برش لیزری یکی از فناوریهای پیشرفته و مدرن در زمینه برش و شکلدهی مواد است که در سالهای اخیر به طور گستردهای در صنایع مختلف مورد استفاده قرار گرفته و جایگزین بسیاری از روشهای سنتی شده است. این تکنیک با استفاده از پرتو متمرکز لیزر، مواد گوناگون نظیر فلزات، چوب، پلاستیک، شیشه، چرم، پارچه، کاغذ، سنگ، موکت و پلکسی را با دقت و سرعت بالا برش میدهد.
لیزر در واقع یک پرتو متمرکز نور است که قابلیت متمرکز کردن انرژی بسیار زیاد روی یک منطقه کوچک را دارد. این انرژی بالای لیزر، دمای فوقالعاده بالایی را ایجاد میکند که باعث ذوب، تبخیر، سوختن یا فرسایش شیمیایی ماده مورد نظر و در نهایت برش آن میشود. یکی از مزایای مهم این روش این است که میتواند برشهایی با لبههای صاف و تمیز و بدون ایجاد فشار یا آسیب به سطح ماده ایجاد کند. در ادامه به معرفی و ابعاد گوناگون خدمات برش لیزر میپردازیم.
فرآیند برش لیزری چگونه انجام میشود؟
فرآیند برش لیزری، عملیاتی چندمرحلهای است که با استفاده از فناوری پیشرفته و دقیق دستگاههای برش لیزری انجام میشود. مراحل اصلی این فرآیند عبارتند از:
- تولید فایل G-code: در ابتدا، اپراتور طرح برش مورد نیاز را از طریق مدل CAD یا برنامهریزی عددی در یک برنامه کامپیوتری وارد میکند. دستگاههای برش لیزر غالباً از کنترل عددی کامپیوتر (CNC) یا G-code برای هدایت پرتو استفاده میکنند. G-code نوعی زبان برنامهنویسی است که دستورالعملهای اتوماسیون را برای حرکت ماشین ابزار فراهم میکند.
- تولید پرتوهای لیزر: پرتوهای لیزر از طریق تحریک موادی که قابلیت تولید پرتو لیزر را دارند، در یک محفظه محصور (مانند تخلیه الکتریکی، پرتوهای لامپ، یا دایودها) تشکیل میشوند.
- انتقال پرتو: پرتو لیزر تولید شده سپس از طریق تیوبها، آینهها و فیبرهای نوری به سر دستگاه منتقل شده و به عدسی دستگاه هدایت میشود. آینهها در این فرآیند نقش انعکاس و هدایت نور را دارند.
- تمرکز پرتو: در مرحله بعد، عدسی دستگاه، پرتوهای لیزر را در یک نقطه خاص متمرکز میکند. این تمرکز موجب جمعآوری انرژی پرتوها در یک نقطه میشود و امکان حکاکی یا برش با ضخامتهای مختلف، بسته به توان دستگاه، فراهم میگردد.
- حرکت و برش: کامپیوتر یا کنترلر، دستگاه پرتو لیزر را روی سطح مادهای که قرار است برش داده شود، حرکت میدهد. با حرکت دستگاه لیزر، ماده خام به صورت موضعی ذوب، تبخیر، سوخته یا فرسایش شیمیایی شده و طرح مورد نیاز برشکاری میشود.
- پاکسازی سطح: در نهایت، برای پاکسازی سطح برش و افزایش کیفیت نهایی، گازهایی با فشار از طریق نازل دستگاه به قطعه تزریق میشوند. این گازها مواد باقیمانده در محل برش (که ممکن است بهصورت تصعید شده یا تراشه باشند) را از سطح پاک میکنند و سطح برش را پولیش کرده و کاملاً صاف و یکدست میکنند. این مراحل دقیق و منظم، سرعت و دقت بالای دستگاههای برش لیزری را تضمین میکند.
انواع برش لیزری
دستگاههای برش لیزری انواع مختلفی دارند که هر کدام دارای ویژگیها و مزایای خاص خود بوده و بسته به مواد مورد استفاده و کاربردهای مختلف، میتوانند مورد استفاده قرار بگیرند. دو سیستم اصلی در برش لیزری شامل سیستمهای گانتری (Gantry) و سیستمهای گالوانومتری (Galvanometer) هستند. سیستمهای گانتری کندتر بوده و برای تولید نمونههای اولیه استفاده میشوند، در حالی که سیستمهای گالوانومتری سرعت بالاتری (حدود ۳۰.۴۸ متر در دقیقه) دارند و معمولاً برای تولید نهایی به کار میروند.
انواع دستگاه برش لیزری
همچنین، دو نوع اصلی دستگاه برش لیزری بر اساس تکنولوژی تولید پرتو معرفی شدهاند:
- دستگاه برش لیزری CO2 (دیاکسید کربن): این دستگاه برای حکاکی و برش اشیاء غیرفلزی مانند چوب، چرم، پارچه، پلاستیک، شیشه و کاغذ استفاده میشود. برش با ذوب و تبخیر مواد به دلیل دمای زیاد انجام میشود. لیزر CO2 به دلیل طول موج بلندتر (حدود ۱۰.۶ میکرومتر) قادر است مواد ضخیمتر را با سرعت بیشتری برش دهد و معمولاً برای برشهای سادهتر و بزرگتر انتخاب میشود. هزینه نگهداری و مصرف برق در این دستگاه کم است و به دلیل نداشتن تیغه، ایمنی کار بالا میباشد.
- دستگاه برش لیزری فایبر (Fiber): این دستگاه در دو مدل صنعتی و مارکینگ (علامتگذاری) ساخته میشود. از دستگاه مارکینگ فایبر برای حکاکی نقوش بر روی اجسام فلزی و از دستگاههای لیزر صنعتی فایبر برای برش فلزات استفاده میشود. لیزر فایبر به دلیل طول موج کوتاهتر (۱.۰۶۴ میکرومتر) بیشتر برای برش فلزات و آلیاژهای مختلف مانند فولاد، آلومینیوم و حتی تیتانیوم کاربرد دارد. این لیزر از دقت بالاتری برخوردار است و میتواند برشهایی دقیق و تمیز روی مواد سخت انجام دهد. لیزر فایبر به دلیل توانایی تمرکز بالاتر و راندمان بیشتر در مصرف انرژی، بسیار سریعتر از لیزر CO2 عمل میکند و برای کارهایی که نیاز به برشهای ظریف و پیچیده دارند، مناسبتر است. عمر مفید این دستگاهها نیز بیشتر از دستگاههای لیزر CO2 و کریستال است.
جدول مقایسه دستگاههای برش لیزری CO2 و فایبر
| ویژگی | دستگاه برش لیزری CO2 | دستگاه برش لیزری فایبر (Fiber) |
|---|---|---|
| مواد مناسب برش | غیرفلزات (چوب، چرم، پارچه، پلاستیک، شیشه، کاغذ، مقوا، نمد، سنگ، موکت و کفپوش) | فلزات و آلیاژها (فولاد، آلومینیوم، تیتانیوم، مس، برنج) |
| طول موج | بلندتر، محدوده فروسرخ (۱۰.۶ میکرومتر) | کوتاهتر (۱.۰۶۴ میکرومتر) |
| دقت | خوب، برای برشهای سادهتر و بزرگتر | بالاتر، برای برشهای ظریف و پیچیده |
| سرعت | مناسب | بسیار سریعتر از CO2 (راندمان بالاتر در مصرف انرژی) |
| هزینه نگهداری و مصرف برق | کم | آسانتر، هزینه کمتر (نسبت به کریستال) |
| عمر مفید | عمر مفید یک دستگاه برش لیزری CO2 مستقیماً به طول عمر تیوب لیزر آن بستگی دارد که با نگهداری صحیح، معمولاً بین ۲,۰۰۰ تا ۱۰,۰۰۰ ساعت کاری عمر میکند. | بیشتر از CO2 و کریستال |
| ضخامت برش | قادر به برش مواد ضخیمتر با سرعت بیشتر | بیشتر برای مواد با ضخامت کمتر از ۵ میلیمتر (در مدل مارکینگ)، ولی میتواند تا ۳۰ میلیمتر فلز را هم برش دهد. |
| تکنولوژی تولید پرتو | تحریک مواد در محفظه توسط تخلیه الکتریکی یا نور لامپ | استفاده از دایودها و کابل فیبر نوری |
فلزات قابل برش با لیزر
یکی از بهترین ویژگیهای خدمات برش لیزری فلزات، توانایی برش طیف وسیعی از مواد مختلف است. برخی از رایجترین موادی که توسط فرآیند برش لیزر برش داده میشوند، عبارتند از:
امکان برش انواع فلزات اعم از برش لیزر ورق استیل، برش لیزر ورق آلومینیوم، برش لیزر ورق برنج، برش لیزر ورق مس، برش لیزر ورق گالوانیزه، فولادهای معمولی، فولادهای ضد زنگ وجود دارد. ضخامت فلزات مورد استفاده در این روش، کاملاً به توان دستگاه لیزر و مهارت اپراتور بستگی دارد، اما در حالت کلی، با فناوری برشکاری فلزی میتوان فلزات تا ضخامت ۳۰ میلیمتر را برش داد.
کاربردهای برش لیزری در صنایع مختلف
فرآیند برش لیزر به دلیل سرعت و دقت بسیار بالا، جایگاه ویژهای در صنایع گوناگون به دست آورده و توانسته است تحولی اساسی در تولید قطعات دقیق و پیچیده پدید آورد. این فناوری نهتنها امکان برش سریع و دقیق انواع فلزات و آلیاژها از جمله آهن، استیل، برنج، ورقها و لولهها را فراهم میکند، بلکه در صنایع خودروسازی نیز برای ساخت قطعات بدنه و اجزای کوچک خودرو و حتی حکاکی اطلاعات فنی و برندهای تجاری بر روی آنها کاربرد دارد. در تولید قطعات صنعتی و ماشینآلات، دقت و سرعت بالای این روش، کیفیت قطعات ساختهشده را افزایش میدهد. همچنین برش لیزری در مونتاژ و جوشکاری سازههای فلزی برای اتصال دقیق اجزا بدون آلایندگیهای مخرب مورد استفاده قرار میگیرد.
در حوزه معماری و طراحی داخلی، ایجاد نقوش خاص روی مواد مختلف، ساخت صفحات دکوراتیو، نماها، پارتیشنها و سایر اجزای ساختمانی، بخشی از کاربردهای منحصر به فرد این فناوری است. صنعت تبلیغات نیز از قابلیت برش و حکاکی لیزری برای ساخت تابلوها، هدایای تبلیغاتی، استیکرها و بنرها بهره میبرد. علاوه بر اینها، در صنایع الکترونیکی برای برش مدارها و قطعات میکروالکترونیک و همچنین در حوزه مبلمانسازی و تولید لوازم ورزشی برای برش انواع لوله و پروفیلهای فلزی از برش لیزری استفاده میشود. حکاکی روی بستهبندی محصولات به منظور درج اطلاعات و برند، تولید جواهرات با طرحهای خاص و پیچیده، و ساخت محصولات چوبی با نقوش متنوع، بخشی دیگر از قابلیتهای این فناوری در حوزههای مختلف صنعتی و هنری است.
مزایای برش لیزری
برش لیزری به عنوان یک روش تولید پیشرفته، مزایای متعددی را ارائه میدهد که آن را از روشهای سنتی متمایز میکند. این فناوری به لطف سرعت و دقت بسیار بالا که ناشی از فرآیند خودکار آن است، قطعاتی با کیفیت فوقالعاده و حداقل ضایعات تولید میکند؛ بهویژه در کار با فلزات، این دقت منجر به کاهش چشمگیر هدررفت مواد میشود. یکی از برجستهترین ویژگیهای آن، کیفیت سطح عالی و لبههای برشی صاف است که اغلب نیاز به هرگونه پرداخت یا ماشینکاری ثانویه را از بین میبرد.
از آنجایی که این فرآیند بدون تماس است، هیچ فشار فیزیکی به قطعه کار وارد نمیشود و این امر از لهشدگی یا تغییر شکل آن جلوگیری میکند. همچنین، به دلیل تمرکز اشعه لیزر در یک نقطه بسیار کوچک، حرارت به صورت موضعی اعمال شده و خواص مکانیکی و فیزیکی اصلی ماده تقریباً بدون تغییر باقی میماند. این روش با تطبیقپذیری بالا، امکان اجرای طرحهای بسیار پیچیده و ظریف را بر روی انواع مواد فراهم میآورد و به دلیل عرض برش باریک (Kerf)، چیدمان بهینه قطعات و کاهش دور ریز را ممکن میسازد. در نهایت، کنترل آسان دستگاه و مصرف بهینه انرژی، برش لیزری را به یک راهحل کارآمد، اقتصادی و باکیفیت در صنعت تولید مدرن تبدیل کرده است.
نتیجهگیری
برش لیزر به عنوان یک فناوری نوین و کارآمد در صنایع مختلف، نه تنها به افزایش دقت و سرعت تولید کمک میکند، بلکه مزایای اقتصادی و زیستمحیطی نیز به همراه دارد. مجموعه صنعتی شیت لیزر با هدف ارتقاء کیفیت تولیدات، به ارائه انواع خدمات از جمله خدمات خمکاری، خمکاری ۴ متری، خدمات جوشکاری، پیچ جوش و مهره پرچ، برش لیزر و … به شما عزیزان پرداخته و در کنار شما می باشد. جهت مشاوره رایگان با ما در تماس باشید.
در بحث پیرامون این مقاله شرکت کنید!