دانش ضروری از تکنولوژی برش لیزر شما باید تسلط داشته باشید

مقدمه

تکنولوژی لیزر برای اولین بار برای برش در اوایل دهه 1970 استفاده شد. در تولید صنعتی مدرن، برش لیزر به طور گسترده ای در پردازش ورق فلز، پلاستیک، شیشه، سرامیک،نیمه هادی ها، و همچنین مواد نساجی، چوب و کاغذ.

برش لیزر

هنگامی که یک پرتو لیزر متمرکز به قطعه کار برخورد می کند، ناحیه تابش شده به سرعت گرم می شود و باعث می شود که مواد ذوب یا تبخیر شوند.پرتو لیزر در امتداد خط محدوده حرکت می کندیک جت گاز به طور معمول مواد ذوب شده را از برش دور می کند و شکاف باریکی را ترک می کند که تقریباً به اندازه پرتو لیزر متمرکز است.

برش شعله

برش شعله یک فرآیند استاندارد برای برش فولاد کم کربن است که از اکسیژن به عنوان گاز برش استفاده می کند. اکسیژن تا 6 بار تحت فشار قرار می گیرد و در برش منفجر می شود.فلز گرم با اکسیژن واکنش نشان می دهدواکنش شیمیایی مقدار قابل توجهی انرژی (تا پنج برابر انرژی لیزر) را برای کمک به پرتوی لیزر در برش آزاد می کند.

برش ذوب

برش ذوب یکی دیگر از فرآیندهای استاندارد مورد استفاده برای برش فلزات است. همچنین می توان از آن برای برش سایر مواد مخلوط مانند سرامیک استفاده کرد. نیتروژن یا آرگون به عنوان گاز برش استفاده می شود.از طریق برش در فشار 2 تا 20 بار منفجر می شودآرگون و نیتروژن گازهای بی اثر هستند، به این معنی که با فلز ذوب شده در برش واکنش نشان نمی دهند، بلکه آن را به سمت پایین می اندازند. گازهای بی اثر همچنین لبه های برش را از اکسیداسیون محافظت می کنند.

برش هوا فشرده

همچنین می توان از هوا فشرده برای برش ورق های نازک استفاده کرد. هوا تحت فشار 5 تا 6 بار برای منفجر کردن فلز ذوب شده در برش کافی است. از آنجا که تقریباً 80٪ هوا نیتروژن است،برش هوا فشرده اساسا یک شکل از برش ذوب است.

برش با کمک پلاسما

اگر پارامترها به درستی انتخاب شوند، ابرهای پلاسما در برش در هنگام برش ذوب شده با کمک پلاسما تشکیل می شوند. ابرهای پلاسما شامل بخار فلز یونیزه شده و گاز برش یونیزه شده است.ابر پلاسما انرژی لیزر CO2 را جذب می کند و آن را به قطعه کار منتقل می کند، اتصال انرژی بیشتر به قطعه کار، باعث می شود که ماده سریع تر ذوب شود و سرعت برش را افزایش دهد. بنابراین، این فرآیند برش همچنین برش پلاسمای با سرعت بالا نامیده می شود.

ابر پلاسما اساساً برای لیزرهای جامد شفاف است، بنابراین برش ذوب شده با کمک پلاسما فقط می تواند با لیزر CO2 استفاده شود.

برش با تبخیر

برش تبخیر شامل تبخیر مواد و به حداقل رساندن اثر حرارتی بر روی مواد اطراف است. لیزرهای مداوم CO2 می توانند این کار را با تبخیر کم رسانایی حرارتی انجام دهند.مواد با جذب بالا، مانند فیلم های پلاستیکی نازک، چوب، کاغذ و فوم، که ذوب نمی شوند.

لیزرهای پالس فوق کوتاه این تکنیک را برای سایر مواد قابل استفاده می کنند. الکترون های آزاد در فلز لیزر را جذب می کنند و به سرعت گرم می شوند.پالس های لیزر با ذرات ذوب شده و پلاسما تعامل ندارندمواد به طور مستقیم بدون انتقال انرژی به عنوان گرما به مواد اطراف، sublimates.When ablating material with picosecond pulses, there is no significant thermal effect, ذوب شدن,یا شکل گیری خرگوش.

بسیاری از پارامترها بر فرآیند برش لیزر تأثیر می گذارند؛ برخی از آنها به عملکرد فنی لیزر و ماشین بستگی دارند، در حالی که برخی دیگر متغیر هستند.

قطبی شدن

قطبی شدن نشان دهنده درصد لیزر است که تبدیل می شود. درجه قطبی شدن معمولی حدود 90٪ است که برای برش با کیفیت بالا کافی است.

قطر فوکال

قطر کانونی بر عرض برش تاثیر می گذارد و می تواند با تغییر فاصله کانونی لنز تمرکز تغییر کند. قطر کانونی کوچکتر به معنای یک برش باریکتر است.

موقعیت فوکال

موقعیت کانونی قطر پرتو و تراکم قدرت روی سطح قطعه کار و همچنین شکل برش را تعیین می کند.

قدرت لیزر

قدرت لیزر باید با نوع پردازش، نوع مواد و ضخامت مطابقت داشته باشد. قدرت باید به اندازه کافی بالا باشد تا تراکم قدرت روی قطعه کار از آستانه پردازش فراتر رود.

حالت کار

حالت مستمر در درجه اول برای برش محدوده های استاندارد در فلزات و پلاستیک ها از میلی متر تا سانتی متر استفاده می شود. برای حفاری ذوب یا ایجاد محدوده های دقیق،از لیزرهای پالس با فرکانس پایین استفاده می شود.

سرعت برش

قدرت لیزر و سرعت برش باید با یکدیگر مطابقت داشته باشند. برش بیش از حد سریع یا بیش از حد آهسته منجر به افزایش خشکی و تشکیل بر.

قطر نوزل

قطر نوزل جریان و شکل جت گازی را که از نوزل خارج می شود تعیین می کند. هرچه مواد ضخیم تر باشند، قطر جت گازی باید بزرگتر باشد و به همین ترتیب،قطر نوزل نیز باید افزایش یابد.

خلوص و فشار گاز

اکسیژن و نیتروژن به طور معمول به عنوان گاز برش استفاده می شوند. خلوص و فشار گاز بر نتایج برش تأثیر می گذارد.

در هنگام استفاده از اکسیژن برای برش شعله، خلوص گاز باید به 99.95٪ برسد. هرچه صفحه فولادی ضخیم تر باشد، فشار گاز مورد استفاده کمتر است.

هنگام استفاده از نیتروژن برای برش ذوب، پاکی گاز باید 99.995٪ (به طور ایده آل 99.999٪) باشد. فشار گاز بالاتر هنگام برش فلز ضخیم مورد نیاز است.

جدول پارامترهای فنی

در مراحل اولیه برش لیزر، کاربران باید پارامترهای پردازش را با آزمایش و خطا تعیین می کردند. در حال حاضر، پارامترهای پردازش بالغ در واحدهای کنترل سیستم های برش ذخیره می شوند.اطلاعات مربوط به هر نوع ماده و ضخامت وجود داردجداول پارامترهای فنی اجازه می دهد حتی کسانی که با تکنولوژی آشنا نیستند، تجهیزات برش لیزر را به راحتی کار کنند.

استانداردهای زیادی برای قضاوت در مورد کیفیت لبه های برش لیزر وجود دارد. استانداردهای مانند تشکیل برر، شکاف ها و خطوط را می توان با چشم غیرمسلح قضاوت کرد؛ عمودی، خشکی،و عرض برش نیاز به ابزار تخصصی برای اندازه گیری- رسوب مواد، خوردگی، مناطق تحت تاثیر گرما و تغییر شکل نیز عوامل مهمی در ارزیابی کیفیت برش لیزر هستند.