برش صفحات فلزی با لیزر
از لیزرها میتوان برای موارد زیادی بهره برداری کرد. یکی از روش های بهره وری از آن ها برش لیزری صفحات فلزی است . می توان گفت دستگاه برش لیزری، برش را به خوبی انجام میدهد این دستگاه می تواند عرض های بسیار کمیبرش دهد و هم چنین گرمای زیادی را در نقطه ی خاصی متمرکز می کند که این مورد باعث می شود گرما در اطراف آن نقطه پخش نشود . این روش برای بریدن سوراخ های بسیار ریز و یا طراحی صفحات فلزی پیچیده مناسب به نظر می آید . اکثر مردم می دانند که کلمه LASER مخفف عبارت انگلیسی :” Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation ” می باشد . اما آیا شما می دانید که چگونه پرتو های نور می توانند صفحه فلزی را با ماشین برش لیزری، برش دهند ؟
این روش به چه صورت عمل می کند ؟
برش لیزری فلزات
پرتو های لیزر یک سری از نور هایی با طول موج ( رنگ ) هم اندازه و با شدت بسیار بالا هستند . در مورد لیزرهای مدلCO2 ، پرتوهای نور بخش فروسرخ از طیف امواج الکترومغناطیسی را شامل می شود که برای انسان قابل رویت نیست. ابعاد این پرتوها هنگامیکه از دهانه منبعه تولید کننده رها می شوند حدود 3 چهارم یک اینچ بیشتر نیست . این پرتو ها ممکن است قبل از اینکه به صفحه فلزی مورد نظر برسد در درون دستگاه به وسیله آینه ها منعکس شوند. پرتوهایی که قرار است به هدف مورد نظر برسند قبل از برخورد با صفحه فلزی، از دهانه ی یک ابزار لوله مانند رد می شوند تا همگی در یک راستا قرار بگیرند و تاثیر لیزر افزایش یابد. هم چنین گاز های متراکمی مثل اکسیژن و نیتروژن از دهانه این ابزار لوله مانند خارج می شود.
متمرکز کردن پرتوهای لیزر می تواند به وسیله لنز های مخصوص و یا آینه های کروی مقعر انجام گیرد و این عمل در درون دستگاه به خوبی صورت می پذیرد. این پرتو ها باید با دقت زیادی بر نقطه مورد نظر متمرکز شوند و انرژی مورد نیاز برای لیزر برش آن ورقه به خوبی تنظیم شود تا عمل برش به درستی صورت پذیرد. گرمای متمرکز شده بر روی نقطه هدف بسیار زیاد است . هم اکنون آزمایش دوران کودکی تان که در آن پرتو های نور را بر روی نقطه ای ریز متمرکز می کردید به یاد آورید . آیا گرمای تولید شده قابل تحمل بود ؟ اکنون در ذهن خود تجسم کنید که اگر 6 هزار وات انرژی بر روی یک نقطه متمرکز شوند چه میزان گرما تولید می شود!
شدت زیاد توان مصرفی در این عملیات باعث گرم شدن سریع ، ذوب شدن و یا تبخیر شدن آن ماده می شود. گرمای تولیدی توسط این دستگاه ها به اندازه مورد نیاز برای سوختن مواد وجود دارد . پرتو های پر قدرت لیزر به سادگی مواد را ذوب می کند و فشار گار نیتروژن تولیدی نیز مواد اضافی ذوب شده که هنوز بر سطح ورقه وجود دارند را از صفحه کنار می زند.
در دستگاه لیزر برش CNC قسمت بالایی دستگاه بر روی صفحه مورد نظر به گونه ای که شما مشخص کرده اید می چرخد و طرح مورد نظر را از ورقه بیرون می آورد . یک سیستم برای تنظیم ارتفاع در دستگاه وجود دارد که باعث می شود بین لوله ای که از آن ، لیزر رها می شود و صفحه ای که در حال بریده شدن است فاصله مناسب رعایت شود . این فاصله بسیار مهم است چون مشخص می کند که نقطه کانونی در کجای صفحه فلزی ، قرار گیرد . کیفیت برش با کم و زیاد کردن فاصله کانونی تغییر می کند . در یک برش خوب پارامتر های زیادی تاثیر گذار هستند اما وقتی همه آن ها به خوبی کنترل شوند ، برش لیزر ، پایدار ، قابل اعتماد و بسیار دقیق خواهد بود
3? کنترل فرآیند بهتر:
با قوی تر شدن لیزرها و برش مواد ضخیم، دستیابی به یک قطعه بدون مواد خارجی و کیفیت لبه خوب نیز دشوار شد. دستگاه برش لیزری OEM این مشکل را برطرف کردند. آنها شروع به ساخت ناظرهایی کردند که بتواند بیشتر از یک برنامه کار انجام دهد. آنها فرایندو پردازش کار را آسانتر کرده و بدون نیاز به یک اپراتور نیز قابل اعتماد هستند.
لیزرهای امروزی می توانند ضخامت های متعددی را در مواد مختلف برش لیزری دهند و به کیفیت خوبی از لبه دست یابند.
4? لیزرهای جدید، پارامترهای پرتو جدید:
OEM میلیون ها دلار برای بهبود کیفیت پرتو صرف کرده است. با تولید پرتو بهتر، لیزر نیز می تواند فولاد، فولاد زنگ نزن و آلومینیوم را با کیفیت لبه بهتر و به صورت پایدار تولید کند. در طول دهه های اخیر، بیشتر این کارها بر روی لیزرهای CO2 متمرکز شده است اما در سال های اخیر R&D توجه خود را بر روی تولید لیزرهای حالت جامد معطوف کرده است. این لیزرها شامل لیزرهای فیبر و اخیرا نیز فناوری دیود مستقیم می باشد.
لیزرهای CO2 ساخت مواد را نیز تغییر داده است. لیزرهای فیبری نیز نسل بعدی ماشین برش لیزری برای صنعت هستند. با هزینه نگهداری پایین، به کارگیری ساده و توانایی برش با سرعت بیشتر از لیزر2 CO ، لیزر فیبری یک گزینه در حال رشد برای بیشتر کارهای لیزری جدید است. این لیزر لبه هایی را در مواد نازک ایجاد می کند که شبیه لبه های تولید شده با لیزرهای co2 با کیفیت است اما با افزایش ضخامت مواد، کیفیت لبه برش نیز کاهش پیدا می کند.
فناوری های جدید تغییراتی را در خواص و ویژگی های پرتو لیزر فیبری ایجاد کرده و به آن این امکان را می دهد تا مواد فولادی ضخیم را با کیفیت مشابه ماشین لیزر برش co2 برش دهد و این عملیات را به بهترین شکل ممکن انجام می دهد . همین امر نیز به سازندگان اجازه می دهد لیزرهای فیبری را برای پردازش و ساخت انواع مختلفی از مواد و با ضخامت متفاوت خریداری کنند بدون اینکه نیازی به اپتیک های خاص یا تغییر لنز باشد.توانایی تقلید از کیفیت لبه های برش خورده با دستگاه لیزر برش 2 CO در لیزر فیبری در حال بررسی و مورد توجه قرار می گیرد و با استفاده از لنزهای مخصوص و آینه هایی که عرض بریدگی را تغییر خواهد و آن کار را انجام می دهد. اگر به آینه نکاه کنیم متوجه می شویم که فناوری های نوظهور بلاشک موارد جدیدی را وارد بازار برش لیزر خواهند کرد. برخی از تولید کنندگان سیستم های حالت جامد را با عنوان لیزرهای دیود مستقیم گسترش داده اند که بازده اضافی و مزایای پردازش منحصر به فرد را پیشنهاد می کنند. اگرچه هنوز تاثیر این فناوری بر روی گزینه های لیزر برش موجود مشخص نیست اما هم اکنون توانایی های خود را برای تولید موادی با کیفیت لبه عالی نشان داده است. فناوری لیزر برای همیشه در حال تغییر است. سیستم های موثر و با سرعت همیشه و به طورد دائم در حال ظهور هستند.
پرتوهای لیزر، نازل، کنترل فرایند و مواد مورد استفاده کیفیت لبه برش در برش لیزری را به خوبی تعیین می کنند و در طول دهه های اخیر به طور قابل توجهی بهبود یافته اند. اکثر قریب به اتفاق این بهبودها از چهار ناحیه سرچشمه می گیرند. مواد بهتر، نازل، کنترل فرآیند و کیفیت پرتو.
پیشرفت های انجام شده در سیستم کنترل، بررسی و مونیتور فرآیند و کیفیت پرتو حتی در مواد ضخیم نیز برش لبه را به خوبی بهبود بخشیده است. لیزر به یک ابزار واقعی برای ساخت فلزات تبدیل شده و هرگز همانند لیزرهای امروزی سازنده وموثر نبوده است. آنها قادرند لبه های فلزات و سایر مواد را با یک سرعت بی سابقه ای برش دهند و همین امر موجب شده که اتوماسیون مدیریت و نگهداری مواد حتی بیشتر از قبل با اهمیت باشد. اگر لیزر برای مدت طولانی بیکار باشد و منتظر اپراتور دستگاه بماند تا ورقه های مورد نیاز را قرار دهد و قسمت های آماده را بردارد، حتی سریعترین ماشین برش لیزری در جهان نیز ممکن است نتواند بر روی زمان چرخه نهایی تاثیر بگذارد. تفکر مشابهی در مورد کیفیت لبه وجود دارد. کیفیت لبه نیز ذهنی است. یک ماشین کار به بخش هایی که توسط ماشین لیزر برش خورده نگاه می کند و در می یابد که کیفیت لبه آن خوب نیست. یک جوشکار از سوی دیگر ممکن است به همان بخش نگاه کند و یک لبه نرم، پایدار و با کیفیت را تشخیص دهد. خوب همانطور که مشاهده می کنیدتمامی این موارد به سلیقه افراد بستگی دارد. صرف نظر از تمامی موارد ذکر شده، الزامات کاربردی، کیفیت لبه را تعیین می کند. برش اینچ های بسیار در هر دقیقه بسیار عالی است اما اگر قطعات در یک تنگنای دبوررینگ گرفتار شوند، زمان چرخه نهایی ممکن است تغییر چندانی نکند. برای اطمینان از برش لبه بهتر،اپراتورها باید پارامترهای برنامه برش همچون سرعت برش در اطراف گوشه های تیز را تغییر دهند اما اغلب اوقات در می یابند که اینکار زمان بیشتری از فرستادن کل اجرا از طریق سیستم دبوررینگ نیاز دارد.
تغییرات زیادی از اواخر سال 1990 تا 2000 رخ داده است. لیزر برش توانسته اند حتی لبه های خوبی در مواد ضخیم به دست آورند. تمامی این بهبودهای حاصل شده از پیشرفت موجود در چهار ناحیه به وجود آمده اند: کیفیت مواد، تکنولوژی برتر نازل، کنترل فرآیند و کیفیت پرتو.
- مواد بهتر:
در 15 سال گذشته، لیزرهایی با قدرت بالا به سازندگان اجازه دادند تا مواد ضخیم تری را برش دهند اما کیفیت برش لبه در برخی از مواقع کم می شود. در اوایل، برش مواد ضخیم با یک سطح مقیاس صاف و ترکیب پایدار بسیار دشوار بود. تولید کنندگان فولاد افزایش چشمگیری در تقاضا را مشاهده کردند و به همین خاطر نیز شروع به تولید مواد لیزری بهتر برای سازندگان کردند. امروزه یک لیزر باکیفیت، موادی با کیفیت عالی و سطحی صاف در دسترس شرکت هایی است که در حال پردازش و تولید فولادهای 0?5 اینچی با حتی ضخیم تر هستند. - نازل بهتر:
توانایی دستگاه برش لیزری با قدرت بالا برای برش مواد ضخیم تر نازل های برش را مجبور کرد تا همانند مواد مورد استفاده خود را بهبود ببخشند. پیشرفت های انجام شده در نازل شامل نازل جریان کواکسیال برای برش فولاد با اکسیژن می باشد. هنگامی که ماده ای با اکسیژن برش داده می شود، جریان گاز کمکی بسیار پایین است . نازل های کواکسیال ( هم محور) یا دوگانه اجازه تولید یک جریان پایدار و نرم از گاز را برش فراهم می کند و همین امر موجب تولید کیفیت برش بهتر در فولادهایی با ضخامت 0?5 الی 1?25 می شود. این فناوری تنها به برش توسط اکسیژن ختم نمی شود. گاز کمکی نیتروژن برای برش نیز به خاطر توانایی بسیار بالای دستگاه لیزر برش برای برش و سرعت بالای آن در برش مواد ضخیم محبوبیت بالایی پیدا کرده و باعث شده تا افراد بیشتری نیز از آن استفاده کنند برش توسط گاز نیتروژن یک لبه عاری از اکسید را تولید می کند که برای جوشکاری یا رنگ آمیزی آماده است. شاید بتوان گفت یکی از معایب نیتروژن این بود که برای برش لیزر مواد به جریان بالایی از گاز نیاز بود. بنابراین باید نازلهایی با قطر بزرگ و منبع نیتروژن با فشار بالا برای برش مواد ضخیم و با سرعت بالا تامین می شد. برای برطرف کردن این مشکل، پیشرفت های انجام شده در نازل به ایجاد یک جریان دینامیک و پویا یاری رساند. زاویه مخروط در داخل نازل جریان هم محوری را برای برش با فشار بالا و به همراه کمترین مقدار از تلاطم در منطقه برش را ایجاد نماید.
استفاده از دستگاه برش لیزری نیازمند رعایت کردن یک سری موارد ایمنی است که عبارتند از:
- اپراتور باید آموزش های لازم را در خصوص کار با ماشین برش لیزری دیده باشد.
- قبل از کار با ماشین لیزر برش باید چیلر ( خنک کننده تیوپ) را روشن کنند.
- هنگامی که دستگاه در حین کار می باشد حتما از عینک مخصوص لیزر استفاده شود.
- به هیچ عنوان بدون عینک مستقیم به اشعه نگاه نکرده زیرا روی شبکیه چشم اثر گذاشته باعث ضعیف شدن چشم می شود و در مواردی شاید به چشم آسیب های جدی و جبران نا پذیری برساند.
- اپراتور حتما باید در کنار دستگاه برش لیزر در حال کار حضور داشته باشد.
- در هنگام ترکِ دستگاه در حین کار ( به علت خطر آتش سوزی) حتما ً دستگاه برش لیزری را در حالت pause قرار دهید در غیر این صورت حتی اگر آتش سوزی هم نشود خطر سوختن دستگاه وجود دارد.
- درب دستگاه لیزر برش حین کار باید کملا بسته باشد.
- بعد از تمام شدن کار دستگاه برش لیزری و وسایل جانبی آن را حتما خاموش نمایید تا عمر دستگاهتان بلند باشد.
برای ساخت اسباب بازی در موارد متعددی از دستگاه های لیزر استفاده می شود .
ماشین های لیزری به دلیل سرعت و ظرافتی که دارند امروزه در صنعت ساخت اسباب بازی ها هم مورد استفاده قرار میگیرند.
از موارد مهم کاربرد لیزر در این صنعت گزینه های زیر را می توان نام برد :
- برش انواع پارچه و چرم در ساخت اسباب بازی
- برش برچسب های مورد استفاده در اسباب بازی
- برش مقوا یا چوب برای ساخت پازل های دو بعدی و سه بعدی
- حکاکی آرم سازنده روی اسباب بازی های مختلف
- برش قطعات برای ساخت نمونه های اولیه اسباب بازی برای تبلیغات و سنجش محبوبیت آن اسباب بازی برای تولید بالا
- برش قطعات برای تولید اسباب بازی با تیراژپایین به صورت پازل با کیفیت بسیار بالا
در تولید و ساخت بسیاری از اسباب بازی های نیاز به برش های متعدد وجود دارد ، مخصوصا اینکه طرح های پیچیده و ظریفی هم داشته باشند برش لیزری بسیار کارآمد است. همچنین در برش پارچه ها و یا چرم با لیزر می توان چندین لایه را روی هم قرار داده و کاملا همزمان برش داد.
