مقالات مهندسی - مقالات مهندسی مکانیک - خبرهای دنیای مهندسی -
معرفی و بررسی لیزرکات
93+
ارسال شده در یکشنبه 08 دي 1398

برش لیزری یکی از روش ­های برش اجسام مختلف است. در این روش از پرتو لیزر برای برش استفاده می ­شود. امروزه برش لیزری در صنایع مختلفی به کار برده می ­شود و یکی از بهترین­ روش ­های برش اجسام به شمار می­رود که در ادامه بیشتر درباره این تکنولوژی صحبت خواهیم کرد. از برش لیزر به طور گسترده در صنایعی همچون پزشکی، هوافضا، آزمایشگاهی و پژوهشی، ارتباطی، نظامی، ساختمانی، فیزیک، شیمی و … استفاده می­شود. نخستین باری که از لیزر به منظور برش اجسام استفاده شد، سال ۱۹۶۵ و در کشور آمریکا بود، چندی بعد در سال ۱۹۶۷ انگلستان لیزری با جت اکسیژن به منظور برش فلزات ابداع کرد. در مدت زمان کوتاهی این تکنولوژی، جای خود در صنعت را پیدا کرد و در انواع مختلف و برای کاربردهای مختلف طراحی و توسعه پیدا کرد.در ادامه مطلب با آقای مهندس همراه باشید:


نحوه عملکرد

برش لیزر توسط انواع مختلفی از لیزرها و به منظور برش اجسام مختلف به کار برده می­شود. ولی اصول کارکرد همه آن­ها یکسان است. اشعه لیزر به طور کلی به واسطه تحریک مواد مولد لیزر تولید می­ شود. برای تحریک این مواد از روش تخلیه الکتریکی و یا تابش لامپ ­هایی در یک محفظه بسته استفاده می­ شود. پس از تحریک مواد مولد لیزر، پرتو­های حاصله را به کمک آینه­ هایی منعکس می­ کنند تا قدرت پرتو نهایی افزایش پیدا کند. در واقع به کمک این روش، یک باریکه منسجم، پرانرژی و تکفام در اختیار خواهیم داشت. پرتو لیزر در انتها به لنز دستگاه تابیده می­ شود و این لنز دقیقا در نقطه کاری دستگاه متمرکز شده است.

پرتو تابیده شده لیزر به سطح جسم مورد نظر می ­تواند به روش­ های مختلفی منجر به برش آن جسم شود که در ادامه این روش­ ها بیان شده است:

  • تبخیر ماده

  • ذوب ماده به همراه دمیدن گاز پرفشار

  • سوزاندن ماده

  • ایجاد شکاف به وسیله تنش­ های حرارتی

  • برش سرد

 

بسته به جنس جسم مورد نظر و میزان انرژی پرتو لیزر، یکی از حالات فوق به وقوع می­ پیوندد.

برش تبخیری عموما برای اجسامی که ذوب نمی ­شوند، به کار برده می ­شود. در این روش انرژی پرتو سبب افزایش حرارت در نقطه اثر قطعه شده و با رسیدن دمای این نقطه به دمای نقطه ­ی جوش، جسم مورد نظر تبخیر شده و حفره ­ای در آن نقطه ایجاد می ­شود. اجسامی نظیر چوب، کربن و برخی از پلاستیک­ ها به این شیوه برش داده می­ شوند.

 

 برای برش فلزات به علت بالا بودن نقطه جوش، نمی­توان از روش تبخیری استفاده کرد چرا که توان دستگاه و میزان انرژی مصرفی به شدت افزایش پیدا خواهد کرد، از این رو از روش ذوب ماده به همراه دمیدن گاز پرفشار استفاده می­شود. در این روش دمای نقطه کاری جسم مورد نظر را به کمک تابش پرتو لیزر تا دمای ذوب فلز بالا می­برند و سپس به کمک دمش گازی پرفشار که عموما هوا است، سبب ریزش فلز ذوب شده می­ شوند.

مواد ترد، دچار شکستگی حرارتی می ­شوند، از این رو برای برش مواد ترد و شکننده نظیر شیشه­ها می­توان از همین ویژگی و روشی تحت عنوان ایجاد شکاف به وسیله تنش ­های حرارتی استفاده کرد. در این روش پرتو لیزر سبب ایجاد حرارت موضعی و در نتیجه انبساط حرارتی بر روی جسم مورد نظر می­شود. این عمل باعث ایجاد شکاف در ماده شده و با حرکت دادن لیزر می­توان شکاف ایجاد شده را هدایت نمود.

انواع دستگاه ­های برش لیزری

دستگاه برش لیزری را می­توان به صورت کلی به دو مورد زیر تقسیم کرد:

دستگاه برش لیزری فلزات

دستگاه برش لیزری غیرفلزات

 

در تقسیم بندی فوق، عامل انرژی مد نظر قرار گرفته است. لیزرها را می­توان بر اساس انرژی آن­ها طبقه ­بندی کرد و هرچه پرتو لیزر انرژی بیشتری داشته باشد، توانایی برش اجسام ضخیم ­تر و مقاوم ­تر نظیر فلزات را خواهد داشت.

در نوع دیگری از تقسیم­ بندی می­توان لیزر­ها را بر اساس منبع تولید پرتو دسته بندی کرد. بر این اساس لیزرهای مختلفی نظیر لیزرهای گازی، شیمیایی، رادیواکتیو، جامد و فیبری را نام برد که هر یک مزایا و معایب خود را دارند. ولی در این بین دو نوع گازی و جامد بیشترین کاربرد در صنعت را به خود اختصاص داده­ اند. در این بین می­توان گفت که لیزر co2 پرکاربردترین لیزر گازی بوده که برای مقاصد مختلفی نظیر برش فلزات و یا حکاکی بر روی آن­ها به کار برده می ­شود. علت کاربرد گستره این نوع به خصوص از لیزرها ارزان بودن، کیفیت بالا و تکنولوژی ساخت ساده ­تر است.

 

مزایای برش لیزر

برش لیزر در مقایسه با روش­ های سنتی برش اجسام، مزایای متعددی دارد. از آن­جایی که در این روش پرتو لیزر به صورت مداوم و کاملا یکنواخت بر قطعه اعمال م ی­شود، عمل برش به شکل بسیار مطلوبی در مقایسه با روش­های مکانیکی و سنتی انجام می ­شود. از مهم­ترین مزایای برش لیزر می­توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • سهولت در به کارگیری ابزار برش

  • کیفیت بسیار مطلوب سطح برش خورده

  • تمیز بودن سطح قطعه و عدم وجود هرگونه لبه اضافه و پلیسه

  • دقت بسیار بالا در برش قطعات مختلف

  • صرفه جویی در زمان چرا که تا ۳۰ برابر سریع­تر از یک اره استاندارد، فرآیند برش را انجام می­دهد.

  • عدم تاب خوردن قطعه به واسطه تمرکز حرارت در سطح بسیار کوچک

 

معایب برش لیزری

شاید بتوان تنها عیب این روش را مصرف بالای انرژی و بهره پایین آن دانست. چرا که بازدهی لیزرهای صنعتی در حدود ۵ تا ۴۵ درصد است. بازدهی لیزرهای صنعتی به عوامل مختلفی همچون نوع ماده، ضخامت ماده، روش مورد استفاده، نوع لیزر، قدرت لیزر و نرخ برش بستگی دارد.

در جدول زیر می­توانید میزان انرژی مورد نیاز برای برش هر یک از اجسام مختلف را بسته به ضخامت آن­ها مشاهده و مقایسه کنید. میزان انرژی بر حسب وات و لیزر مورد استفاده لیزر گازی co2 است.

 

ماده مورد نظر

ضخامت ماده مورد نظر

۰٫۵۱ میلی­متر

۱    میلی­متر

   ۲ میلی­متر

۳٫۲ میلی­متر

۶٫۴ میلی­متر

استیل

۱۰۰۰

۱۰۰۰

۱۰۰۰

۱۵۰۰

۲۵۰۰

آلومینیوم

۱۰۰۰

۱۰۰۰

۱۰۰۰

۳۸۰۰

۱۰۰۰۰

تیتانیوم

۲۵۰

۲۱۰

۲۱۰

اپوکسی

۳۰۰۰

 

همان­طور که از جدول فوق پیداست، با افزایش ضخامت، میزان توان مورد نیاز به شدت افزایش می­یابد. از طرفی با افزایش ضخامت نرخ برش نیز کاهش می­یابد که هر دو حالت منجر به افزایش هزینه می­شود. در جدول زیر نرخ برش را بر حسب سانتی­متر بر ثانیه برای اطلاعات مندرج در جدول فوق مشاهده می­کنید.

   

ماده مورد نظر

ضخامت ماده مورد نظر

۰٫۵۱ میلی­متر

۱    میلی­متر

   ۲ میلی­متر

۳٫۲ میلی­متر

۶٫۴ میلی­متر

۱۳ میلی­متر

استیل

۴۲٫۳

۲۳٫۲۸

۱۳٫۷۶

۷٫۸۳

۳٫۴

۰٫۷۶

آلومینیوم

۳۳٫۸۷

۱۴٫۸۲

۶٫۳۵

۴٫۲۳

۱٫۶۹

۱٫۲۷

تیتانیوم

۱۲٫۷

۱۲٫۷

۴٫۲۳

۳٫۴

۲٫۵

۱٫۷

اپوکسی

۲٫۵

۲٫۵

۱٫۱

 

آینده برش لیزر

تکنولوژی لیزر به سرعت در حال پیشرفت است و محققین و صنعتگران در سراسر دنیا در حال توسعه لیزرهای پرتوان و با راندمان­های بیشتر هستند. در صورتی که بتوان لیزرهای پرانرژی و توان بالا را با راندمان مناسب به کار گرفت می­توان محدودیت­های برش لیزر را هم از بین برد. در حال حاضر روش­های جدیدتری هم در برش لیزر به کار گرفته می­شود که یکی از آن­ها برش به روش میکروجت است. در این روش مطابق شکل زیر باریکه لیزر با جت آب ترکیب شده و سپس به قطعه کار برخورد می­کند.

کلمات کلیدی : LaserCard评论 ,

>

نظرات

نام
ایمیل (منتشر نمی‌شود) (لازم)
وبسایت
:) :( ;) :D ;)) :X :? :P :* =(( :O @};- :B /:) :S
نظر خصوصی
مشخصات شما ذخیره شود ؟ [حذف مشخصات] [شکلک ها]
کد امنیتیرفرش کد امنیتی

نمونه پروژه های آماده

دریافت آنی
پشتیبانی 24 ساعته
درگاه پرداخت آنلاین
امکان دریافت مجدد
دارای نماد اعتماد