برش لیزری چگونه کار میکند؟ پاسخ به این سوال نیازمند آگاهی از عملکرد لیزر به عنوان یکی از روش‌های نوین و کاربردی در صنایع مختلف است. از لیزر برای برش و حکاکی قطعات با متریال‌های مختلف استفاده می‌شود. می‌توان گفت که برش لیزر به دلیل ضایعات کم، یک روش مقرون به صرفه برای برش قطعات ریز است.

بیشتر بخوانید: آشنایی با لیزر و کاربردهای آن

اولین بار آلبرت انشتین فرآیندی را طراحی کرد که امکان ساخت لیزر فراهم شد. فرآیند تولید لیزر بدین صورت است که یک فوتون بعد از تابیده شدن به اتم، ملکول یا یون باعث برانگیختگی آن می‌شود و در نهایت دو فتون با طول موج یکسان آزاد می‌کند. این فوتون‌ها با تابیدن بر اتم‌ها باعث ناپایداری الکترون‌های آن‌ها می‌شوند. الکترونی که این انرژی را دریافت کرده است به مدار بالاتر می‌رود و چون ناپایدار شده است برای بازگشت به مدار قبلی دو فتون آزاد میکند که یکی همان فوتون تابیده شده است و دیگری انرژی حاصل از اختلاف تراز الکترونی می‌باشد.

فتون‌های آزاد شده هر کدام با تابش به ذره‌ای دیگر دو فتون جدید تولید می‌کنند که با ادامه این روند فتون‌های آزاد شده و هم فرکانس، باریکه‌ای از نور ایجاد می‌کند که لیزر نام دارد. بنابراین میتوان لیزر را باریکه‌ای از فتون‌ها با طول موج یکسان نامید.

بیشتر بخوانید: کاربردهای لیزر

چگونگی ساخت لیزر:

فهم بهتر اینکه برش لیزری چگونه کار می‌کند تا حدودی مرتبط با آگاهی از نحوه‌ی تولید لیزر است. برای تولید لیزر به یک محیط فعال و سیستم محرک نیاز داریم. محیط فعال همان ماده‌ای است که امکان برانگیختن الکترون‌های آن را داریم، این ماده می‌تواند جامد مایع یا گاز باشد. سیستم محرک، روشی است که برای برانگیختن الکترون‌ها از آن استفاده می‌کنیم.

در تصویر فوق از یک قطعه یاقوت به عنوان محیط فعال استفاده شده است. میله‌ای که در اطراف یاقوت وجود دارد یک لامپ حلقوی است. منبع تغذیه موجود در سمت راست، جریان برق تولید می‌کند. این جریان به شکل متناوب قطع و وصل می‌شود در نتیجه لامپ متناوب خاموش و روشن می‌شود. این خاموش و روشن شدن متناوب انرژی لازم برای برانگیختن فوتون‌ها در محیط فعال (قطعه یاقوت) را تامین می‌کند.

الکترون‌های برانگیخته شده در محیط فعال تمایل به بازگشت به تراز قبلی را دارند، بنابراین طی فرآیند گسیل القایی به تراز قبلی باز می‌گردند. این فرآیند با تکرار باریکه‌ای از نور را ایجاد می‌کند که نیاز به تقویت دارد. تقویت این پرتوها بوسیله دو سطح تابنده مثل آینه انجام می‌شود که در ابتدا و انتهای محیط فعال قرار می‌گیرند. منظور ما از اینه سطحی است که نور را با توجه به طول موج باز می‌تاباند.

بیشتر بخوانید: مزایا و معایب برش لیزری

بعد از تقویت شدن نور تولید شده طی فرآیند رفت و برگشت، نور نیاز به روزنه‌ای برای خروج دارد. این روزنه در یکی از تابنده‌ها تعبیه شده است. به این شکل که یکی از دو تابنده به طور معمول 90% از نور را بازتاب کرده و قسمتی از آن را عبور می‌دهد. پرتوهای نوری نهایی خارج شده بوسیله لنزها متمرکزتر می‌شوند . این پرتوهای متمرکز شده درنهایت به شکل باریکه بسیار متمرکز از نور به نام لیزر خارج می‌شود و بوسیله دستگاه برای برش و حکاکی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

دستگاه لیزر:

حالا باید بگوییم که برش لیزری چگونه کار میکند. پرتوهای نوری متمرکز شده بوسیله لنز شکل نهایی لیزر را تشکیل می‌دهند. پرتوهای لیزر خروجی از دستگاه به دلیل قدرت بالای خود بعد از متمرکز شدن روی سطح مورد نظر، سطح مورد نظر در محل تمرکز را ذوب یا تبخیر می‌کنند. برای پراکنده کردن ذرات احتمالی در محل برش از یک نوع گاز استفاده می‌شود. برای برش شکل‌ها و الگوهای خاص روی سطوح بوسیله لیزر لازم است ابتدا طرح مورد نظر بوسیله کورل یا سایر نرم افزارهای گرافیکی طراحی شده و سپس برای اجرا به دستگاه لیزر منتقل شود. بعد از انتقال طرح لیزر با حرکت در جهات مختلف طرح را روی سطح مورد نظر پیاده می‌کند.

بیشتر بخوانید: نکات ایمنی کار با دستگاه برش لیزر

با توجه به نوع کاربرد مورد نظر برای حکاکی و برش میزان قدرت و زمان تابیدن اشعه بر سطح تعیین می‌شود.

همانطور که در بالا گفته شده است دستگاه‌های برش لیزر میتواند در صنایع مختلفی بکار برده شوند. بنابراین این دستگاه‌ها با کاربرد در صنایع مختلف و در کنار آن ضایعات کم، سرعت بالا و هزینه‌های پایین‌تر شاید در آینده‌ای نزدیک منجر به منسوخ شدن انواع دیگر برشکاری در صنایع شوند.

در ادامه نظرات خود را برای ما قرار دهید.

کاربردهای لیزر در صنایع مختلف چیست؟ از لیزر در صنایع مختلف چه استفاده‌ای می‌شود؟ در این مقاله از سایت مدرن متال درباره کاربرد لیزر در صنایع مختلف توضیحاتی را ارائه داده‌ایم. پس با ما همراه باشید.

بیشتر بخوانید: آشنایی با لیزر و کاربردهای آن

کاربردهای لیزر در صنایع مختلف:

شاید برای شما هم باور نکردنی باشد که پرتوهای نوری بتوانند مواد سختی همچون فلزات، چوب، سنگ و سایر مواد با ساختار سخت را برش بزنند. امروزه دستگاه‌های برش لیزری این امکان را ایجاد کرده‌اند تا متریال‌های سخت با دقت بالا و در زمان اندکی به اشکال مختلف برش خورده یا حکاکی شوند. پرتوهای نوری متمرکز شده (لیزر) به قدری نیرومند هستند که در زمان تمرکز بر سطح قطعه مورد نظر منجر به تبخیر یا ذوب قطعه می‌شوند. دستگاه‌های برش لیزری برش‌هایی با حداکثر دقت، بسیار نازک و در بسیاری از موارد بدون ضایعات ایجاد می‌کنند. بنابراین کاربردهای گسترده‌ای در صنایع مختلف نطیر خودرو‌سازی، پزشکی، طراحی و دکوراسون داخلی، بسته بندی، الکترونیک و کنترل کیفیت دارند .

کاربردهای گسترده لیزر در صنایع مختلف عبارتند از:

• کاربرد دستگاه‌های برش لیزری در صنعت خودروسازی:

خودروسازی یکی از صنایع گسترده در جهان است. بسیاری از قطعات مورد کاربرد در این صنعت بوسیله دستگاه‌های برش لیزری تولید می‌شود. یکی از مهمترین کاربردهای برش لیزری در ساخت بدنه خودروها می‌باشد که در گذشته به صورت دستی انجام می‌گرفته است. کاربرد دیگر آنها در برش قطعات هیدروفرمید (سه بعدی) است که برای تمامی خودروها ضروری هستند. شاید جالب باشد بدانید که پارچه مورد استفاده در ایربگ خودروها نیز بوسیله برش لیزری به دقت و بدون لبه برش می‌خورند. قطعات تولید شده با این روش عملکرد خودرو را بهبود می‌بخشد و میزان راندمان تولید را بالا می‌برد و همچنین ایمنی بالایی دارد. برش لیزری با کاهش هزینه‌ها به صورت چشمگیر از طریق افزایش تولید و کاهش ضایعات برای تولید کننده و مصرف کننده ارزش آفرینی می‌کند.

• کاربرد دستگاه‌های برش لیزری در صنعت پزشکی:

قطعات تجهیزات مورد استفاده در صنعت پزشکی نیازمند دقت و ظرافت بالایی است بنابراین دستگاه‌های برش لیزری عضو جدا نشدنی صنعت پزشکی هستند. قبل از پیدایش تکنولوژی برش لیزری بسیاری از این دستگاه‌ها قابل تولید نبودند. ویژگی حکاکی دستگاه‌های برش لیزری نیز برای حکاکی روی بدنه تجهیزات پزشکی تولیدی (بارکدزنی و درج شماره سریال) استفاده می‍‌‌شود و حائز اهمیت است. دستگاه جوش لیزری نیز می‌تواند قطعات ریز و درشت مورد استفاده در انواع دستگاه‌ها را با حداکثر دقت به یکدیگر متصل کند.

بیشتر بخوانید: کاربرد دستگاه برش در صنایع

• کاربرد دستگاه‌های برش لیزری در صنعت طراحی داخلی و دکوراسیون:

انسان‌ها تغییرات و تنوع را دوست دارند، به خصوص در دکوراسیون محل زندگی یا محیط کار که زمان زیادی از روز را در آن سپری می‌کنند. امروزه صنعت طراحی داخلی و دکوراسیون مملو از وسایل و ملزومات با طرح‌های زیبا و متنوع است. همانطور که می‌توان پیش‌بینی کرد این تنوع در مدل‌ها مرهون برش لیزری است. برش لیزری با ایجاد طرح‌های بدون نقص بر روی انواع متریال‌ها نظیر چوب، فلز، سنگ، پلاستیک و… تنوع گسترده‌ای را در این صنعت ایجاد کرده است. دستگاه‌های برش لیزری این امکان را فراهم کرده‌اند تا بسیاری از طرح‌ها که در گذشته امکان پیاده سازی آن‌ها بر روی چوب و فلز نبوده پیاده سازی گردد. به عبارت دیگر برش لیزری امکان سفارشی سازی محصولات تولیدی را ایجاد کرده است. همچنین با استفاده از دستگاه‌های برش لیزری هزینه‌ها کاهش یافته و کیفیت محصولات تولیدی به صورت چشمگیری افزایش میابد.

بیشتر بخوانید: تفاوت برش لیزری و برش CNC

• کاربرد دستگاه‌های برش لیزری در صنعت بسته بندی:

تقریبا تمامی محصولات ارائه شده در رستوران‌ها، فروشگاه‌ها و مراکز تولیدی به صورت بسته بندی ارائه می‌شوند و یافتن محصول بدون بسته‌بندی کاری بسیار دشوار است. دستگاه‌های حکاکی لیزری هم برای ایجاد انواع طرح‌ها بر روی بسته‌بندی‌ها استفاده می‌شود. یکی از کاربردهای برش لیزری در صنعت بسته‌بندی سوراخ زنی است. با گسترش میزان آلودگی زباله‌ها در سراسر دنیا صنعت مواد غذایی به دنبال راهی برای نگهداری طولانی مدت مواد غذایی است. سوراخ‌های ایجاد شده در سطح بسته‌بندی‌ها با ایجاد تعادل در میزان گازهایی نظیر CO2، نیتروژن و اکسیژن، مدت زمان نگهداری آن‌ها را افزایش می‌دهند.

• کاربرد دستگاه‌های برش لیزری در صنعت الکترونیک:

تولید بسیاری از قطعات مصرفی در صنعت الکترونیک به دلیل کوچک بودن اندازه نیازمند تکنولوژی است که دقت آن فراتر از بینایی انسان باشد. در گذشته تولید قطعات الکترونیک به دلیل کوچک بودن اندازه آن‌ها ضایعات قابل توجهی را ایجاد می‌کرد. با ورود لیزر به دلیل دقت بالا و برش‌های دقیق این ضایعات به حداقل رسیده است. همچنین کوچک بودن این قطعات زمینه بروز آسیب به نیروی کار را در تولید دستی ایجاد می‌کرد اما برش لیزری این صدمات را به حداقل رساند.

بیشتر بخوانید: CNC و کاربردهای آن

• کاربرد دستگاه‌های برش لیزری در کنترل کیفیت:

بسیاری از قطعاتی که در دستگاه‌های مکانیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند نیازمند دقت بسیار بالایی در تولید و کنترل کیفیت هستند. برخی از این قطعات فقط با وجود چند میلی متر خطا در تولید کاملا غیر قابل استفاده هستند و حتی ممکن است در عملکرد سایر قطعات مشکل ایجاد کنند. لیزرها توانایی تشخیص میزان کروی بودن قطعات را دارا می‌باشند و از بروز مشکل در عملکرد آتی قطعه جلوگیری می‌کنند و از این طریق کنترل کیفیت دقیقی را انجام می‌دهند.

اگر بخواهیم جمع بندی از کاربرد لیزر در صنایع داشته باشیم وجه اشتراک استفاده از لیزر در تمامی صنایع، امنیت بالا، کاهش میزان ضایعات، سرعت و دقت بالا، جلوگیری از تفییر بافت و شکل قطعات می‌باشد. اما استفاده از تمامی مزایای لیزرها نیازمند آگاهی از کاربرد انواع دستگاه‌های برش لیزری می‌باشد.

امیدواریم از خواندن این مقاله رضایت داشته باشید.

در ادامه نظرات خود را برای ما قرار دهید.

امروزه کاربرد فلزات با توجه به امکان تغییر شکل گسترده و برش‌دهی در اشکال متنوع در طیف وسیعی از صنایع گسترش یافته است. بنابراین آگاهی از انواع روشهای برشکاری فلزات برای انتخاب بهترین روش به ما کمک شایان توجهی می‌کند.

بیشتر بخوانید: روش‌های خمکاری قطعات فلزی

انواع روشهای برشکاری فلزات

به طور کلی روش‌های برشکاری فلزات به دو دسته کلی تقسیم می‌شود:

1. برشکاری سرد:

برشکاری بدون افزایش دمای فلزات با استفاده از روش‌هایی  نظیره قیچی کردن، گیوتین، واترجت و … . این روش مزایایی نظیر حفظ خواص فلز، انعطاف برشکاری به لحاظ شکل و طول، ضایعات کم، سرعت برشکاری بالا، عدم تولید آلاینده‌های سمی را در کنار معایبی نظیر هزینه مواد مصرفی بالا و محدودیت مکانی ابزار برشکاری را دارا می‌باشد.

دسته اول از انواع روش‌های برشکاری فلزات برشکاری سرد است که شامل موارد زیر می‌باشد:

قیچی کاری:

یکی از انواع روش‌های کم کاربرد برش فلزات با دقت پایین که بوسیله یک تیغه انجام می‌شود.این روش برش نسبتا تمیزی را ایجاد می‌کند اما برای برش ورقه های بزرگ فلزی مناسب نمی‌باشد.

گیوتین:

کیوتین یک قیچی بزرگ با یک تیغه متحرک و یک تیغه ثابت است که تیغه‌ی ثابت (تکیه گاه)  آن عموما به میز متصل می‌باشد. این قیچی بزرگ که امکان ایجاد برش‌های طولی و عرضی را ایجاد میکند معمولا با نیروی جریان الکتریسته و جک‌های هیدرولیکی کار می‌کند قدرت بسیار بالایی دارد.

بیشتر بخوانید: شکل‌دهی فلزات در صنایع

واترجت:

 در برشکاری  واترجت از آب به همراه یک ساینده مانند گرانیت که با فشار  ۶۰۰۰ پوند بر اینچ، از طریق سوراخی بسیار کوچک بیرون می‌آید برای برش قطعه فلزی استفاده می‌شود. برش به این روش منجر به جلوگیری از دفرمه شدن قطعه فلزی و ایجاد لبه های صاف و یکدست می‌شود. لازم به ذکر است که این روش قابلیت کاربرد برای ورقه‌های فلزی با ضخامت‌های مختلف را دارد.

برش با دستگاه اره نوری:

یکی از روش‌های برش فلزات به شکل افقی و عمودی با سرعت نسبتا آهسته است که برای برش انواع مختلف فلزات استفاده می‌شود.در زمان برش به طور معمول از یک خنک کننده برای حذف حرارت تولید شده در محل استحکاک بین تیغه اره و فلز استفاده می‌شود.

 برش با دستگاه اره‌لنگ:

این دستگاه که در ابعاد مختلف موجود می‌باشد برای تغییر شکل عملیات برش از دستی به مکانیکی طراحی شده و منجر به افزایش دقت و سرعت کار نسبت به حالت دستی می‌شود. برای ایجاد برش صحیح با این دستگاه قطعه فلزی بوسیله گیره محکم می‌شود، در صورتی که قطعه به شکل صحیح محکم نشده باشد تیغه می‌شکند و دستگاه به طور خودکار خاموش می‌شود.

2. برشکاری گرم:

برشکاری با استفاده از تجهیزات افزایش دهنده دمای فلزات تا زمان جداسازی ملکولی. این روش منجر به افزایش سرعت، کاهش ضایعات و مکانیزه کردن عملیات برش می‌شود اما معایبی نظیر تغییر ساختاری در محل برش، تولید مواد سمی و پایین بودن ایمنی را می‌توان برای آن برشمرد.

دسته دوم از انواع روشهای برشکاری فلزات برشکاری گرم است که شامل موارد زیر می‌باشد:

برش هواگاز:

یکی از انواع برش‌های حرارتی که در آن از شعله ناشی از سوختن اکسیژن و یکی از انواع سوخت مثل استیلن یا پروپیلن برای برش فلزات استفاده می‌شود.این روش دارای دقت و سرعت پایینی است و گرما و خاکستر زیادی تولید می‌کند.

برش لیزر:

یکی از انواع برش‌های گرم با دقت بالا و مصرف انرژی کم که برای برش ورقه‌های نازک مناسب است .این روش به جز برای برش فلزات برای برش پروفیل و لوله نیز استفاده می‌شود. یکی از خدمات مجموعه صنایع فلزی مدرن خدمات مربوط به برش لیزر است.

بیشتر بخوانید:انواع برش لیزر

برش پلاسما:

این برش یکی از پیشرفته ترین انواع برش است که به دوصورت دستی و اتوماتیک صورت می‌گیرد.این روش بسیاری از معایب برشکاری گرم و سرد را برطرف نموده و از این رو استفاده گسترده ای در صنعت برشکاری دارد. مزیت های این روش شامل  دقت برش، سرعت بالا نسبت به روش هواگاز و عدم وجود تراشه فلزی می‌باشد.لازم به ذکر است این روش به نسبت روش‌های پیشین پرهزینه تر است.

 برش CNC:

یکی از بهترین شیوه های برشکاری فلزات می‌باشد. در این پرتو لیزر برش با دستگاه CNC بر روی سطح برش تابیده می شود که بصورت دیجیتالی و بدون دخالت دست توسط کامپیوتر طرح بر روی جسم بریده می شود. از مزیت‌های این روش می‌توان به دقت بالا ضایعات کم، صافی سطح بالا و … اشاره کرد.

بیشتر بخوانید: CNC و کاربردهای آن

امیدواریم از خواندن این مقاله رضایت داشته باشید.

در ادامه نظرات خود را برای ما قرار دهید.

با نگاهی کوتاه به زندگی روزمره و وسایل اطراف خود آثار و علائم دستگاه‌های برش را به خوبی می‌توان مشاهده کرد. در این مقاله قصد داریم تا کاربرد دستگاه برش در صنایع مختلف را به شما کاربران سایت صنایع فلزی مدرن شرح دهیم.

این دستگاه ها با ظهور خود روش‌های برش سنتی را کاملا به حاشیه رانده‌اند . دلیل این امر گستردگی کاربرد برای اجسام فلزی و غیر فلزی است. دستگاه‌های برش به طور عمده به هشت گروه تقسیم می‌شوند. این تقسیم بندی شامل برش عرضی ورق، اسلیتینگ، اره، پانچ، لیزر، پلاسما، آب (واترجت) و سی ان سی می‌باشد. یکی از مشهورترین انواع دستگاه‌های برش در صنایع دستگاه برش لیزری است. برش لیزری در زمینه‌های مختلفی نظیر هوافضا و صنایع نظامی، پزشکی، ارتباطات، خودروسازی، چرم و پارچه، فلزات و … کاربرد دارد. در ادامه مطالب با کاربرد دستگاه های برش در برخی از صنایع آشنا خواهیم شد.

بیشتر بخوانید: آشنایی با لیزر و کاربردهای آن

کاربرد دستگاه برش در دکوراسیون و طراحی داخلی

بسیاری از طرح های زیبا و حیرت انگیز بر روی لوازم چوبی، فلزی، شیشه، سرامیک، سنگ و…کاربردی برای دکوراسیون داخلی خروجی دستگاه‌های برش پیشرفته است. شما می‌توانید طرح و نقشه مورد نظر خود را بوسیله انواع ابزارهای گرافیکی طراحی کنید. در مرحله بعد به راحتی بوسیله دستگاه‌های برش لیزری بر روی متریال‌های مختلف با هزینه مقرون به صرفه و دقت و سرعت بالا ایجاد کنید.

 کاربرد دستگاه برش در پارچه و چرم

استفاده از برش لیزری در صنایع چرم و پارچه بوسیله یک میز آلومینیومی مشبک متحرک و نیرو محرکه سه محور انجام می‌شود.  این روش با جلوگیری از ایجاد چروکیدگی در سطح پارچه و چرم میزان ضایعات کار را در حد چشمگیری کاهش و میزان کیفیت را افزایش می‌دهد.‌

کاربرددستگاه برش در صنعت خودرو سازی

امروزه ساخت بسیاری از قطعات خودرو مثل بساری از قطعات ضروری و ظریف یا قطعات سه بعدی با کمک دستگاه‌های برش انجام می‌شود. این دستگاه‌ها سرعت و دقت تولید قطعات را بالا برده و میزان ضایعات حاصله را به طور چشمگیری کاهش می‌دهند.

بیشتر بخوانید: لیزر در صنعت خودروسازی

کاربرد دستگاه برش در صنایع پزشکی

قطعا یکی از کاربردهای مهم دستگاه‌های برش در صنعت پژشکی است. ساخت برخی از تجهیزات ظریف پزشکی تا قبل از ظهور دستگاه‌های برش و کارکرد بی نقص آن امکان‌پذیر نبود. با توجه به اهمیت کارکرد صحیح  قطعات دستگاه‌های پزشگی و لزوم حکاکی بر روی بدنه قطعات و تجهیزات، دستگاه‌های برش مخصوصا برش لیزری یکی از الزامات این صنعت است.

 کاربرد دستگاه برش لیزر در صنعت قطعه سازی

مهندسین فعال در هر زمینه‌ای تلاش می‌کنند تا باتوجه به نیازهای حوزه فعالیت خود، قطعات مختلفی با متریال‌های مختلف را برای محصولاتشان تولید کنند. بسیاری از این قطعات بسیار پیچیده هستند اما روشهای برش پیشرفته به خصوص برش لیزری می‌تواند تا حد زیادی از این پیچیدگی‌ها را کاهش دهد.

بیشتر بخوانید: کاربردهای لیزر

 کاربرد دستگاه برش لیزر در صنعت فولاد

صنعت فولاد یکی از صنایعی است که از برش‌های لیزری حداکثر بهره را می‌برد. برش لیزری به دلیل استفاده از پرتوهای پرقدرت لیزر در صورت تمرکز می‌تواند ورقه‌های فولادی را نیز تبخیر کند. بنابراین به راحتی می‌توان از آن برای برش انواع فلزات با مقاومت‌های مختلف استفاده کرد. در هنگام برش از نوعی گاز برای ازبین بردن ضایعات در محل برش استفاده میشود.

همانطور که مشخص است استفاده از دستگاه‌های برش لیزری روز به روز در حال گسترش است. علت استقبال از این دستگاه‌ها کاهش میزان ضایعات، سرعت بالا و امکان صرفه‌جویی در زمان و هزینه می‌باشد. بنابراین بکارگیری این تجهیزات و آگاهی از سیر رشد و نحوه استفاده از آن یکی از ضروریات صنایع مختلف بشمار میرود.