دستگاه‌های برش لیزر فلزات

در این مقاله قصد داریم نحوه عملکرد و مزایا دستگاه برش لیزر فلزات (Fiber laser) را مورد بررسی قرار دهیم. فناوری کلی دستگاه های برش لیزر به دو دسته کلی تقسیم می‌شوند:

• دستگاه‌‌های برش لیزر گاز جامد co2
• لیزرهای حالت جامد (YAG، دیسک و فایبر) 

دستگاه برش لیزر فایبر با توجه ویژگی‌هایی که دارد بسیار مورد توجه قرار گرفته است. برش لیزر فایبر علاوه بر سرعت و دقت برش CO2 هزینه عملکرد و نگهداری بسیاری پایین‌ترین نسبت به دستگاه‌های برش لیزر CO2 دارد.

دستگاه برش لیزر فلزات چگونه کار می‌کند؟

دستگاه برش فایبر نوعی از منبع نور است که لنز لیزر، اشعه نور را با توان افزایشی بالا و درقطری بسیار کوچک به فلز مورد نظر تابانده و آن را به نقطه ذوب می‌رساند که در هر بخش مانند خودرو، دندانپزشکی، جواهرات و سیستم های حسگر و … مورد استفاده قرار می‌گیرد. لیزر فایبر با استفاده از فوکوس خودکار الکتریکی و با استفاده از حسگر واحد کنترل و واحد حرکت یکپارچه در داخل برای برش لیزر با قدرت متوسط به بالا استفاده می‌شود.

دستگاه لیزر فایبر مارکینگ، از جمله دستگاه‌های مارکینگ و حکاکی است که با استفاده از اشعه لیزر می‌توان نمونه‌های بسیاری از نقش و نگارهای مختلف ایجاد نمود. با روی کار آمدن دستگاه حکاکی فایبر مارکینگ و بهره‌مندی از لیزر برای عمل حک و مارک، صنعت حکاکی نیز به عنوان یک رشته جدید شناخته شد و امروزه در بسیاری از شیوه‌های تبلیغی و طلاسازی استفاده می‌شود.

در چند سال اخیر از مارکینگ و حکاکی در صنایع گوناگونی استفاده می‌شود و دستگاه فایبر سرعت این کار در صنعت را بیشتر از قبل نموده است و به همین دلیل است که هر روز خرید و فروش این دستگاه‌ها با سرعت بیشتری نسبت به قبل اتفاق می‌افتد و پیش‌بینی‌ها نمایانگر این می‌باشد که دستگاه فایبر لیزری جایگزین بسیاری از دستگاه‌های لیزری دیگر شود.

انواع دستگاه لیزر فایبر

دستگاه‌های لیزر فایبر در انواع و کاربردهای مختلف تولید می شوند. در اینجا به چهار مورد از این دستگاه‌ها که در شرکت پرتو پدیده رایمون وجود دارد اشاره می‌کنیم:

• دستگاه فایبر حکاکی

دستگاه حکاکی فایبر مارکینگ به عنوان یک فناوری نوآورانه، قابلیت ایجاد علائم دائمی بر روی انواع مختلف مواد را با سرعت و کارایی بالا دارد. این ابزار چندمنظوره به طور گسترده‌ای در صنایع مختلف از جمله تولید، خودروسازی و جواهرسازی مورد استفاده قرار می‌گیرد. یکی از دلایل محبوبیت این دستگاه، دقت و ماندگاری فوق‌العاده آن است. به همین دلیل، نمی‌توان اهمیت و نقش کلیدی دستگاه‌های مارک لیزر فیبر در بهبود کیفیت و افزایش بهره‌وری در صنایع را نادیده گرفت. این فناوری نه تنها فرآیندهای تولید را تسهیل می‌کند، بلکه به کسب و کارها کمک می‌کند تا محصولات خود را با دقت و کیفیت بالاتری ارائه دهند.

دستگاه حکاکی فایبر لیزر یک دستگاه بسیار مدرن با کیفیت لایه برداری فوق العاده است. این دستگاه نتیجه پیشرفت روز افزون تکنولوژی در حوزه لیزرهای جامد می باشد. فرآیند حکاکی بر روی اجسام مخصوصا فلزات و ایجاد طیف رنگ با این فناوری میسر شده است.

کارکردن با این نوع دستگاه نیاز به مهارت زیادی ندارد و بسیاری از کاربران عادی در کارگاه های خود می تواند از این نوع دستگاه فایبر حکاکی به راحتی استفاده کنند. یکی از مهمترین کاربرد این دستگاه استفاده از آن در طلاسازی است که در مقاله دستگاه برش لیزر طلاسازی در مورد آن کامل توضیح داده‌ایم.

• دستگاه فایبر حکاکی پرتابل

دستگاه حکاکی فایبر یک دستگاه لایه بردار است بطوری که می‌تواند با تابش پرتو لیزر با سرعت بسیار بالا یک لایه از سطح فلز یا هر نوع متریال که امکان حکاکی آن را داشته باشد بتراشد. این مواد می‌تواند شامل

• فولاد
• طلا
• مس
• آلومینیوم
• نقره
• غیرفلزات مانند چوب و پلاستیک و …

 باشد.

حکاکی با دستگاه فایبر لیزر بسیار کم هزینه می‌باشد و حکاکی بر روی اشیا می‌تواند برای سال‌های طولانی بر روی جسم باقی بماند.

• دستگاه فایبر برش فلزات

دستگاه فایبر برش فلزات یکی از پرطرفدارترین ماشین‌های برش لیزر جامد می‌باشد. توانایی بالا و فناوری جدید با مصرف برق پایین و آماده شدن سریع دستگاه برای برش باعث شده است فایبر لیزرها بخش بزرگی از بازار را به خود اختصاص دهند.

این دستگاه برای برش مواد با سرعت بالاتری نسبت به دستگاه‌های حکاکی مشخص شده، با استاندارد برش بالاتر و استاندارد حکاکی پایین تر بهینه شده است. برش لیزری یک روش جداسازی حرارتی است که در آن با استفاده از پرتو لیزر، شکل‌های مشخص و از پیش تعیین شده بریده می‌شوند. برای انجام این برش‌ها، نیاز به یک فایل گرافیکی مبتنی بر بردار داریم که شامل خطوط و منحنی‌های لازم برای طراحی است. این روش به طور ویژه برای برش اشکال مختلفی از جمله حروف، علامت‌ها و برچسب‌ها به کار می‌رود و همچنین می‌تواند بر روی اجزایی که قبلاً حکاکی شده‌اند، اعمال شود. برش لیزری به دلیل دقت و سرعت بالای خود، به یکی از روش‌های محبوب در صنایع مختلف تبدیل شده است.

منابع قدرت این لیزرها علاوه بر قدرت بالا، امکان تنظیم فرکانس لیزر خروجی را به راحتی برای کاربر فراهم می کند.

وزن و حجم منبع تولید لیزر در دستگاه‌های برش فایبر بسیار کوچک بوده اما کارآیی بسیار بالایی دارد.

• دستگاه فایبر برش اتاقدار

دستگاه برش لیزر فایبر اتاقدار به شما این امکان را می‌دهد تا طیف وسیعی از ورق‌های فلزی با طرح‌های پیچیده را با سرعت و دقت بالا و کاملا ایمن برش دهید تا نیازی به پردازش سطح کار بعد از برش، نداشته باشید. لیزر فایبر، یک برش کامل و تمیز بدون لبه را فراهم می‌کند. همچنین به کاربر این امکان را می‌دهد تا فرآیند تولید خود را با کمـــــترین ضــــایعات و عـــــدم تغییر در ســــاختار فــــــیزیکی ورق بهبود ببخشد و بدلیل اتاقدار بودن دستگاه ایمنی کامل کاربر را فراهم می‌کند و همزمان قطعــات مختلف با ضخــامت یکســان را تولید نماید.

تعداد زیادی از کاربردهای مختلف وجود دارد که به ویژه در صنعت تولید، نیاز به خروجی بالا را ایجاب می‌کند. این فناوری همچنین در حوزه هوافضا به کار می‌رود، جایی که اجزای با استحکام بالا برای تحمل فشارهای ناشی از فضای بیرونی ضروری هستند. علاوه بر این، در مدارس، نیروهای نظامی و کسب‌وکارهای کوچک نیز از فناوری برش لیزری استفاده می‌شود. این فناوری در صنایع متنوعی کاربرد دارد، از جمله برش استنت‌ها در صنعت پزشکی، تولید قطعات با اشکال خاص در محیط‌های صنعتی، برش سیلیکون برای تولید سلول‌های خورشیدی و نیمه‌هادی‌ها (از جمله مقاومت‌ها). این روش‌ها به دلیل دقت و کارایی بالا، نقش مهمی در بهبود کیفیت و سرعت تولید ایفا می‌کنند و به همین دلیل در صنایع مختلف، از پزشکی گرفته تا هوافضا، به طور گسترده‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرند.

مزایا دستگاه برش لیزر فلزات

‌همانطور که در بالا اشاره شد دستگاه‌های فایبر علاوه بر تمام مزیت‌های دستگاه برش CO2 هزینه عملکرد و نگهداری کمتری نیز دارد. لیزرهای Fiber می‌توانند مواد نازک را با سرعت بسیار بالایی برش دهند و همچنین توانایی برش مواد بازتابنده و صیقلی را نیز دارند، بدون اینکه خطر انعکاس باعث آسیب به دستگاه شود. بنابراین، فلزاتی مانند مس، برنج و آلومینیوم با کمک این لیزر بدون مشکل برش داده می‌شوند.

از جمله مزایا دستگاه برش لیزر فلزات می‌توان به دقت بالای برش، لرزش کم حتی در ورق‌های فولادی ضخیم و کاهش استرس موجود در فرایند برش اشاره کرد.

انعطاف پذیری

برش لیزری نیازی به تعویض ابزار برای هر برش جداگانه ندارد. برش اشکال مختلف با طرح‌های هر چقدر پیچیده نیاز به تنظیمات متفاوتی ندارند و تنظیمات آن‌ها یکسان است.

دقت

یکی از مزایای این دستگاه‌ها در مقایسه با سایر روش های حرتی دقت خیلی بالاتر آن‌هاست. دقت +/-0.1 میلیمتر این فرصت را برای دستیابی به دقت بالا بدون هیچ گونه عملیات پس از آن فراهم می‌کند.

تکرارپذیری

+/- 0.05 میلی متر قطعاتی را تضمین می کند که تقریباً مشابه یکدیگر هستند.

سرعت

برش لیزری بسیار سریعتر از روش‌های برش مکانیکی سنتی است. به خصوص در مورد برش‌های پیچیده تر. هنگامی که آن را با سایر روش های برش حرارتی مانند برش پلاسما یا شعله مقایسه می کنیم، لیزر آنها را با سرعت تا ضخامت معینی که حدود 10 میلی متر است، ضرب می‌کند. با این حال، نقطه مزیت دقیق به قدرت برش لیزری خلاصه می‌شود.

اتوماسیون

شما به نیروی انسانی کمتر نیاز دارد زیرا این دستگاه‌های برش لیزری جدید کاملا خودکار هستند. یک اپراتور باتجربه هنوز هم نقش زیادی در کیفیت نهایی دارد، اما سرعت برش و نیاز کم به کار دستی باعث کاهش هزینه ها نسبت به سایر روش های برش می شود.

بسیاری از ماشین‌ها حتی دارای سیستم تغذیه و همچنین نوار نقاله‌های بعدی هستند. البته چنین تنظیماتی برای دستگاه برش لیزری با قیمت بالاتری ایجاد می کند.

کیفیت

با استفاده از تنظیمات مناسب، برش‌های لیزری فحتی سوراخ‌های خیلی کوچک را هم به راحتی برش می‌دهد. اغلب حتی نیازی به حذف آن نیست. البته به جنس، ضخامت و عوامل دیگر بستگی دارد.

از دیگر مزایا دستگاه برش لیزر فلزات داشتن یک منطقه کوچک تحت تأثیر گرما است. همانطور که ریزساختار در امتداد HAZ تغییر می‌کند، یک ناحیه کوچکتر HAZ منجر به قطعات قابل پیش بینی و قابل اعتمادتر می شود.

برش بدون تماس

در صورت برش لیزر فقط پرتو با ورق تماس پیدا می کند. بنابراین، هیچ اصطکاک مکانیکی که بتواند ابزار را بپوشاند وجود ندارد.

تطبیق پذیری

این احتمالاً یکی از مهمترین مزایا دستگاه برش لیزر فلزات است. تطبیق پذیری به دو صورت خود را نشان می دهد. برش لیزری برای بسیاری از مواد مختلف مناسب است. از جمله آنها می‌توان به فلزات مختلف، اکریلیک، ام دی اف، چوب، کاغذ و غیره اشاره کرد. یک دستگاه را می توان برای انجام کارهای مختلف پیکربندی کرد. البته توانایی برش برخی از این مواد به قدرت دستگاه شما بستگی دارد.

تعویض میز کار

از فواید دیگر این دستگاه‌ها تعویض میز کار می باشد که با توجه به ساختار و مکان یابی دقیق متریال و همچنین بارگیری و تخلیه مواد در عرض 10 ثانیه می‌تواند هزینه‌های کار را کاهش و سرعت برش را ارتقا بخشد. قابلیت‌های ذکر شده با توان 1000-6000 وات می‌باشد. توان بالای این دستگاه این قابلیت را دارد که قدرت لیزر را با کابل انتقال دهد که این نیز انتخابی بسیار عالی برای برش متریال‌های ضخیم مانند پردازش ماشین آلات نساجی و مهندسی و … می‌باشد.

طراحی فشرده پهنای باند

هر نوع دستگاهی با توجه به فرایندهای مختلف معایب و مزیت‌هایی دارد. البته دستگاه برش فلزات مزیت‌هایی بیشتر از فرایندهای دیگر دارد که در صنایع مختلفی کاربرد خوبی دارد که از جمله آن‌ها می‌توان به طراحی فشرده که پهنای باند در آن که موجب تنظیم طول موج گسترده می‌شود اشاره کرد که در نتیجه پالس‌هایی بسیار کوتاه ایجاد می‌کند. همچنین می‌تواند مواد بازتابانده را بدون خطر انعکاس برش دهند.

کاهش تنش و استرس های برش

از دیگر مزایای فایبر برش کاهش تنش‌ها و استرس‌های مکانیکی است، ضمنا برش فلزات یکی از ساده‌ترین و با صرفه‌ترین روش‌های ورقکاری می‌باشد. فیبر نوری امکان افزایش سرعت را به همراه دارد.

قیمت دستگاه برش فایبر

از باارزش‌ترین مزیت‌های برش لیزر فلزات، قیمت آنست زیرا در زمان و حتی خرید مواد اولیه صرفه‌جویی چشمگیری دارد زیرا اولا نیازی به آینه‌های نوری گران قیمت نیست، علاوه بر آن لنز فوکوس در داخل سربرش قرار دارد و دیده می‌شود که اگر بدرستی از آن نگهداری شود دوام بسیار بالایی خواهد داشت.

افزایش سرعت برش و کاهش مصرف انرژی

از دیگر مزایا دستگاه برش لیزر فلزات افزایش قابل توجه سرعت برش است، به عنوان مثال زمان برش یک فلز به ضخامت 1 میلیمتر، فایبر می‌تواند 3 برابر سریع‌تر از لیزرهای سنتی برش CO2 باشد. دستگاه‌های CO2 نسبت به فایبر انرژی بیشتری برای تولید پرتو لیزر استفاده می‌کنند. مانند اینکه دستگاه برش فایبر 2 کیلو وات 1/3 توان مصرفی یک دستگاه 4 کیلو وات CO2 مصرف انرژی دارد که این موضوع به افزایش ماندگاری سخت افزار کمک می‌کند. از لحاظ فضای مورد نیاز هم لیزرهای فایبر کم حجم بوده که این مزیت،صرفه جویی در فضا را افزایش می‌دهد.

همچنین لیزرهای فایبر قابلیت پردازش بسیاری از متریال‌ها مانند

• آهن
• استیل
• فولاد ملایم
• فولاد ضد زنگ
• تیتانیوم
• مواد بازتابنده مانند آلومینیوم و مس

را دارد. لیزرها 3 عنصر اصلی و تشکیل‌دهنده دارند:

• منبع پرتو
• کاواک لیزر
• تشدید کننده

منبع پرتو از یک منبع تغذیه خارجی برای قرار دادن یک محیط افزایش برانگیخته استفاده می‌کند. در اینجا محیط این اجازه را پیدا می‌کند تا نور را از طریق یک فرایند فیزیکی تقویت کرده که به آن انتشار تحریک نشده گفته می‌شود. لیزرهای فایبر برای کاهش هزینه‌های عملیاتی بسیار عالی هستند.

نکاتی در استفاده از برش لیزر فلزات

چند نکته مهم وجود دارد که باید هنگام استفاده ازدستگاه برش لیزر فلزات در نظر بگیرید:

• اگر می‌خواهید ماده ای را برای اولین بار با این لیزر برش بزنید، با اینکه لیزر فایبر، در برش اکثر مواد عالی عمل می‌کند، اما به دلیل طول موج کوتاه، نمی‌تواند اکریلیک یا پلی کربنات را برش دهد و فقط می‌تواند برای چوب یا پارچه در موارد محدود استفاده شود.
• مورد دیگر ضخامت ماده‌ای است که باید برش داده شود. مواد سفت‌تر و کلفت‌تر، به ویژه فولاد ملایم، نیاز به انرژی بیشتری برای برش دارند و در این موارد، برش لیزر فایبر، ممکن است گزینه مناسبی برای آنها نباشد. در این حالت، می‌توان از نصب هد برش لیزر فایبر، درست در کنار هد برش پلاسما استفاده کرده و نتایج خوبی را به دست آورد.
• همچنین در مورد این لیزر بدانید که طول موج کوتاه تر 1 میکرونی تولید شده توسط این لیزر، از طریق قرنیه چشم به شبکیه منتقل می‌شود. محافظت چشم در برابر آن، مسئله ساده‌ای است که به راحتی با تجهیزات ایمنی و عینک قابل حل است.

برای خرید دستگاه برش لیزر فلزات در انواع مختلف به وب سایت شرکت پرتو پدیده رایمون مراجعه کنید.