برشکاری لیزری، معرفی و پارامترهای فرآیند آن
•
?
همانگونه که در مقاله ی برشکاری ورق فلزی و معرفی انواع آن شرح دادیم یکی از جدیدترین روش های برشکاری در صنعت که برای ضخامت های 10 تا 25 میلی متر مورد استفاده قرار میگیرد برشکاری ورق با لیزر میباشد.
مزیت استفاده از برش لیزری سهولت آن میباشد به طوری که بدون نیاز به اپراتور به آسانی انجام میپذیرد.
در این مقاله قصد داریم به نقد و بررسی دقیقتر برشکاری لیزری بپردازیم.
معرفی برشکاری لیزری
برشکاری لیزری فرآیندی گرمایی میباشد که از یک اشعه لیزر برای ذوب ماده در یک ناحیه استفاده میشود.
در منبع تولید لیزر یک پرتوی لیزر که نادیدنی است، ایجاد میشود همچنین توسط آینه ها به سمت نازل برش هدایت و توسط یک لنز متمرکز می شود.
?
معرفی برشکاری لیزری
برای اینکه نقطه کانونی پرتو را بتوان در ارتفاع مناسب دریافت کرد، فاصله لنز نسبت به ورق قابلیت تنظیم دارد.
دمای قطعه کار به سرعت توسط پرتوی قوی نور بالا رفته و ماده را ذوب میکند.
لیزرهای مورد استفاده در برشکاری
برای برش لیزری، لیزرهای بسیاری با طول موج های مخصوص مورد استفاده قرار میگیرد که پرتو را برای ذوب ماده با شدت کافی بر یک نقطه کوچک متمرکز میکند.
- لیزر گازی CO2
- لیزر پایه جامد Nd: YAG
- لیزر Fiber
لیزر فیبر کیفیت اشعه، توان لیزر و شدت اشعه خوبی فراهم میکند همچنین جدیدترین عضو خانواده لیزر میباشد.
لیزر فیبر به نظر میرسد که میتواند کاربرد گسترده ای در چشم انداز آینده برش لیزری داشته باشد.
پارامترهای فرآیند برشکاری ورق با لیزر
فرآیند برشکاری ورق با لیزر شامل پارامترهای موثری میباشد که به صورت زیر دسته بندی میشود:
- پارامترهای برشکاری ورق با لیزر
- پارامترهای فرایند
- پارامترهای ماده تحت برش
پارامترهای برشکاری ورق با لیزر
پارامترهای برشکاری ورق با لیزر به شرح زیر میباشد:
- توزیع پرتو
- کیفیت پرتو
- پالسی یا پیوسته بودن
- طول موج
- قطبش
- توان
پارامترهای فرآیند
- هندسه نازل برش
- سرعت برش
- مسیر و طرح برش
- فاصله نازل برش از سطح ورق
- اپتیک ( لنزها )
- گاز محافظ و فشار آن
پارامترهای ماده تحت برش
- ضریب جذب پرتو
- نقطه ذوب
- کیفیت سطح
- ضخامت
- جنس
- خواص حرارتی
مزایای برشکاری ورق با لیزر
برشکاری ورق با لیزر شامل مراحل زیر میباشد:
- برشکاری لیزر در مقایسه با روش های دیگر سرعت بالایی دارد.
به عنوان مثال لیزر CO2، 1500 وات فولاد نرم با ضخامت 2 میلی متر را میتواند با سرعت 7.5 متر بر دقیقه برش بدهد.
- اجزای برش در اکثر مواقع بدون هیچ عملیات اصلاحی میتواند بلافاصله بعد از برش آماده کار باشد.
- پهنای برش بین 0.1 تا 1 میلی متر میباشد به همین جهت بسیار باریک است.
- توسط ماشین های CNC فرآیند به طور کامل قابل کنترل میباشد. به عنوان مثال تغییر عملیات برش از محصولی که از جنس فولاد میباشد به محصول دیگری از جنس پلیمر به سرعت انجام میشود.
- برش لیزر یک فرآیند حرارتی که منطقه حقیقی که در آن توسط لیزر گرم میشود بسیار کم میباشد.
منطقه تحت تاثیر گرما (HAZ) بسیار کوچک است و در آن از اعوجاج اجتناب میشود.
- برشکاری ورق با لیزر فرآیندی بدون تماس میباشد بدین منظور که قطعه کار زیر پرتو موقعیت دهی شده و نیازی به گیره بندی پیچیده ندارد.
در این فرآیند مواد بسیار نرم و انعطاف پذیر با دقت بالا میتوانند بریده شده و در حین کار جا به جا نشود.
- مزیت این فرآیند در این است که دورریز مواد در آن میتواند بسیار کم باشد و در بعضی موارد ممکن است هیچ دور ریزی بین قطعات مجاور نباشد.
?
مزایای برشکاری ورق با لیزر
دو علت کم بودن دور ریز مواد در این فرآیند به شرح زیر میباشد:
- باریکی عرض شیار و عدم وجود نیروهای مکانیکی بر روی ورق تحت برش.
- طراحی و چینش قطعات تولیدی بر روی ورق می تواند بسیار نزدیک به یکدیگر باشد.
- در این فرآیند هزینه کارکرد و عملیات دستگاه کم است همچنین این روش نیازی به تیغه یا ابزار خاص گران و مصرف شونده ای ندارد.
- این فرآیند به دلیل تمیزی محیط کار و کارایی بالا طرفداران زیادی داشته و همچنین قابلیت رقابت شدید با روش های تولیدی دیگر دارد.
- فرآیند برشکاری لیزر نسبت به روش های برش دیگر مکانیکی امنیت خوبی دارد.
دلایل استفاده از روش برشکاری لیزر
بزرگ ترین دلایل استفاده از لیزر در صنعت برشکاری که شامل:
- دقت ابعادی بالا
- غیر تماسی بودن فرآیند
- محدوده گسترده ضخامت ورق
فرآیند برشکاری لیزر را میتوان با سیستم های کنترل برون خطی شش محوره سه بعدی یا سه محوره صفحه مسطح به صورت اتوماتیک انجام داد.
برش لیزر به علت وجود وسایل گرمای ورودی، چهارگوش ماندن لبه ها و بهبود دقت جایگزین روش های دیگری مانند برش اکسیژن و پلاسما میشود.
با استفاده از فرآیند برش کاری لیزر میتوان فولادهای
- مواد ترموپلاستیک
- منگنز با ضخامت 20 میلی متر
- آلیاژی کربن
- مواد فلزی غیر آهنی
- آلومینیوم تا ضخامت 10 میلی متر
و همچنین محدوده وسیعی از مواد غیر فلزی را برش داد.
در این فرآیند بعد از برش نیازی به پرداخت سطح نیست و کیفیت سطح بسیار بالا میباشد و در برش های پیچیده و ساده انعطاف پذیری زیادی دارد.
در فرآیند برشکاری لیزر به علت پایین بودن گرمای ورودی به فلز پایه تغییرات کم میباشد.
فرآیند برش کاری لیزر در مقایسه با برش پلاسما دقت بسیار زیادی دارد.
برشکاری لیزر یک روش برشکاری حرارتی میباشد. در این فرآیند هدف از بخار کردن ماده با سرعت بالا و برای ایجاد حداقل تاثیر در قطعه کار منطقه ای کوچک گرمادهی انجام میشود.
تابش باریکه لیزر اگر طوری باشد که دمای ماده به نقطه جوش خود برسد، مقادیری از مواد روی سطح ممکن است تبخیر شود.
source: برشکاری لیزری، معرفی و پارامترهای فرآیند آن
?