فرآیند دستگاه CNC برش لیزری فلزات

دستگاه CNC برش لیزری (Laser Cutting CNC Machine ) فناوری است که در آن از اشعه لیزر برای برش اجسام استفاده می‌شود؛ و نوعاً از این فناوری در زمینه صنعت استفاده می‌شود. لیزر صنعتی در صنایع مختلفی مانند صنایع نظامی، ساختمانی، هوافضا، پزشکی، آزمایشگاهی و پژوهشی، ارتباطاتی، فیزیک، شیمی و … کاربرد دارد.
بدیهی است که برش لیزری توسط استعمال اشعه لیزر از یک خروجی قوی لیزر روی اجسامی که می‌خواهند بریده شوند انجام می‌شود.
اما این اشعه چگونه تولید می شود؟
جنس این پرتو های نوری چیست؟
چه عواملی به انجام صحیح این فرآیند کمک میکند؟
در این مقاله به طور تخصصی به بررسی فرآیند ماشین برش لیزر میپردازیم…
تاریخچه دستگاه CNC برش لیزر فلزات
اولین ماشین برش لیزر جهان در سال ۱۹۷۰ اختراع شد.در طول ۳۰ سال گذشته ، با گسترش مداوم برنامه و بهبود مستمر دستگاه CNC برش لیزر ، بسیاری از شرکت ها برای برآوردن تقاضای بازار از جمله دستگاه برش لیزری پلیت ۲D مشغول تولید دستگاه های مختلف برش لیزری شده اند. از جمله دستگاه های برش منحنی لیزر سه بعدی ، دستگاه برش لیزری لوله و …

فرآیند ماشین برش لیزری چگونه است؟
اشعهٔ لیزر از طریق تحریک مواد مولد لیزر توسط تخلیهٔ الکتریکی یا تابش یک لامپ در یک محفظه بسته تولید می‌شود. با تحریک مادهٔ مولد لیزر، پرتو با استفاده از تکه‌های آینه منعکس می‌شود تا انرژی لازم برای تبدیل شدن به یک جریان نور تک‌ رنگ منسجم را به دست آورد. آینه یا فیبر نوری معمولاً برای هدایت نور منسجم به لنز دستگاه استفاده می‌شود. این لنز در نقطهٔ کاری دستگاه متمرکز شده‌است. باریک‌ترین قسمت پرتو متمرکز شده قطری کمتر از ۰/۳۲میلی‌متر دارد.
عملکرد دستگاه CNC برش لیزر به این صورت است.
ابتدا اشعه لیزری از هد دستگاه بر روی جسمی که قصد برش یا حکاکی آن را داریم تابیده می‌شود. سپس این پرتوی لیزری با توجه به میزان قدرتی که برای آن تعریف شده‌ است قطعه را برش می‌دهد.
و یا موجب تصعید آن می‌شود (حکاکی) و در پایان قسمت‌های برش خورده با گاز فشار بالا از روی جسم برداشته شده تا سطح صاف و صیقلی قطعه اصلی باقی بماند.
فرآیند دستگاه CNC یرش لیزری فلزات
دیاگرام فرایند برش لیزر

در شکل بالا مشاهده میکنید که سورس دستگاه CNC لیزر با تامین انرژی خود از یک منبع نیرو ، پرتو نور را تولید میکند.پرتو به سطحی بازتاب کننده ( آیینه) تابیده می شود.
پرتو نوری بازتاب شده در نازل دستگاه لیزر فایبر در یک نقطه به نام لنز متمرکز شده.بر روی قطعه تابیده می شود و برش را انجام می دهد.
جنس پرتو های لیزر از چیست؟
دستگاه های CNC تولید لیزر می‌توانند انواع مختلفی از لیزر را ایجاد نمایند.این لیزرها بااسامی: لیزر گازی، لیزر شیمیایی، لیزر رادیو اکتیو، لیزر جامد شناخته می‌شوند.بیشترین استفاده در صنعت تنها از دو نوع لیزر گازی و لیزر جامد است.
این دو نوع لیزر خود از بخش‌های مختلفی تشکیل شده‌اند.به عنوان مثال می‌توان گفت که در بین لیزرهای صنعتی، گازی Co2 بیشترین میزان استفاده را دارد.چرا که از آن برای برش و ایجاد حکاکی بر روی انواع مختلف وسایل اعم از فلزات و غیر فلزات می‌توان استفاده نمود.
شاخصه های اصلی پرتو های لیزر
شدت بالا و روشنایی زیاد
تعیین فرکانس طول موج ، تک رنگ خوب
انسجام خوب و دوام طولانی
جهت یابی خوب ، تقریباً یک دسته پروی نور موازی است

برش لیزر فایبر ( Fiber laser ) چیست؟
برش لیزر فایبر یک روش برش گرم است که باعث می شود از پرتوهای لیزر با چگالی بالا و متمرکز به عنوان منبع اصلی گرما برای برش قطعه کار ،استفاده شود. این فرایند باعث می شود قطعه مورد نظر به سرعت ذوب شوند ، تبخیر و فرسایش و به نقطه احتراق برسند.

در همان زمان با کمک جریان هوای پرسرعت که با تابش لیزر برای برش فلزات ، همراه است ، سطح صاف و عاری از براده و ضایعات را تحویل می دهد.

با فناوری بالغ و پیشرفته ی ژنراتور لیزر فایبر پرقدرت در سالهای اخیر ، زمینه کاربرد آن بطور مداوم در حال گسترش است و دستگاه برش لیزر فایبر به نقطه داغ تحقیقات و توسعه صنعت تبدیل شده است.

تفاوت لیزر فایبر ، لیزر CO2 و لیزر YAG
در زمینه برش صفحات باریک ، لیزر سنتی CO2 و لیزر YAG ، به دلایل زیر توسط ماشین های برش لیزر فایبر به تدریج جایگزین می شوند:

۱ : هزیته ی کمتر

راندمان برش لیزر فایبر ۳۰ درصد ، راندمان برش لیزر CO2 شش تا ده درصد و رانمان لیزر YAG تنها ۳ درصد می باشد.علاوه بر این ، ژنراتور لیزر فایبر هیچ قسمت آسیب پذیری ندارد و هیچ هزینه نگهداری دیر هنگامی نیز برای آن وجود ندارد.

۲ : لیزر فایبر نوری دارای حجم پرتو کم ، وزن سبک ، موقعیت کاری قابل انعطاف و قابل حرکت و جا به جایی است

۳ : سیستم کنترل و هدایت انعطاف پذیر ، که در حجم کاری زیاد ، بسیار میتواند موثر باشد.در لیزر CO2 فقدان کنترل پرتو های لیزر در پردازش های سنگیم ، منجر به افت کیفیت برش می شود.

۴ : در لیزر های فیبر نوری ، نیازی به صرف هزینه برای لنز های متعدد نیست.

۵: طول موج لیزر فیبر نوری ۱.۰۶μm است ، در مقایسه با طول موج CO2 که برابر با ۱۰.۶ میکرومتر باشد.در نتیجه پرتو های لیزر فایبر به راحتی توسط مواد فلزی جذب می شود و برای برش ورق های فلز مفیدتر است.

۶: سرعت برش ورق ۲ ~ ۴ برابر CO2 است.

در عین حال ، اثر برش بهتری برای مواد ب قدرت انعکاسی بالا مانند آلیاژ آلومینیوم ، مس ، و آلیاژهای مختلف مس دارد.

جزییات دستگاه CNC برش لیزر
فرایند دستگاه CNC برش لیزر فایبر فلزات
جزییات فرآیند ماشین برش لیزر فایبر

۱ : لنز

۲ : مجرای لیزر

۳ : جریان گاز

۴ : خطوط برش

۵ : مواد مذاب

۶ :سطوح برش

۷ : نازل

۸ : مسیر برش

A : ارتفاع خالی

B : ارتفاع پانچ

C : ارتفاع برشکاری

T : ضخمت ورق