو را از طریق یک لنز هدایت می‌کند، در منطقه‌ی کار متمرکز می‌گردد. در مواردی که لازم است فرآیند برش از نقطه‌ای غیر از لبه‌های ورق فلزی آغاز شود، از عمل سوراخ‌کاری استفاده می‌شود که به‌موجب آن یک لیزر پالسی با قدرت بالا در مواد سوراخ ایجاد می‌کند، به‌عنوان مثال با ۵ پالس ۵ ثانیه‌ای می‌توان در یک ورق فولاد ضد زنگ ضخیم (۱۳ میلی متری) را سوراخ ایجاد نمود.

برش لیزری فلزات

به‌طور کلی از گازهایی همچون اکسیژن، نیتروژن، و غیره برای کمک به پروسه برش لیزری فلزات استفاده می‌شود. سه نوع عمده‌ی برش لیزری شامل برش همجوشی، برش شعله و برش از راه دور است که نحوه‌ی عملکرد هر یک را در ادامه توضیح می‌دهیم:

  • برش همجوشی:

  • طی فرآیند برش همجوشی از گازی بی‌اثر (به‌طور معمول ازت) برای دفع مواد مذاب از داخل پوسته استفاده می‌شود. گاز نیتروژن با ماده‌ی مذاب واکنش نمی‌دهد و بنابراین به انرژی ورودی کمک نمی‌کند.

  • برش شعله‌ای:

  • طی فرآیند برش شعله‌ای از اکسیژن به‌عنوان گاز کمکی استفاده می‌شود. علاوه بر اعمال نیروی مکانیکی بر روی ماده مذاب، اکسژن یک واکنش گرمازا ایجاد می‌کند که انرژی ورودی به فرآیند را افزایش می‌دهد.
  • برش از راه دور:

  • طی فرآیند برش از راه دور، مواد توسط پرتوی لیزر با شدت بالا تا حدی تبخیر (ذوب) و ورق‌های نازک بدون گاز کمکی برش داده می‌شوند.

 

حذف بقایا و خنک‌سازی در پروسه برش لیزری فلزات

در فرآیند برش لیزری با کمک گاز اکسیژن جریان از یک مخلوط گازی عبور می‌کند. نوع جریان گاز عاملی تاثیرگذار در عملکرد لیزر است. انواع متداول لیزر اکسیژن شامل جریان محوری سریع، جریان محوری آهسته، جریان عرضی و دال است. جریان محوری سریع از مخلوطی از دی‌اکسیدکربن، هلیم و نیتروژن با سرعت زیاد توسط توربین یا دمنده استفاده می‌کند. لیزرهای جریان عرضی از یک دمنده‌ی ساده برای گردش مخلوط گاز با سرعت کمتر استفاده می‌کنند، در حالی که تشدیدکننده‌های اسلب یا انتشار از یک میدان گاز استاتیک استفاده می‌کنند که نیازی به فشار و ظروف شیشه‌ای ندارد. بسته به اندازه و پیکربندی سیستم، از روش‌های مختلفی برای خنک کردن ژنراتور لیزر و اپتیک خارجی استفاده می‌شود. گرمای پسماند می‌تواند مستقیماً به هوا منتقل شود، اما معمولاً از ماده‌ی خنک‌کننده استفاده می‌شود. آب یک خنک‌کننده‌ی پراستفاده است که اغلب از طریق سیستم انتقال حرارت یا چیلر پخش می‌شود. یک نمونه از پردازش لیزر با آب خنک، سیستم میکروجت لیزر است که یک پرتوی لیزر پالسی را با یک جت آب کم‌فشار جفت می‌کند تا پرتو را به همان روش فیبر نوری هدایت کند. آب باعث حذف بقایا و خنک‌سازی مواد می‌شود. لیزرهای الیافی نیز برای این منظور در صنعت برش لیزری فلزات محبوبیت زیادی پیدا کرده‌اند. این فناوری به جای استفاده از مایع یا گاز از یک ماده‌ی افزودنی جامد استفاده می‌کند. لیزر در الیاف شیشه تقویت می‌شود تا پرتوی بسیار کوچکتری از آنچه که با تکنیک‌های اکسیژن به‌ دست می‌آید، تولید شود که برای برش فلزات بازتابنده بسیار مناسب است.

حذف بقایا و خنک‌سازی در فرآیند برش لیزری فلزات

جمع‌بندی

در پروسه برش لیزری فلزات با متمرکز نمودن پرتوهای لیزر به‌شکل پالس یا موج بر روی بخش‌هایی از ورق فلزی که برای برش در نظر گرفته شده‌اند، فلز مورد نظر ذوب و به‌صورتی بسیار تمیز و باکیفیت برش داده می‌شود. فرآیند برش به شیوه‌های برش همجوشی، برش شعله‌ای و برش از راه دور انجام می‌شود که در هر کدام از آب، گاز یا مواد جامد متفاوتی برای حذف اضافات فلز و خنک نمودن کار استفاده می‌گردد.

بدون دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

Call Now Button
X
شروع گفتگو
شروع گفتگو در واتساپ
کارشناس فروش
سلام
چطور میتونم کمکتون کنم؟