معرفی و بررسی لیزرکات

336+

ارسال شده در یکشنبه 08 دي 1398

برش لیزری یکی از روش های برش اجسام مختلف است. در این روش از پرتو لیزر برای برش استفاده می شود. امروزه برش لیزری در صنایع مختلفی به کار برده می شود و یکی از بهترین روش های برش اجسام به شمار میرود که در ادامه بیشتر درباره این تکنولوژی صحبت خواهیم کرد. از برش لیزر به طور گسترده در صنایعی همچون پزشکی، هوافضا، آزمایشگاهی و پژوهشی، ارتباطی، نظامی، ساختمانی، فیزیک، شیمی و … استفاده میشود. نخستین باری که از لیزر به منظور برش اجسام استفاده شد، سال ۱۹۶۵ و در کشور آمریکا بود، چندی بعد در سال ۱۹۶۷ انگلستان لیزری با جت اکسیژن به منظور برش فلزات ابداع کرد. در مدت زمان کوتاهی این تکنولوژی، جای خود در صنعت را پیدا کرد و در انواع مختلف و برای کاربردهای مختلف طراحی و توسعه پیدا کرد.در ادامه مطلب با آقای مهندس همراه باشید:

نحوه عملکرد

برش لیزر توسط انواع مختلفی از لیزرها و به منظور برش اجسام مختلف به کار برده میشود. ولی اصول کارکرد همه آنها یکسان است. اشعه لیزر به طور کلی به واسطه تحریک مواد مولد لیزر تولید می شود. برای تحریک این مواد از روش تخلیه الکتریکی و یا تابش لامپ هایی در یک محفظه بسته استفاده می شود. پس از تحریک مواد مولد لیزر، پرتوهای حاصله را به کمک آینه هایی منعکس می کنند تا قدرت پرتو نهایی افزایش پیدا کند. در واقع به کمک این روش، یک باریکه منسجم، پرانرژی و تکفام در اختیار خواهیم داشت. پرتو لیزر در انتها به لنز دستگاه تابیده می شود و این لنز دقیقا در نقطه کاری دستگاه متمرکز شده است.

پرتو تابیده شده لیزر به سطح جسم مورد نظر می تواند به روش های مختلفی منجر به برش آن جسم شود که در ادامه این روش ها بیان شده است:

تبخیر ماده
ذوب ماده به همراه دمیدن گاز پرفشار
سوزاندن ماده
ایجاد شکاف به وسیله تنش های حرارتی
برش سرد

بسته به جنس جسم مورد نظر و میزان انرژی پرتو لیزر، یکی از حالات فوق به وقوع می پیوندد.

برش تبخیری عموما برای اجسامی که ذوب نمی شوند، به کار برده می شود. در این روش انرژی پرتو سبب افزایش حرارت در نقطه اثر قطعه شده و با رسیدن دمای این نقطه به دمای نقطه ی جوش، جسم مورد نظر تبخیر شده و حفره ای در آن نقطه ایجاد می شود. اجسامی نظیر چوب، کربن و برخی از پلاستیک ها به این شیوه برش داده می شوند.

برای برش فلزات به علت بالا بودن نقطه جوش، نمیتوان از روش تبخیری استفاده کرد چرا که توان دستگاه و میزان انرژی مصرفی به شدت افزایش پیدا خواهد کرد، از این رو از روش ذوب ماده به همراه دمیدن گاز پرفشار استفاده میشود. در این روش دمای نقطه کاری جسم مورد نظر را به کمک تابش پرتو لیزر تا دمای ذوب فلز بالا میبرند و سپس به کمک دمش گازی پرفشار که عموما هوا است، سبب ریزش فلز ذوب شده می شوند.

مواد ترد، دچار شکستگی حرارتی می شوند، از این رو برای برش مواد ترد و شکننده نظیر شیشهها میتوان از همین ویژگی و روشی تحت عنوان ایجاد شکاف به وسیله تنش های حرارتی استفاده کرد. در این روش پرتو لیزر سبب ایجاد حرارت موضعی و در نتیجه انبساط حرارتی بر روی جسم مورد نظر میشود. این عمل باعث ایجاد شکاف در ماده شده و با حرکت دادن لیزر میتوان شکاف ایجاد شده را هدایت نمود.

انواع دستگاه های برش لیزری

دستگاه برش لیزری را میتوان به صورت کلی به دو مورد زیر تقسیم کرد:

دستگاه برش لیزری فلزات

دستگاه برش لیزری غیرفلزات

در تقسیم بندی فوق، عامل انرژی مد نظر قرار گرفته است. لیزرها را میتوان بر اساس انرژی آنها طبقه بندی کرد و هرچه پرتو لیزر انرژی بیشتری داشته باشد، توانایی برش اجسام ضخیم تر و مقاوم تر نظیر فلزات را خواهد داشت.

در نوع دیگری از تقسیم بندی میتوان لیزرها را بر اساس منبع تولید پرتو دسته بندی کرد. بر این اساس لیزرهای مختلفی نظیر لیزرهای گازی، شیمیایی، رادیواکتیو، جامد و فیبری را نام برد که هر یک مزایا و معایب خود را دارند. ولی در این بین دو نوع گازی و جامد بیشترین کاربرد در صنعت را به خود اختصاص داده اند. در این بین میتوان گفت که لیزر co2 پرکاربردترین لیزر گازی بوده که برای مقاصد مختلفی نظیر برش فلزات و یا حکاکی بر روی آنها به کار برده می شود. علت کاربرد گستره این نوع به خصوص از لیزرها ارزان بودن، کیفیت بالا و تکنولوژی ساخت ساده تر است.

مزایای برش لیزر

برش لیزر در مقایسه با روش های سنتی برش اجسام، مزایای متعددی دارد. از آنجایی که در این روش پرتو لیزر به صورت مداوم و کاملا یکنواخت بر قطعه اعمال م یشود، عمل برش به شکل بسیار مطلوبی در مقایسه با روشهای مکانیکی و سنتی انجام می شود. از مهمترین مزایای برش لیزر میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

سهولت در به کارگیری ابزار برش
کیفیت بسیار مطلوب سطح برش خورده
تمیز بودن سطح قطعه و عدم وجود هرگونه لبه اضافه و پلیسه
دقت بسیار بالا در برش قطعات مختلف
صرفه جویی در زمان چرا که تا ۳۰ برابر سریعتر از یک اره استاندارد، فرآیند برش را انجام میدهد.
عدم تاب خوردن قطعه به واسطه تمرکز حرارت در سطح بسیار کوچک

معایب برش لیزری

شاید بتوان تنها عیب این روش را مصرف بالای انرژی و بهره پایین آن دانست. چرا که بازدهی لیزرهای صنعتی در حدود ۵ تا ۴۵ درصد است. بازدهی لیزرهای صنعتی به عوامل مختلفی همچون نوع ماده، ضخامت ماده، روش مورد استفاده، نوع لیزر، قدرت لیزر و نرخ برش بستگی دارد.

در جدول زیر میتوانید میزان انرژی مورد نیاز برای برش هر یک از اجسام مختلف را بسته به ضخامت آنها مشاهده و مقایسه کنید. میزان انرژی بر حسب وات و لیزر مورد استفاده لیزر گازی co2 است.

ماده مورد نظر	ضخامت ماده مورد نظر
ماده مورد نظر	۰٫۵۱ میلیمتر	۱ میلیمتر	۲ میلیمتر	۳٫۲ میلیمتر	۶٫۴ میلیمتر
استیل	۱۰۰۰	۱۰۰۰	۱۰۰۰	۱۵۰۰	۲۵۰۰
آلومینیوم	۱۰۰۰	۱۰۰۰	۱۰۰۰	۳۸۰۰	۱۰۰۰۰
تیتانیوم	۲۵۰	۲۱۰	۲۱۰	–	–
اپوکسی	–	–	–	۳۰۰۰	–

همانطور که از جدول فوق پیداست، با افزایش ضخامت، میزان توان مورد نیاز به شدت افزایش مییابد. از طرفی با افزایش ضخامت نرخ برش نیز کاهش مییابد که هر دو حالت منجر به افزایش هزینه میشود. در جدول زیر نرخ برش را بر حسب سانتیمتر بر ثانیه برای اطلاعات مندرج در جدول فوق مشاهده میکنید.

ماده مورد نظر	ضخامت ماده مورد نظر
ماده مورد نظر	۰٫۵۱ میلیمتر	۱ میلیمتر	۲ میلیمتر	۳٫۲ میلیمتر	۶٫۴ میلیمتر	۱۳ میلیمتر
استیل	۴۲٫۳	۲۳٫۲۸	۱۳٫۷۶	۷٫۸۳	۳٫۴	۰٫۷۶
آلومینیوم	۳۳٫۸۷	۱۴٫۸۲	۶٫۳۵	۴٫۲۳	۱٫۶۹	۱٫۲۷
تیتانیوم	۱۲٫۷	۱۲٫۷	۴٫۲۳	۳٫۴	۲٫۵	۱٫۷
اپوکسی	–	–	–	۲٫۵	۲٫۵	۱٫۱

آینده برش لیزر

تکنولوژی لیزر به سرعت در حال پیشرفت است و محققین و صنعتگران در سراسر دنیا در حال توسعه لیزرهای پرتوان و با راندمانهای بیشتر هستند. در صورتی که بتوان لیزرهای پرانرژی و توان بالا را با راندمان مناسب به کار گرفت میتوان محدودیتهای برش لیزر را هم از بین برد. در حال حاضر روشهای جدیدتری هم در برش لیزر به کار گرفته میشود که یکی از آنها برش به روش میکروجت است. در این روش مطابق شکل زیر باریکه لیزر با جت آب ترکیب شده و سپس به قطعه کار برخورد میکند.

کلمات کلیدی : LaserCard评论 ,