برش لیزری چیست؟

برش لیزری یک روش برش به اشکال خاص ورق فلز تخت و سایر مواد با استفاده از اشعه لیزر است و کاربرد های مختلفی دارند ولی نوعاً از این برش در زمینه صنعت استفاده می‌شود.برش لیزری توسط استعمال اشعه لیزر از یک خروجی قوی لیزر روی اجسامی که می‌خواهند بریده شوند انجام می‌شود. قسمتی از جسم مورد نظر که بریده می‌شود یا آب می‌شود یا می‌سوزد یا تصعید می‌شود و توسط فشار گاز از روی جسم پاک می‌شود و سر انجام سطح بریده شده با کیفیت بسیار عالی بریده می‌شود.

خدمات برش لیزر

خدمات برش لیزر در دو دسته بندی کلی خدمات برش لیزری فلزات( طلا ، نقره ، پلاتین ، استیل ، مس ، برنج ، کروم ، آلومینیوم ، آهن و …) و خدمات برش لیزر غیر فلزات(چوب ، چرم ،MDF، پارچه ، کاغذ ، مقوا ، پلکسی) دسته بندی میگردد.

مزایای برش لیزری چیست؟

سهولت دربه‌ کارگیری، کیفیت و تمیزی (عدم وجود لبه‌های اضافی در قسمت‌های برش خورده) محصول نهایی از مزایای استفاده از برش لیزری به جای برش‌های مکانیکی و سنتی است. از آنجایی که از ابتدای شروع عملیات برش تا پایان کار، پرتو لیزر به صورت مداوم و یکنواخت عمل برش را انجام می‌دهد، دقت کار افزایش می‌یابد. به خاطر هزینه های پایین تعمیر، نرخ بالای تغذیه و توانایی چند محوری لیزرها هزینه های موجود کمتر شده است و به خاطر کاربرد موثر مواد، صرفه جویی زیادی در تولید ایجاد شده است.

از آنجایی که لیزر به علت باریک بودن خط برش مجبور نیست هنگام برش قطعات مواد زیادی را بردارد (برعکس روش های برش حرارتی)، عمق مواد تأثیرپذیر با حرارت برش بسیار کم میباشد. از آنجایی که فرآیند برش لیزری به ابزارسازی زیادی نیاز ندارد، فراهم آوردن نمونه اولیه با سرعت و دقت زیاد فراهم شده است. احتمال تاب برداشتن ماده در برش لیزر بسیار کم است چون ناحیه مؤثر حرارتی در این فرایند بسیار کوچک می‌باشد. برش لیزری، برش بدون رطوبت، تولید سریع تر، مداخله اپراتور حداقل (به طوری که خطای انسانی کمتر) و هزینه های کمتر برای تولید کننده را فراهم می آورد. به طور خلاصه، برش لیزری سفارشی با سازگاری بیشتر را تولید می کند.

کاربرد های برش لیزر

۱_ برش پلکسی گلاس

پلکسی گلاس اسامی مختلفی دارد که عبارتند از: طلق،اکریلیک،پلی اکریلیک و پلکسی. این ماده به خاطر ویژگی هایی (زیبایی ، مقاومت ، سبکی و شفافیت) که دارد، در سال های اخیر در زمینه های مختلف کاربردهای متنوعی پیدا کرده است. یکی از مواردی که دستگاههای لیزر به خوبی آنرا برش می دهند پلکسی گلاس است .

۲_ برش لیزری چوب

گاهی اوقات به خصوص در حوزه های کاری هنری نیاز به برش دقیق و پیچیده چوب است که چنین کاری با ابزارهای سنتی و متعارف مقدور نیست. به همین دلیل از برش لیزر استفاده می کنند. به طور مثال برای ساخت انواع ساز های چوبی که توسط چوب های طبیعی مختلف تولید می شود. انواع جعبه برای بسته بندی و بهتر دیده شدن محصولات مختلف مانند عطر و ادکلن، جعبه های تبلیغاتی و … .ساخت زیور آلات چوبی ، ساخت انواع استند نمایشگاهی و فروشگاهی، اسباب بازی و بازی های فکری ، دکوراسیون چوبی، تندیس و … از برش لیزری استفاده میشود.

۳_ برش لاستیک و تولید انواع واشر

فرآیند برش ورقه های لاستیکی در صنایع مختلفی وجود دارد، ازجمله در تولید واشرهای آب بندی (مانند واشرهای سرسیلندر)،  برچسب های لاستیکی،روکش های لاستیکی و سایر موارد. در روش های سنتی برای برش در تیراژ بالا از قالب های فلزی استفاده می شود ولی تولید به این روش از نظر اقتصادی مقرون به صرفه نیست. طراحی و ساخت قالب نیز زمان قابل توجهی می برد. اما با استفاده از دستگاه های برش لیزری می توان به سرعت طرح اولیه را به محصول برش خورده تبدیل نمود .

۴_ برش و سوراخکاری بردهای مدار چاپ

برای برش و سوراخکاری بردهای الکترونیکی از دستگاه های مکانیکی CNC استفاده میشود. اما میتوان برای انجام کارهای مذکور نیز از دستگاه های برش و سوراخکاری لیزری استفاده نمود.

۵_ برش چرم و پارچه با لیزر

در بیشتر مواقع تولید مصنوعات پارچه ای و یا چرمی نیاز به برش های پیچیده و متعدد دارد که به روش سنتی امکان برش های پیچیده وجود ندارد،در صورتی که با استفاده از دستگاه های لیزر میتوان به راحتی طرح های پیچیده را روی پارچه و یا چرم برش داد.

۶_ برش لیزری پلاستیک

برای ساخت روکش کنترل پنل ها میتوان از دستگاه های برش لیزر برای برش ورقه ها استفاده کرد.

۷_ برش لیزری کاغذ و مقوا و همینطور فوم های ماکت سازی

برای اجرای دقیق پروژه های دانشجویی و معماری است. در صورت استفاده از قیچی، سرعت کار پایین است و نمی توان کاغذ و مقوا را به صورت ظریفی برش داد اما دستگاه‌های لیزر توانایی برش هر گونه کاغذ،مقوا و فوم را با ظرافت بالا دارد.

انواع مختلف برش لیزری چیست؟

۱-برش لیزری گازی(گاز برش)

برش لیزری گازی که اغلب با عنوان برش لیزری C02 شناخته می‌شود از ترکیب کربن دی‌اکسید و لیزر استفاده می‌کند. این لیزرها با برانگیخته کردن الکتریکی ترکیب کربن دی‌اکسید، اشعه لیزری پایدار را تولید می‌کنند. برش لیزری گازی همچنین از نیتروژن استفاده می‌کند که برای برش فلزاتی مانند استیل و آلومینیوم خوب کار می‌کند. درجه خلوص این گازها باید ۰٫۵ یا بالاتر از آن باشد.

رزوناتور بخشی از لیزر است که پرتو برش را ایجاد می کند. بسته به تولید کننده لیزر، گازی که در رزوناتور مورد استفاده قرار می گیرد ممکن است به عنوان سه بخش جداگانه تحویل داده شود که هر کدام باید یک سیستم تحویل گاز واحد داشته باشند یا تمامی این گازها ممکن است از طریق یک سیلندر وارد سیستم گردند.بر اساس تولید کننده لیزر،مقدار اندکی از کربن مونوکسید را می توان به ترکیب گازهای رزوناتور اضافه کرد. هنگامی که لیزر گازی برای اولین بار در سال ۱۹۶۴ اختراع شد برای برش فلزات به اندازه کافی قدرتمند نبود. پس از آنکه تکنولوژی تکامل بیشتری یافت توانست فلزات را نیز برش دهد، گرچه که همین حالا نیز برای برش غیر فلزات مناسب‌تر است. طول موج این روش ۱۰٫۶ میکرومتر است و در بسیاری از صنایع و پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

۲-برش لیزری کریستالی

برش لیزری کریستالی فرآیندی است که از لیزرهای ساخته شده از nd:YAG و nd:YVO استفاده می‌کند. این نوع لیزرها متعلق به گروه لیزر جامد هستند و قادرند تا برش‌های لیزری بسیار قدرتمند را انجام دهند. می‌توان هم برای برش فلزات و فلزات روکش دار و هم غیر فلزات(پلاستیک و تا حدودی سرامیک) از آن استفاده کرد. طول موج این نوع لیزرها ۱۰۶۴ نانومتر بوده است. بزرگترین مشکل دستگاه برش لیزری کریستالی این است که دارای لوازمی گران قیمت است که از دیود های تلمبه‌ای گران ساخته شده است. این دیود ها باید تقریبا بعد از ۸۰۰۰ تا حداکثر ۱۵۰۰۰ ساعت کار لیزر تعویض شوند. به عبارتی این کریستال ها دارای عمرکوتاهتری نسبت به سایر لیزر ها هستند.

۳-برش لیزری فیبری 

آخرین نوع برش لیزری، برش لیزری فیبری است. لیزر فیبری نوعی لیزر حالت جامد است که ناحیه فعال آن (هسته‌ی) فیبر نوری آغشته به عنصر های خاکی کمیاب مانند اربیم، ایتربیم، نئودیمیم، دیسپروزیوم، پرازئودیمیم، تولیم و هولمیم می‌باشد. این عناصر مربوط به تقویت کننده فیبری هستند که عمل تقویت نور را بدون نیاز به تولید پرتو لیزر انجام می‌دهند. همچنین اثرات غیر خطی در فیبرنوری مانند پراکندگی رامان القایی یا ترکیب چهارموج، می‌توانند به‌ عنوان ماده فعال برای لیزر فیبری، بهره تولید کنند. این فرآیند شباهت‌هایی را به فرآیند برش کریستالی دارد چرا که در واقع فیبر اُپتیکال نیز در رده جامدات قرار دارد و دارای طول موجی به بزرگی ۱۰۶۴ نانومتر است.

مزایای استفاده از لیزر فیبری کدامند؟

لیزر بنیادی که با عنوان ” لیزر دانه‌ ” نیز شناخته می‌شود اشعه لیزری را تولید می‌کند که توسط فایبرگلاس و دیودهای تلمبه‌ای تقویت می‌شود و در نتیجه اشعه‌ای قدرتمندتر و پایدارتر خواهیم داشت. می‌توان از این روش هم برای فلزات و هم غیر فلزات استفاده کرد و ۱۰۰ برابر قوی‌تر از دستگاه لیزر گازی است. انعطاف‌پذیری فیبر نوری به ما امکان انتقال نور را به قطعات متحرک همگراکننده می‌دهد. این مسئله برای برش لیزری، جوشکاری لیزری و خمش فلزات و پلیمرها بسیار مهم است.

خواص موجبر فیبر، اعوجاج حرارتی مسیر نوری را که به‌طور معمول منجر به تولید پرتو نوری با محدودیت پراکندگی محدود می‌شود، کاهش داده یا از بین می‌برد و پرتوی کیفیت بالا ایجاد می‌کند. بزرگترین مزیتی که لیزر فیبری دارد این است که مدت زمان بیشتری کار کرده و طول عمر بیشتری نسبت به دو نوع لیزر قبلی دارد، یعنی چیزی حدود ۲۵۰۰۰ ساعت. تعمیرات و نگهداری آن نیز بسیار راحت بوده و در صورت نیاز به تعویض قطعات، قیمت قطعات جانبی آن‌ بسیار ارزان است. دستگاه برش لیزر فیبری قابلیت برش ورق انواع فلزات در ضخامت های مختلف با دقت و برش کیفیت بالا را دارا می باشد.

دستگاه برش لیزری فیبری در چه جاهایی کاربرد دارد؟

از برش لیزری فیبری در صنایع سنگین و فرایندهای تولید بخش های مختلف استفاده میشود. صنایع سنگین در برگیرنده موارد زیر است:

• صنایع تجهیزات مکانیکی: همچون دستگاه ساخت هسته ماشین، تولید کابینت و قفسه برای تجهیزات، ساخت ماشین آلات CNC، دستگاه برش تخت، برش لوله های فلزی و غیره
• تجهیزات صنعتی برق: همچون تولید تجهیزات آسانسور، ساخت تجهیزات الکتریکی
• صنایع تولید خودرو: برش ورقه های فلزی، بخش های مختلف خودرو، صنایع ورقه های فلزی نازک و ضخیم سایر صنایعی که از لوله های فلزی استفاده می کنند.

دستگاه برش لیزری چگونه کار می کند؟

دستگاه برش لیزری، طراحی و عملیات برش را با کمک کامپیوتر انجام می دهد . پس از آماده سازی و ترسیم طرح توسط نرم افزارهایی همچون اتوکد یا کورل، دستگاه برش لیزری اقدام به تولید لیزر می نماید. سپس تیوپ لیزر به سمت جلو و عقب حرکت می کند و پس از تقویت شدن روزنه ی تیوپ ، لیزر از آن خارج می شود و به وسیله لنز به نقطه مدنظر در طرح تابیده و برش انجام می پذیرد.

لیزر مورد استفاده در دستگاه برش لیزری قطر یک میلی متر دارد .اشعه لیزر از طریق تحریک مواد مولد لیزر توسط تخلیه الکتریکی یا تابش یک لامپ در یک محفظه بسته تولید می‌شود. در حالت معمول دستگاه برش لیزری حدود یک تا دو هزار وات انرژی بهره می برد که با این قدرت قادر به ذوب کردن و برش دادن هر ماده ای می باشد اما به علت اینکه هر چه اشعه بیشتر در ماده ای نفوذ کند انرژی اش کمتر می شود، بنابر همین قضیه محدوده برش دستگاه برش لیزری ۲۰ میلی متر است.

قیمت دستگاه های برش لیزر به چه عواملی بستگی دارد؟

قیمت دستگاه های برش لیزر به عوامل مختلفی بستگی دارد:

• نوع کاربرد و دامنه کاربرد دستگاه
• توان تیوب دستگاه: توسط تیوب لیزر میتوان هزینه تولید پرتو لیزر را کاهش داد ولی اگر از آن استفاده نشود، تولید پرتو لیزر بسیار پر هزینه و مشکل میباشد.
• نوع تیوب لیزر
• کیفیت قطعات به کار گرفته شده در دستگاه
• کنترلر
• اندازه میز کار دستگاه
• نوع مادربرد دستگاه
• مدت ضمانت و تعهدات خدمات پس از فروش