دستگاه برش ليزر چيست؟

برش ليزري يك فرآيند حرارتي با كاربردهاي فراوان در دنياي توليد صنعتي است. افزايش استفاده از دستگاه‌هاي برش ليزري لزوم آموزش و دانستن مزايا و معايب دستگاه برش ليزر را الزامي مي‌كند. دستگاه‌هاي برش ليزري قادر به حكاكي و برش سريع ورق هاي فلزي حتي با پيچيده ترين اشكال هستند و پرداخت‌هاي باكيفيت را ارائه مي‌دهند.

اين دستگاه نور ساطع شده از ليزر را در يك پرتو ليزر با چگالي بالا از طريق سيستم مسير نوري متمركز مي كند. پرتو ليزر سطح قطعه كار را تحت تابش قرار مي‌دهد تا قطعه كار به نقطه ذوب يا نقطه جوش برسد و گاز پرفشار كواكسيال با پرتو، فلز مذاب يا تبخير شده را از بين مي‌برد. با حركت موقعيت نسبي تير و قطعه كار، مواد در نهايت يك شكاف تشكيل مي‌دهند تا به هدف برش برسند.

انواع دستگاه برش ليزر

با توجه به ليزرهاي مختلف، مي توان آن را به: دستگاه برش ليزر CO۲، دستگاه برش ليزر YAG و دستگاه برش ليزر فايبر تقسيم كرد.

از نظر قدرت، مي توان آن را به: دستگاه برش ليزر فيبر با توان بالا، متوسط ​​و كم تقسيم كرد.

با توجه به مواد برش، مي توان آن را به: دستگاه برش ليزري فلزي و غير فلزي تقسيم كرد.

با توجه به ابعاد پردازش، مي توان آن را به: دستگاه هاي برش ليزري دو بعدي و سه بعدي تقسيم كرد.

 مزاياي دستگاه برش ليزري

در مقايسه با ساير انواع برش، برش ليزري مزاياي زيادي دارد. اين موارد عبارتند از:

1.  دقت و دقت برش بالاتر
2.  لبه هاي با كيفيت بالاتر
3.  عرض برش باريك
4.  منطقه تحت تاثير حرارت كوچكتر و تغيير شكل مواد كمتر
5.  كاهش آلودگي مواد و ضايعات
6.  كاهش هزينه هاي نگهداري
7.  ايمني عملياتي بالاتر

در مقايسه با دستگاه‌هاي برش سنتي، دستگاه‌هاي برش ليزري مي‌توانند طرح‌هاي مختلف را با دقت و دقت بالاتر برش دهند. از آنجايي كه دستگاه‌هاي برش ليزر را مي‌توان به طور كامل توسط CNC كنترل كرد، آنها مي‌توانند به طور مكرر و پيوسته قطعات پيچيده با تلرانس بالا توليد كنند. برش ليزري همچنين مي‌تواند برش‌ها و لبه‌هاي با كيفيت بالا را ايجاد كند، معمولاً بدون تميز كردن، پردازش يا تكميل بيشتر، در نتيجه نياز به ساير فرآيندهاي تكميل را كاهش مي‌دهد.

ساير مزايا

ماهيت غير تماسي فرآيند برش ليزري همچنين خطر تغيير شكل مكانيكي را به خصوص براي مواد انعطاف پذير يا نازك كاهش مي‌دهد و خطر آلودگي مواد را كاهش مي‌دهد. به دليل تحمل كمتر، عرض برش باريكتر، نواحي تحت تأثير حرارت كوچكتر و تغيير شكلهاي كوچكتر مواد، طراحي قطعات برش ليزري را مي‌توان نزديكتر به هم بر روي مواد مرتب كرد. اين طراحي فشرده ميزان هدر رفت مواد را كاهش مي‌دهد و در نتيجه هزينه‌هاي مواد را در طول زمان كاهش مي‌دهد.

اگرچه سرمايه گذاري اوليه تجهيزات برش ليزري معمولاً بيشتر از ساير فرآيندهاي برش است ولي هزينه‌هاي عملياتي و نگهداري نسبتاً كم است. دستگاه‌هاي برش ليزري مي‌توانند چندين عمليات و كاربرد را بدون نياز به خريد يا جايگزيني ابزارهاي جداگانه و سفارشي انجام دهند. اين ويژگي برش ليزري نه تنها هزينه كل تجهيزات را كاهش مي‌دهد، بلكه زمان تحويل بين فرآيندها و برنامه ‌هاي مختلف را نيز كاهش مي دهد.

علاوه بر اين، از آنجايي كه برش ليزري يك فرآيند غير تماسي است، در مقايسه با فرآيندهاي برش تماسي (مانند برش مكانيكي يا برش با قالب چرخشي)، اجزاي ليزر خستگي كمتري دارند و بنابراين عمر مفيد بيشتري دارند. همراه با جايگزيني نسبتا ارزان اجزاي ليزر، دوام اجزاي ليزر بيشتر هزينه كل تجهيزات را كاهش مي دهد.

از ديگر مزاياي برش ليزري مي‌توان به كاهش خطر آسيب اپراتور و ايجاد يك محيط عملياتي ساكت‌تر اشاره كرد. فرآيند برش ليزري به سختي از اجزاي مكانيكي استفاده مي‌كند و در داخل محفظه رخ مي دهد، بنابراين خطر آسيب اپراتور كم است. از آنجايي كه در طول فرآيند برش ليزري نويز كمتري توليد مي‌شود، محيط كار كلي نيز بهبود يافته است.

معايب دستگاه برش ليزري

اگرچه برش ليزري مزايايي نسبت به ساير اشكال برش دارد، اما اين فرآيند داراي محدوديت هايي نيز مي باشد، از جمله:

• محدوده مواد قابل اجرا
• بهره وري ناسازگار
• سخت شدن فلز
• مصرف انرژي و توان بالاتر
• هزينه تجهيزات بالاتر

همانطور كه قبلا ذكر شد، برش ليزري براي انواع فلزات و غير فلزات مناسب است. با اين حال، مواد در حال برش و خواص آن معمولاً كاربرد مكانيزم‌هاي برش خاص، گازهاي كمكي و انواع ليزر را محدود مي كند. علاوه بر اين، ضخامت مواد نقش مهمي در تعيين قدرت ليزر بهينه، فشار گاز كمكي و موقعيت فوكوس براي كاربردهاي برش ليزري دارد. مواد مختلف يا ضخامت‌هاي مختلف در يك ماده واحد نيز نياز به تنظيم سرعت و عمق برش در كل فرآيند برش دارند. اين تنظيمات باعث ايجاد ناهماهنگي زمان توليد و افزايش زمان چرخش به خصوص در توليد انبوه مي‌شود.

ساير معايب

يكي از مزيت‌هاي برش ليزري اين است كه برش‌هايي با كيفيت بالا ايجاد مي كند كه معمولاً نيازي به تميز كردن، پردازش يا تكميل ثانويه ندارند. اگرچه اين از برخي جهات سودمند است، اما سخت شدن نهايي لبه هاي برش ليزري مي‌تواند براي برخي از كاربردها مشكل ساز باشد. به عنوان مثال، قطعاتي كه نياز به مراحل بيشتري دارند (مانند پوشش‌هاي پودري يا رنگ‌ها) بايد پس از فرآيند برش ليزري قبل از دريافت پوشش‌ها يا رنگ‌هاي لازم، عمليات سطحي شوند. افزودن اين مرحله زمان چرخش و هزينه كل پردازش را افزايش مي دهد.

محدوديت‌هاي مواد

اگرچه برش ليزري مي‌تواند هزينه‌هاي تعمير و نگهداري و هزينه‌هاي مواد را در طول زمان كاهش دهد، براي كاربردهاي توليدي خاص، ممكن است استفاده از ساير فرآيندهاي برش مقرون به صرفه تر باشد. به عنوان مثال، اگرچه مواد فلزي و غيرفلزي را مي توان با ليزر برش داد، پلاستيك هاي برش ليزري گازهاي بالقوه مضر و سمي را آزاد مي‌كنند. اين گازهاي گلخانه‌اي به تجهيزات كنترل آلودگي هوا نياز دارند و در نتيجه هزينه تجهيزات لازم را افزايش مي دهند. مواد بازتابنده در صورت عدم استفاده صحيح مي توانند به سيستم ليزر آسيب بزنند. برخي از مواد مانند PVC به دليل انتشار دود سمي نبايد با ليزر برش داده شوند.

برش ليزري براي همه مواد مناسب نيست. برخي از فلزات مانند مس و آلومينيوم كه بازتابي بالايي دارند، مي توانند به طور موثر برش چالش برانگيز باشند. مس و آلومينيوم را مي‌توان به طور موثر با ليزرهاي فايبر مدرن برش داد، اگرچه آنها به قدرت بالاتر و تكنيك‌ هاي خاصي نياز دارند. علاوه بر اين، محدوديت‌هايي در ضخامت مواد قابل برش وجود دارد. به طور معمول، برش ليزري براي مواد نازك‌تر كارآمدتر است و برش مواد بسيار ضخيم مي‌تواند آهسته و كمتر موثر باشد.

هزينه اوليه بالا

براي توليدكنندگان و تعميرگاه ها، اگرچه هزينه تعويض و نگهداري قطعات نسبتاً كم است، سرمايه گذاري اوليه در تجهيزات برش ليزري اغلب در مقايسه با فرآيندهاي برش سنتي بيشتر است. علاوه بر اين، تجهيزات برش ليزري معمولاً نسبت به ساير فرآيندهاي برش انرژي و انرژي بيشتري مصرف مي كنند و در نتيجه هزينه‌هاي عملياتي بيشتر مي‌شود. به طور كلي، تجهيزات اوليه و هزينه‌هاي عملياتي بالا ممكن است برش ليزري را براي عمليات‌هاي كم هزينه نامناسب كند.

برش‌هاي ليزري با كيفيت بالا، به ويژه آنهايي كه ويژگي هاي پيشرفته و قدرت بالاتري دارند، مي توانند گران باشند. اين هزينه مي تواند مانعي براي كسب و كارهاي كوچك يا كساني كه بودجه محدودي دارند باشد. در حالي كه سرمايه گذاري اوليه زياد است، بايد مقرون به صرفه بودن بلندمدت در نظر گرفته شود. براي توليد با حجم بالا، كارايي برش ليزري مي‌تواند هزينه‌هاي اوليه را در طول زمان جبران كند.