برش لیزر چیست و چه مزایایی دارد؟

نویسنده : مدیر سایت موضوع : بلاگ بدون دیدگاه

در این مطلب قصد داریم به سوال برش لیزر چیست ؟ پاسخ داده و بعد از مروری بر تاریخچه‌اش به بیان مزایای آن نیز بپردازیم.

تاریخچه برش لیزر

تاریخچه کشف لیزر به سال‌های ۱۹۶۰ بر می‌گردد. اولین مولد گازی توسط علی جوان از انستیتو تکنولوژی ماساچوست ساخته شد. روز بعد او لیزر گازی را به وسیله فرستادن پیغامی تلفنی امتحان کرد. از سال ۱۹۶۲ به بعد گزارش‌های متعددی در زمینه کاربردهای متالورژیکی لیزر که شامل جوشکاری نیز می‌باشد، ارائه گردید. اولین بار در 1965 لیزر برای ایجاد سوراخ در قالب های الماس به کار رفت. این دستگاه توسط مرکز تحقیقات Western Electric Engineering ساخته شد. در 1967 در بریتانیا دستگاه برش فلزات به کمک جت اکسیژن ساخته شد. تا سال ۱۹۷۰ از لیزرهای با توان بالا و پیوسته در جوشکاری استفاده نشد و از لیزرهای پالسی استفاده شد. در 1970 لیزر در هوافضا برای برش تیتانیوم به کار گرفته شد. در همان موقع به دلیل اینکه لیزرهای CO2 برای غلبه بر هدایت حرارتی فلزات قدرت کافی نداشتند  برای برش اجسام غیر فلز مانند پارچه به کار گرفته شد.

اشعه لیزر از طریق تحریک مواد مولد لیزر توسط تخلیه الکتریکی یا تابش یک لامپ در یک محفظه بسته تولید می‌شود. با تحریک ماده مولد لیزر، پرتو با استفاده از تکه‌های آینه منعکس می‌شود تا انرژی لازم برای تبدیل شدن به یک جریان نور تک‌رنگ منسجم را به دست آورد. آینه یا فیبر نوری معمولا برای هدایت نور منسجم به لنز دستگاه استفاده می‌شود.

این لنز در نقطه کاری دستگاه متمرکز شده‌است. قطر باریک‌ ترین قسمت پرتو متمرکز شده کمتر از 32/0 میلی‌متر است. مشخصه اصلی در جوشکاری لیزری و اشعه الکترونی وجود حالت جوشکاری نفوذی یا سوراخ کلیدی در تابش لیزر است. در واقع ایجاد سوراخ کلیدی در فلزات با توان‌های بالای لیزر امکانپذیر بوده و نیاز به زمان کافی برای ایجاد شدن دارد و در جوشکاری لیزری پالسی به آسانی ایجاد نمی‌شود.

در سال‌های 1971 و 1972 به بعد استفاده از لیزرها، پیوسته این مسیر را تغییر داد. جوش‌هایی با نفوذ کامل در مقیاس های بزرگ مانند جوش‌های اشعه الکترون در حالت سوراخ کلیدی ایجاد شدند. تحقیقات در زمینه کاربردهای لیزر در کشورهای ژاپن، آلمان و انگلستان ادامه یافت. پیشرفت‌های بعدی بر جوشکاری لیزری، بهینه سازی بیشتر، منابع لیزر، افزایش کیفیت باریکه لیزر، سرعت جوشکاری، تمرکز اشعه و اثرات پلاسما در جوش پذیری متمرکز شدند. مطالعات در زمینه اشعه ی لیزر تا توان های 15کیلووات ادامه پیدا کردند. جوشکاری با لیزر به علت کم بودن طول موج آن و کاهش بازتابش از مواد فلزی، می تواند استفاده بیشتری داشته باشد. در سال‌های آینده استفاده از لیزرهای دیودی پیشرفت‌های زیادی را در جوشکاری لیزری ایجاد خواهد کرد. عموما از فناوری برش در کاربردهای صنعتی بر اجسامی که می‌خواهیم بریده شوند استفاده می‌شود. قسمتی از جسم مورد نظر که بریده می‌شود، ذوب شده، می‌سوزد و یا تصعید می‌شود و توسط فشار گاز از روی جسم پاک می‌شود. سطح برش نهایی انجام شده توسط لیزر برش، بسیار با کیفیت و تمیز می‌باشد.

ساده ترین روش تولید لیزر شامل دو آینه است که به صورت موازی روبروی هم قرار گرفته‌اند به گونه‌ای که یک نوسان ساز را تشکیل می‌دهند. با ایجاد یک محیط فعال بین دو آینه که روند تابش و بازتابش بین آن دو را تقویت کند عمل لیزر انجام می‌گیرد. لیزر انواع مختلفی دارد مثل لیزر گازی، لیزر شیمیایی، لیزر رادیواکتیو، لیزر جامد، لیزر فیبری و … . اما در لیزر صنعتی تنها از دو نوع آن یعنی لیزر گازی و لیزر جامد استفاده می‌شود. به عنوان مثال در میان انواع لیزرهای صنعتی گازی، لیزر صنعتی بیشترین کاربرد را دارد و از آن برای برش و حکاکی انواع مواد مختلف مانند چوب، پلکسی گلاس، شیشه، پارچه استفاده می شود. محبوب ترین نوع لیزر در صنعت می‌باشد. (محبوب ترین نوع لیزر، صنعتی می‌باشد و یا لیزر در صنعت پرکاربردتر می‌باشد).

برش لیزر چیست؟

این نوع دستگاه‌ها را می‌توان به دو دستگاه لیزر فلزات و دستگاه لیزر غیرفلزات تقسیم کرد. دستگاه‌های برش لیزر با هدایت کامپیوتری و توسط لیزری که از آن‌ها ساطع می‌شود عملیات مختلفی مانند برش لیزری، حکاکی لیزری را انجام می‌دهند. دستگاه لیزر مزایای زیادی دارد، از جمله می‌توان به سرعت بسیار بالای آن‌ها اشاره نمود. با توجه به هدایت پرتو لیزر توسط کامپیوتر، نمونه‌های بریده شده کاملا یکسان هستند. لیزر صنعتی در صنایع مختلفی مانند صنایع نظامی، ساختمانی، هوافضا، پزشکی، آزمایشی و پژوهشی، ارتباطاتی، فیزیک، شیمی و… کاربرد دارد.

مــزايای حکاکی و برش لیزری در مقايسه با ساير روش‌های برش

  • دقت بسيار بالا در برش
  • قدرت زياد در برش اجسام مختلف
  • امکان حکاکی با لیزر بزرگ تمامی تصاویر و نوشته‌ها
  • شفافيت وضوح تصاوير و نوشته‌ها
  • پايداری بيشتر تصاوير و نوشته‌های حکاکی شده نسبت به گذشت زمان
  • سرعت بسيار بالای برش 70 متر بر دقیقه
  • امکان حکاکی با عمق‌های مختلف
  • تميز و شكيل بودن كار در مقايسه با ساير روش‌های برش (کیفیت و تمیزی عدم وجود لبه‌های اضافه در قسمت‌های برش خورده)
  • احتمال پایینِ تاب برداشتن ماده در برش لیزر
  • سی ان سی کنترل و زمان دهی توسط کامپيوتر