دستگاه برش لیزر co2

دستگاه‌های برش لیزر در دو نوع دستگاه برش لیزر co2 و دستگاه برش فایبر دسته بندی می‌شوند، اما این فناوری ریشه در اوایل قرن گذشته دارد.

لیزر مخفف – تقویت نور توسط انتشار تحریک شده تابش است. شکل کوتاه شده به دلیل وجود جریان اصلی آن یک ضرورت است. برش فلزات یکی از مواردی است که جای زیادی پیدا کرده است. اگرچه بسیاری آن را یک فناوری جدید می‌دانند، تاریخچه برش لیزری به صد سال پیش برمی‌گردد.

البته این آلبرت انیشتین نابغه است که پشت این ایده است که لیزر تولید را سریعتر می‌کند. در سال 1917، او در مقاله خود در مورد نظریه کوانتومی تابش، مبانی نظری را برای امکان ساخت لیزر ارائه کرد.

برش لیزری روشی روزمره برای برش و ساخت قطعات فلزی و غیرفلزی است. صنعت 4 میلیارد دلاری مسئول تولید اتومبیل، کشتی، ماشین آلات، مبلمان و … است.

تکامل مداوم طیف گسترده‌ای از برش‌های لیزری مناسب برای انواع مواد را برای ما به ارمغان آورده است.

دانشمندان دیگر در ایده‌های اینشتین ابداع کردند. پیشرفت‌های مختلف در نیمه اول قرن، فناوری معاصر را ممکن کرد. در اواسط قرن، توسعه سرعت گرفت.

اولین نمونه دستگاه برش لیزر

اولین نمونه اولیه لیزر پالسی به سال 1960 برمی‌گردد. به زودی پس از آن اولین لیزر گازی با قابلیت کار مداوم تولید شد. در دهه 60، برش لیزری به عنوان یک راه حل دیده می‌شد. مشکل مطابقت با راه حل هنوز وجود نداشت. طولی نکشید که مردم به کاربردهای بالقوه در صنایع مختلف پی بردند.

این منجر به راه اندازی اولین ماشین های برش لیزری در سال 1965 شد. وسترن الکتریک، شرکتی که مسئول ساخت این ماشین ها بود، از آنها برای بریدن سوراخ در قالب های الماس استفاده کرد.

50 سال پس از مقاله انیشتین، در سال 1967، دستگاه های برش لیزری جت گاز برای برش ورق های فلزی به ضخامت 1 میلی متر استفاده شد. توانایی های نشان داده شده بسیاری را سر بلند کرد. برش لیزری تا حد زیادی تکنولوژی با برش کوچکتر بود.

از جمله سرهای مطرح شده صنعت هوافضا بود. آنها در دهه 70 شروع به استفاده از لیزرهای صنعتی برای برش مواد از جمله تیتانیوم و سرامیک کردند. این یک گام بزرگ به سمت استفاده معاصر بود، زیرا لیزرهای قبلی عمدتاً قادر به برش غیر فلزات بودند.

نحوه‌ی کارکرد دستگاه برش لیزر CO2

دستگاه لیزر Co2 با قدرت و سطوح کنترل بالای خود می‌توانند برای کاربردهایی که نیاز به دقت، تولید انبوه و مهمتر از همه شخصی سازی دارند استفاده شوند. حکاکی‌ها و برش‌های لیزری Co2 بسیار دقیق هستند و می‌توان از آنها برای ایجاد طرح‌ها، تزئینات و موارد مشابه بر روی تقریباً هر ماده ای که فکرش را بکنید، از جمله چوب، پلاستیک، فلز و کاغذ استفاده کرد.

برش لیزری CO2 به عنوان یک روش پیشرفته و کارآمد، به طور گسترده‌ای برای پردازش مواد غیر فلزی مختلفی همچون چوب، اکریلیک، کاغذ، پارچه، رزین اپوکسی، پلاستیک، لاستیک و کریستال به کار می‌رود. این فناوری در صنایع متنوعی از جمله پوشاک، چرم، تولید اسباب بازی‌های پارچه‌ای، برش گلدوزی کامپیوتری، الکترونیک، مدل‌سازی، صنایع دستی و تبلیغات نقش مهمی ایفا می‌کند. همچنین، برش لیزری به دلیل دقت بالا و قابلیت انعطاف‌پذیری خود، در صنایع دکوراسیون، چاپ بسته‌بندی و محصولات کاغذی بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد. این ویژگی‌ها به تولیدکنندگان این امکان را می‌دهد که به نیازهای پیچیده طراحی و بهره‌وری تولید در بخش‌های مختلف پاسخ دهند و محصولات با کیفیت و متنوعی را ارائه کنند.

بنابراین، دستگاه برش لیزر Co2 چگونه کار می کند؟

 جادو (و علم!) زیادی در این ابزار دخیل است که به کسب و کار شما این قابلیت را می‌دهد که هر شی را به یک دارایی ارزشمند تبدیل کند.

در یک دستگاه برش لیزری Co2، نور زمانی تولید می‌شود که الکتریسیته از یک لوله پر از گاز با آینه هایی در دو انتها عبور می‌کند. یک آینه کاملاً بازتابنده است در حالی که آینه دیگر اجازه می‌دهد مقداری نور از آن عبور کند. این آینه‌ها پرتو لیزر را به داخل ماده‌ای که قرار است برش داده شود هدایت می‌کنند. این گاز معمولاً مخلوطی از دی اکسید کربن، نیتروژن، هیدروژن و هلیوم است.

هر نوری که توسط لیزرهای Co2 تولید می شود در مقایسه با نور معمولی بسیار قدرتمند است. این به خاطر آینه‌هایی است که لوله گازها را بسته‌اند. این آینه‌ها بیشتر نوری را که از لوله عبور می‌کند منعکس می‌کنند و باعث می‌شوند که امواج نور با شدت بالا برود. نور فقط زمانی از آینه بازتابنده عبور می‌کند که به اندازه کافی روشن شود.

از آنجایی که نور لیزر مادون قرمز است، برای چشم انسان نامرئی است. همچنین دارای طول موج بسیار طولانی است. می‌تواند مواد مختلفی از جمله پارچه، چوب، فلز، شیشه و کاغذ را برش دهد. گرمای شدید ناشی از این نور، موادی را که قرار است برش داده شود تبخیر می‌کند و یک روکش دقیق و صاف به جا می‌گذارد.

پارامترهای اصلی برش لیزری چیست؟

درک و تنظیم پارامترهای برش لیزر برای دستیابی به راندمان، دقت و کیفیت مطلوب در کاربردهای صنعتی بسیار مهم است. تنظیمات مناسب سازگاری مواد را تضمین میکند و عملکرد کلی فرآیند برش را افزایش میدهد.

توان لیزر:

توان لیزر که بر حسب کیلووات (کیلووات) اندازه گیری می‌شود، ضخامت و نوع موادی را که می‌توان به طور موثر برش داد را تعیین می‌کند. تنظیمات برق مناسب برای برش‌های دقیق بسیار مهم است. قدرت ناکافی ممکن است به مواد نفوذ نکند، در حالی که قدرت بیش از حد می تواند به آن آسیب برساند یا کیفیت برش را کاهش دهد.

سرعت برش:

سرعت که معمولاً بر حسب متر در دقیقه (m/min) اندازه‌گیری می‌شود، باید با قدرت لیزر و سایر پارامترها متعادل شود تا برش‌های کارآمد و دقیق حاصل شودt سرعت بهینه، برش‌های صاف را تضمین میکند و خطراتی مانند سوختن یا برش‌های ناقص را به حداقل می‌رساند.

فرکانس پالس:

فرکانس پالس که بر حسب هرتز (هرتز) اندازه گیری می‌شود، تعداد پالس‌های لیزر ساطع شده در هر ثانیه را کنترل می کند. این بر تحویل انرژی، راندمان کاهش و کیفیت تأثیر می‌گذارد. فرکانس‌های بالاتر صافی را در مواد نازک بهبود می‌بخشد، در حالی که فرکانس‌های پایین تر برای مواد ضخیم‌تر بهتر است.

مدت زمان/عرض پالس:

مدت زمان پالس که بر حسب میکروثانیه یا نانوثانیه اندازه گیری می‌شود، بر میزان انرژی وارد شده به سطح ماده تأثیر می‌گذارد. پالس‌های کوتاه برای کارهای دقیق بر روی مواد ظریف استفاده می‌شود، در حالی که پالس های طولانی تر برای برش‌های عمیق تر روی مواد ضخیم تر لازم است.

طول موج:

طول موج برهمکنش لیزر با مواد مختلف را تعیین می‌کند. لیزرهای فایبر برای برش فلزات، لیزرهای CO2 برای غیر فلزات و لیزرهای  YAG برای برش دقیق فلز موثر هستند. طول موج مناسب جذب مواد و راندمان برش را بهینه می کند. لیزرهای فیبر: 800 نانومتر تا 2200 نانومتر، لیزرهای CO2: 10.6 میکرومتر، لیزرهای Nd: YAG: 1.064 میکرومتر

تنظیم کانونی (Z-Offset):

تنظیم کانونی تعیین می‌کند که پرتو لیزر بر روی مواد متمرکز شود. تراز کانونی صحیح، چگالی انرژی موثر برای برش را تضمین می‌کند. برای نتایج بهینه، نقطه کانونی باید در مرکز ضخامت ماده باشد و از برش یکنواخت اطمینان حاصل کند.

نوع و فشار گاز کمکی:

نوع و فشار گاز کمکی به طور قابل توجهی بر کیفیت و راندمان برش تأثیر می‌گذارد. اکسیژن سرعت برش را برای فولاد ضخیم افزایش می‌دهد، نیتروژن از اکسیداسیون برای فولاد ضد زنگ و آلومینیوم جلوگیری می‌کند و هوای فشرده برای مواد نازک مقرون به صرفه است.

قطر نازل:

قطر نازل بر تمرکز و ویژگی های پرتو لیزر تأثیر می گذاردt قطر کوچکتر یک پرتو متمرکز را برای برش های دقیق فراهم می کند، در حالی که قطر بزرگتر سرعت برش سریعتری را برای مواد ضخیم تر فراهم می کند و بر کیفیت و کارایی برش تأثیر می گذارد.

فاصله کانونی:

فاصله کانونی، فاصله بین نازل و سطح مواد، جریان گاز و تمرکز پرتو بهینه را تضمین می کند. حفظ حداقل فاصله باعث بهبود فشار گاز برای پاکسازی مسیرهای برش شده و کیفیت برش را با اطمینان از تمرکز موثر انرژی افزایش می‌دهد.

تعداد تکرار:

نرخ تکرار یا فرکانس پالس، تعداد دفعات پالس لیزر در ثانیه را مشخص می‌کند. نرخ‌های بالاتر برای برش‌های سریع بر روی مواد نازک مناسب است، در حالی که نرخ‌های پایین‌تر انرژی بیشتری را در هر پالس برای مواد ضخیم ارائه می‌دهند، تجمع گرما را کاهش می‌دهند و برش‌های با کیفیت را تضمین می‌کنند.

سایر ویژگی‌ها

بسته به ظاهری که می‌خواهید روی متریال خود داشته باشید و اینکه چه متریالی را می برید یا حکاکی می‌کنید، تنظیمات سرعت و قدرت را می‌توان کاهش و افزایش داد. آزمایش مواد خود از قبل تمرین خوبی است و هر بار شما را به نتایج عالی نزدیک می‌کند.

مزایای برش لیزری آن را به فناوری غالب برای برش فلز تبدیل کرده است. برخی از جنبه‌های اصلی موفقیت عبارتند از سرعت، کارایی، دقت و چندین مورد استفاده از جمله برش، جوشکاری، حکاکی لیزری، علامت گذاری و …

2 نوع اصلی دستگاه لیزر وجود دارد – دی اکسید کربن(CO2) و فایبر. اصول کار این دو با یکدیگر متفاوت است و تفاوت‌های قابل تشخیصی را ایجاد می‌کند. به عنوان مثال، دستگاه برش لیزر co2 خانگی ارزان‌تر هستند در حالی که لیزرهای فیبر از نظر کارایی آنها را شکست می‌دهند، که یک نوآوری جدیدتر است.

اما اولویت به موادی است که باید بریده شوند.

اصل کار لیزر CO2

در شروع فرآیند برش لیزری، دستگاه برش لیزر یک پرتو نور ایجاد می‌کند و آن را از طریق آینه‌ها به سمت خروجی هدایت می‌کند. آینه‌ها تشدید کننده‌ای را تشکیل می‌دهند که انرژی نور را در پرتو ایجاد می‌کند.

در مسیر خود، از یک عدسی متمرکز عبور می‌کند که پرتو را متمرکز می‌کند. سر برش دارای یک نازل است که پرتو را روی قطعه کار هدایت می‌کند. پرتو لیزر متمرکز فلز را ذوب می‌کند.

اصل لیزر

در طول فرآیند برش، گاز منتشر می‌شود. هنگام برش فولاد نرم، اکسیژن خالص آزاد می شود تا فرآیند سوزاندن شروع شود. در مورد فولاد ضد زنگ یا آلومینیوم برش لیزری، پرتو لیزر فقط فلز را ذوب می‌کند. سپس گاز برش نیتروژن است تا فلز مذاب را منفجر کند و برش ها را تمیز نگه دارد.

برای اینکه لیزر کار کند، ماده باید گرمای ساطع شده را جذب کند. با فلزات، بخش بزرگی از نور به عقب منعکس می‌شود. بنابراین یک لیزر قدرتمند برای ایجاد گرمای لازم برای برش با وجود انعکاس لازم است.

نوری که به عقب باز می‌گردد می‌تواند به دستگاه آسیب برساند. برخی از انواع فلز، مانند آلیاژهای مس و برخی گریدهای آلومینیومی برای  دستگاه برش لیزرهای CO2 بیش از حد منعکس کننده هستند. این محدودیتی است که موارد استفاده مختلف را مختل می‌کند.

اولین دستگاه برش لیزر

اولین لیزرهای فیبر در سال 2008 در EuroBlech معرفی شدند. روش‌های مختلف انتقال پرتو لیزر امکان برش فلزات با بازتاب بالا را فراهم می‌کند. اکنون فلزاتی مانند آلومینیوم، برنج، مس و فولاد گالوانیزه برای برش لیزری در دسترس هستند.

لیزرهای فایبر ساده تر و بادوام‌تر هستند. نور لیزر ابتدا توسط دیودها ایجاد می‌شود. سپس از طریق کابل‌‎های نوری هدایت می‌شود و در آنجا تقویت می‌شود.

کابل‌ها با عناصر خاکی کمیاب مانند اربیوم، تولیوم و موارد مشابه دوپ شده‌اند. از این عناصر برای تقویت نور استفاده می‌شود. در نهایت، لنز نور را متمرکز می‌‌کند تا یک پرتو لیزر آماده برای برش ایجاد کند. سیستم جدید نیازی به گاز، تنظیم مجدد آینه و گرم کردن ندارد.

مزیت بزرگ لیزرهای فیبر نرخ تبدیل انرژی بالای آن است. حدود 75 درصد از توان دریافتی به پرتو لیزر تبدیل می‌شود. راندمان لیزر CO2 حدود 20٪ است.

تفاوت قابل توجه عمدتاً ناشی از تلفات کم در تولید گرما است. این باعث می‌شود که لیزرهای فیبر 2 کیلوواتی با همتایان CO2 با قدرت بیشتر قابل مقایسه باشند.

پیشرفت‌های عمده باعث می‌شود مهندسان به توسعه این فناوری انقلابی ادامه دهند. این نشانه ای برای آینده است.

روند آینده، رویداد آینده، روندی که در آینده پیش خواهد رفت

اگرچه اکثریت بازار هنوز در اختیار لیزرهای CO2 هستند، لیزرهای فیبر در حال افزایش هستند. در حال حاضر، سهم فزاینده‌ای از فروش جدید برای دومی محفوظ است.

هزینه‌های تعمیر و نگهداری لیزرهای فیبر یک نقطه فروش بزرگ است. قطعات متحرک کمتر و تنظیمات کمتری برای انجام دادن وجود دارد. که منجر به کاهش زمان خرابی به دلیل نگهداری می‌شود.

امروزه لیزر فایبر هنگام برش فلزات نازک بسیار سریعتر است. CO2 همچنان در هنگام برش مواد ضخیم تر (10 میلیمتر و بیشتر) با کیفیت لبه بهتر فیبر را شکست می‌دهد.

در مجموع، آینده روشن برای لیزرهای فیبر به نظر می‌رسد. تولید یک صنعت سنتی است که تغییرات در آن زمان زیادی می‌برد. اما فایبر چشم خود را معطوف کاهش CO2 به عنوان پیشرو در این بخش کرده است. همین امر را می‌توان در مورد تجهیزات برای برش لوله “سنتی” و همچنین لیزر گفت. 

دستگاه برش CO2 چه چیزهایی را برش و حکاکی می‌کند؟

دستگاه برش لیزر CO2 می‌تواند انواع مختلفی از مواد مانند پارچه، چوب، شیشه، کاغذ و فلز را برش دهد که البته برش فلزات توسط این دستگاه پیشنهاد نمی‌شود. این لیزر با استفاده از قدرت حکاکی می‌تواند سرامیک، روی فلزاتی که روکش دارند و تقریبا تمام غیر فلزات را حکاکی کند.