اخیرا استفاده از برش لیزری در زمینه های مختلفی رواج پیدا کرده است و به یک روش سریع و دقیق برای برش دادن موادی مانند چوب، پلاستیک و فلز تبدیل شده است. برش لیزری فلز یک فرایند پیشرفته است که با استفاده از پرتو لیزر برای برش و شکل دهی به فلزات انجام می شود. این فرایند به دلیل دقت بالا، سرعت و قابلیت انعطاف پذیری آن در صنایع مختلف، از جمله خودروسازی، هوا فضا و تولید تجهیزات صنعتی، بسیار محبوب شده است. مراحل اصلی برش لیزری فلز به شرح زیر است:
- انتخاب لیزر: معمولاً از لیزرهای CO2 یا لیزرهای فیبر (Fiber Laser) استفاده می شود. لیزرهای فیبر به دلیل کارایی و دقت بالاتر در برش فلزات اولویت داده می شوند.
- آماده سازی مواد: فلز مورد نظر باید به دقت برش داده شود و این مرحله شامل تمیز کردن سطح فلز و اطمینان از این که هیچ گونه آلودگی یا زنگ زدگی وجود ندارد.
- طراحی CAD: طرح مورد نظر برای برش باید در نرم افزار CAD طراحی و سپس به نرم افزار کنترل لیزر منتقل شود.
- تنظیمات دستگاه: پارامترهای برش مانند قدرت لیزر، سرعت برش، و نوع گاز (عمدتاً نیتروژن یا اکسیژن) باید تنظیم شوند.
- برش: لیزر به صورت خودکار بر روی سطح فلز حرکت کرده و با دقت و سرعت بالا، مواد را برش می دهد. انرژی لیزر باعث ذوب یا تبخیر شدن فلز می شود.
- خنک سازی و پرداخت: پس از برش لیزری فلز ، ممکن است نیاز به خنک سازی و یا پرداخت سطح برش وجود داشته باشد تا کیفیت نهایی بهبود یابد.
- کنترل کیفیت: در نهایت، قطعات برش خورده باید بررسی شوند تا اطمینان حاصل شود که مطابق با مشخصات طراحی هستند.
محاسبه هزینه های مربوط به برش لیزری فلز
هزینه های مربوط به برش لیزری معمولاً به چندین عامل بستگی دارد و بسته به نوع فلز (مانند فولاد، آلومینیوم، استیل و …) متفاوت می باشد. برخی از مواد هزینه بیشتری دارند. هم چنین ضخامت فلز تأثیر زیادی بر روی زمان برش و قدرت لیزر مورد نیاز دارد، برش فلزات ضخیم، معمولاً هزینه بیشتری را به همراه دارد. اگر طرح سفارشی پیچیده و جزئیات بیشتری داشته باشد، زمان بیشتری برای برش نیاز دارند و بنابراین هزینه بیشتری خواهند داشت.
هزینه های مربوط به نگهداری و تعمیر دستگاه های لیزر نیز باید در نظر گرفته شود. برخی از فرآیند های برش لیزری فلز نیاز به گازهایی مانند نیتروژن یا اکسیژن دارند که این نیز می تواند به هزینه ها اضافه کند. اگر قطعات و ورق برش لیزری نیاز به حمل و نقل داشته باشند، هزینه های مربوط به حمل و نقل و بسته بندی نیز باید محاسبه شود. هزینه های عمومی کسب و کار، مانند اجاره، حقوق نیروی کار و سایر هزینه های اداری نیز مطمئنا در گرفته می شوند. با توجه به این عوامل، معمولاً کارگاه های برش لیزری یک نرخ یا هزینه به ازای هر قطعه تعیین می کنند که می تواند بر اساس شرایط خاص پروژه متغیر باشد.
نحوه کار دستگاه برش لیزری
همان طور که گفته شد فرایند برش لیزری فلز به دلیل دقت، سرعت و قابلیت انعطاف پذیری بالا در صنایع مختلف بسیار مورد استفاده قرار می گیرد. در دستگاه های برش لیزری برای برش و شکل دهی مواد از پرتو لیزری استفاده می شود. نحوه کار این دستگاه به مراحل زیر تقسیم می شود:
برش لیزری فلز
- تولید لیزر: لیزر در دستگاه تولید می شود. این کار معمولاً با استفاده از گازهایی مانند CO2 یا فیبرهای نوری انجام می شود. در این مرحله انرژی الکتریکی به نور لیزر تبدیل می گردد.
- تمرکز پرتو لیزر: پرتو لیزر به وسیله لنزهای خاصی تمرکز داده می شود که این کاز باعث افزایش شدت انرژی لیزر می شود که برای برش مواد ضروری می باشد.
- حرکت دستگاه: دستگاه برش لیزری دارای سیستم های حرکتی است که به آن اجازه می دهد پرتو لیزر را بر روی سطح ماده حرکت دهد. این حرکت می تواند به صورت دو بعدی (محور X و Y) یا سه بعدی (محور Z نیز) باشد.
- برش ماده: زمانی که پرتو لیزر بر روی ماده متمرکز می شود، دما به حدی بالا می رسد که ماده ذوب یا تبخیر می شود. در این مرحله، گازهای کمکی (مثل نیتروژن یا اکسیژن) به خط برش دمیده می شود تا ذرات ذوب شده را از ناحیه برش خارج کند و از اکسیداسیون جلوگیری کند.
- کنترل و نظارت: دستگاه دارای سیستم های کنترلی است که به اپراتور اجازه می دهد پروسه برش لیزری فلز را کنترل و نظارت کند. این سیستم ها معمولاً شامل نرم افزارهای CAD/CAM هستند که طراحی و تنظیمات برش را مدیریت می کنند.
- خنک سازی: در حین برش، ممکن است نیاز به خنک سازی دستگاه وجود داشته باشد تا از آسیب به دستگاه و مواد جلوگیری شود. این کار معمولاً با استفاده از آب یا هوا صورت می پذیرد.
- پایان برش: پس از اتمام برش، محصول نهایی آماده است و ممکن است نیاز به پردازش های اضافی برای بهبود کیفیت سطح داشته باشد.
انواع دستگاه برش لیزری فلز
دستگاه های لیزر فلزات به چند دسته اصلی تقسیم میشوند. هر یک از این دستگاه ها ویژگی و کاربردهای خاص خود را دارند و انتخاب آن ها بستگی به نوع مواد و نیازهای پروژه دارد. در بخش زیر به معرفی بعضی از آن ها می پردازیم:
- لیزر CO2: این نوع لیزر برای برش و حکاکی بر روی فلزات نازک و هم چنین مواد غیر فلزی مناسب است.
- فیبری (Fiber Laser): لیزر فیبری به دلیل دقت بالا و قدرت زیاد، برای برش فلزات ضخیم و سخت بسیار مورد استفاده قرار می گیرد.
- لیزر یاقوت (Ruby Laser): از لیزر یاقوت بیشتر در حکاکی و کاربردهای خاص استفاده می شود.
- لیزر Nd:YAG: این لیزر برای برش لیزری فلز و جوشکاری فلزات به کار می رود و می تواند در دو حالت پالس و مداوم کار کند.
- دیود (Diode Laser): این نوع لیزر معمولاً در برنامه های کوچک و کاربردهای کمتر صنعتی به کار می رود.
- لیزر پلاسما (Plasma Laser): لیزر پلاسما بیشتر در صنعت جوشکاری و برش فلزات سنگین کاربرد دارد.