سوالات زیادی در مورد این که لیزر برش چیست، چه کاربردهایی دارد و چطور استفاده میشود مطرح است. نکته‌ای که در ابتدا لازم است بدانید این است که لیزر برش یکی از پیشرفته‌ترین ساختارهای پردازش مواد است که با بهره‌گیری از پرتوی متمرکز لیزر، امکان برش دقیق، سریع و بدون تماس را فراهم می‌کند. این فناوری مبتنی بر تبدیل انرژی الکتریکی به نور لیزر با شدت بالا است که پس از هدایت و متمرکزشدن توسط سیستم‌های اپتیکی، انرژی کافی برای ذوب، تبخیر یا سوزاندن ماده را ایجاد می‌کند.
این روش نسبت به روش‌های سنتی مانند برش پلاسما، واترجت و مکانیکی، مزایای متعددی از جمله دقت +_ 0.02 mm، کاهش تغییرات حرارتی در قطعه و عدم سایش ابزار را ارائه می‌دهد که آن را به یک گزینه ایده‌آل برای صنایع پیشرفته نظیر خودروسازی، هوافضا، پزشکی و تولید قطعات صنعتی ، ماشین سازی و .. تبدیل کرده است. در ادامه، دقیق‌تر دستگاه لیزر برش را بررسی خواهیم کرد.
لیزر برش چیست؟
لیزر برش یک فناوری پیشرفته در صنعت است که برای برش دقیق و سریع مواد مختلف، از جمله فلزات، مورداستفاده قرار می‌گیرد که دقت آن حدود +-0.02 میلیمتر است. در این میان، لیزر فایبر به‌عنوان یکی از پیشرفته‌ترین روش‌های برش فلزات شناخته میشود. این فناوری از فیبر نوری برای تقویت و انتقال پرتو لیزر استفاده می‌کند که منجر به تمرکز بالاتر انرژی، دقت بیشتر و راندمان بهینه‌تر در مقایسه با سایر روش‌های برش لیزری مانند لیزر CO₂ میشود.
لیزرهای فایبر یا به انگلیسی Fiber Laser Metal Cutting Machine قادر به برش انواع فلزات، از جمله فولاد، استیل ضدزنگ، آلومینیوم، مس و برنج، با دقتی در حد چند میکرون هستند. از جمله مزایای این فناوری می‌توان به سرعت بالا، کاهش مصرف انرژی، عدم نیاز به تعمیرات مکرر، کاهش هدررفت مواد و قابلیت برش ورق‌های نازک و ضخیم اشاره کرد. همچنین، استفاده از لیزر فایبر به دلیل عدم نیاز به گازهای کمکی مانند CO₂ در برخی موارد، هزینه‌های عملیاتی را کاهش داده و فرآیند برش را اقتصادی‌تر می‌کند.
نحوه کارکرد و اجرای لیزر برش فایبر فلزات
حالا که با کلیت این دستگاه آشنا شدیم، بد نیست در مورد راندمان کارکرد آن نیز بدانیم. این فرآیند با تولید یک پرتو لیزر در سورس لیزر فایبر آغاز میشود. نور لیزر از طریق فیبر نوری تقویت و به سمت هد دستگاه هدایت میشود. در هد لیزر، لنزهای مخصوص پرتو را روی یک نقطه بسیار کوچک از سطح فلز متمرکز می‌کنند. این تمرکز بالا باعث افزایش شدید دمای نقطه موردنظر شده و فلز در آن محل ذوب یا تبخیر میشود. برای افزایش کیفیت برش و حذف مواد ذوب‌شده، از گاز کمکی (مانند اکسیژن یا نیتروژن) استفاده میشود که به خروج سریع‌تر مواد اضافی کمک می‌کند.
تمامی این عملیات به‌صورت کاملاً خودکار و کنترل‌شده توسط سیستم CNC انجام میشود. اپراتور طرح موردنظر را از طریق نرم‌افزار به دستگاه می‌دهد و دستگاه با دقت بالا مسیر برش را دنبال می‌کند. بسته به نوع و ضخامت فلز، توان لیزر و سرعت حرکت هد تنظیم میشود تا کیفیت و دقت برش بهینه باشد.
مزایا و معایب استفاده از لیزر برش
لیزر برش یکی از پرکاربردترین فناوری‌های پردازش فلزات و سایر مواد است که به دلیل دقت بالا، سرعت زیاد و توانایی اجرای طرح‌های پیچیده، در صنایع مختلف مورداستفاده قرار می‌گیرد. این فناوری در کنار مزایای فراوان، دارای محدودیت‌ها و معایبی نیز هست که بسته به نوع کاربرد، می‌توانند در انتخاب روش برش تأثیرگذار باشند. این موارد شامل یک طیف گسترده است:
مزایای لیزر برش
دقت بالا و قابلیت برش قطعات با تلورانس میکرونی
امکان برش طرح‌های پیچیده و اشکال غیرخطی
سرعت بالای برش، به‌ویژه در ضخامت‌های کم و متوسط
عدم نیاز به تماس مستقیم ابزار با قطعه و کاهش سایش مکانیکی
کاهش هدررفت مواد و ضایعات برش
سطح برش صاف و بدون نیاز به عملیات تکمیلی
حداقل تغییرات حرارتی و کاهش تنش‌های مکانیکی در قطعه
امکان کنترل اتوماتیک و اتصال به سیستم‌های CNC
کاهش هزینه‌های نگهداری نسبت به روش‌های مکانیکی
مناسب برای برش طیف گسترده‌ای از فلزات و غیر فلزات
معایب لیزر برش
هزینه اولیه بالا برای خرید و راه‌اندازی دستگاه
محدودیت در برش ورق‌های با ضخامت بالا (در مقایسه با پلاسما و واترجت)
نیاز به مصرف گاز کمکی در برخی مواد برای بهبود کیفیت برش
حساسیت به نوع و بازتاب‌پذیری ماده (مشکل در برش برخی فلزات براق)
وابستگی به دقت و کیفیت تنظیمات اپتیکی و کالیبراسیون دستگاه
تأثیرپذیری عملکرد دستگاه از شرایط محیطی مانند گردوغبار و دما
اجزای لیزر برش
عملکرد این دستگاه‌ها به اجزای مختلفی وابسته است که هرکدام نقشی حیاتی در فرآیند برش ایفا می‌کنند. یک دستگاه لیزر برش شامل مجموعه‌ای از سیستم‌های مکانیکی، الکترونیکی و اپتیکی است که هماهنگی میان آن‌ها، کیفیت و سرعت برش را تعیین می‌کند. چهار جزء کلیدی که در کارکرد صحیح این دستگاه‌ها تأثیر مستقیم دارند، عبارت‌اند از:
سورس لیزر
کنترلر لیزر
شاسی لیز
هد لیزر برش
1. سورس لیزر (منبع تولید پرتو لیزر)
سورس لیزر یکی از اصلی‌ترین و حساس‌ترین بخش‌های یک دستگاه برش لیزری است که وظیفه تولید پرتو لیزر را بر عهده دارد. این پرتو با قدرت بالا به کمک سیستم‌های اپتیکی تقویت و متمرکز شده و برای برش مواد مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد سورس لیزر شامل یک سیستم فیبر نوری است که پرتوی لیزر را تولید و از طریق کابل‌های فیبر نوری به هد لیزر منتقل می‌کند.
انواع سورس لیزر مطرح بازار موارد زیر هستند: ( جهت مطالعه بیشتر اینجا را کلیک کنید )
سورس IPG: مناسب برای برش فولاد، آلومینیوم و فولاد ضدزنگ است. کیفیت و سرعت برش بالا، پایداری، استفاده ۲۴ ساعته، مناسب برای خطوط تولید، قیمت بالا از ویژگی‌های این سورس هستند.
سورس RAYCUS: برند معتبر چینی با قیمت مناسب و پرطرفدار در ایران که دارای مدل‌های مختلف با توان‌های متفاوت است اما محدوده فرکانسی کم دارد.
سورس JPT: محصول سنگاپور با فناوری پیشرفته، تمرکز بر فیبر نوری و لیزرهای فیبری که فرکانس ۲۰ تا ۸۰ کیلوهرتز را شامل میشود.
سورس MAX: برند قدرتمند و مقرون‌به‌صرفه که مناسب برای برش فولاد ضخیم تا ۷۰ میلیمتر است. پایداری بالا، قیمت ارزان، مناسب برای ضخامت‌های کمتر از مزایای دیگر آن است و فرکانس ۲۰ تا ۸۰ کیلوهرتز را شامل میشود.
انتخاب سورس مناسب به نیاز تولید، کیفیت برش و بودجه بستگی دارد. برندهای IPG برای کیفیت و دقت بالا، RAYCUS و MAX برای قیمت اقتصادی و JPT برای عملکرد پیشرفته گزینه‌های مناسبی هستند.
در لیزر دانشور از سورس ریکاس سفارش اروپا جهت محصولات استفاده میگردد
2. کنترلر لیزر (سیستم کنترل و هدایت)
کنترلر لیزر نقش مغز دستگاه را ایفا می‌کند و مسئول هدایت حرکت محورهای دستگاه، تنظیم توان لیزر، کنترل سرعت برش و ارتباط با نرم‌افزارهای طراحی و کدنویسی CNC است. این بخش شامل بردهای الکترونیکی، نرم‌افزار کنترل، نمایشگرها و رابط‌های کاربری است که امکان برنامه‌ریزی دستگاه را برای برش اشکال مختلف فراهم می‌آورد.(جهت مطالعه بیشتر در مورد کنترلر های لیزر برش از اینجا کلیک کنید )
کنترلر باید دارای دقت بالا، پردازش سریع و قابلیت هماهنگی با انواع نرم‌افزارهای CAD/CAM باشد تا بتواند الگوهای برش پیچیده را بدون خطا اجرا کند. کنترلرهای پیشرفته به حسگرهایی مجهز هستند که در هنگام کاهش کیفیت برش، افزایش دما یا بروز خطا در مسیر حرکت هد، هشدارهای لازم را ارائه داده و عملکرد دستگاه را تنظیم می‌کنند. انواع کنترلر لیزر محبوب در بازار ایران موارد زیر هستند:
کنترلر لیزر سیپکات ( Cypcut): دارای 3 محور خروجی پالسی با سرعت بالا، حداکثر فرکانس 3 مگاهرتز و دقت کنترل 0.03 میلی متر و دقت در مسیر حرکت واقعی 0.05 میلی متر
کنترلر لیزر هایپکات ( Hypcut):جهت دستگاههای با طراحی های پاور و توان بالا استفاده میشود که بسته به مدل های مختلف آن تا توان 30 کیلووات و شتاب 5G را ساپورت می‌کند .
کنترلر لیزر ریتولز: دارای فوکوس دستی و دومدار خنک کننده آب به لنز کولیماسیون و لنز فوکوس
در لیزر دانشور از دو کنترلر سیپکات و هایپکات بسته به سفارش مشتری و دستگاه انتخابی استفاده میشود
3. شاسی لیزر (بدنه و ساختار دستگاه)
شاسی لیزر ساختاری مکانیکی است که اجزای مختلف دستگاه را روی خود نگه می‌دارد و پایداری لازم برای عملکرد دقیق را فراهم می‌کند. کیفیت ساخت شاسی تأثیر مستقیمی بر دقت، استحکام و طول عمر دستگاه دارد. در دستگاههای حرفه‌ای، شاسی از فولاد مستحکم و مقاوم در برابر لرزش و تغییرات دما ساخته میشود تا در هنگام کار، کوچک‌ترین تغییرات مکانیکی باعث کاهش دقت برش نشود.( برای مطالعه بیشتر در مورد شاسی لیزر اینجا را کلیک کنید)
شاسی همچنین باید طراحی مناسبی داشته باشد تا امکان حرکت روان و بدون خطای محورهای X، Y و Z را فراهم کند. علاوه بر این، وزن و طراحی شاسی باید به‌گونه‌ای باشد که در برابر فشارهای مکانیکی ناشی از حرکت سریع هد و میز کار مقاومت کافی داشته باشد. در دستگاههای پیشرفته، استفاده از شاسی‌های با فناوری تنش‌زدایی و ماشین‌کاری CNC باعث میشود که دقت برش در حد 0.02 میلیمتر باقی بماند.
کلیه شاسی های لیزر برش در لیزر دانشور به صورت تیر ورق ، با گزارش عملیات حرارتی و ماشین کاری با فرز دروازه ای انجام میشود
5. هد لیزر برش (سیستم اپتیکی و فوکوس پرتو)
این بخش از چند جزء اصلی شامل لنزهای اپتیکی، نازل گاز کمکی و سیستم فوکوس خودکار تشکیل شده است. لنزهای موجود در هد لیزر، پرتو را به نقطه‌ای بسیار کوچک متمرکز کرده تا چگالی انرژی بالا و دقت برش حداکثری حاصل شود. سیستم فوکوس خودکار در هدهای پیشرفته باعث میشود که فاصله کانونی متناسب با ضخامت و نوع ماده تنظیم شود که ین امر کیفیت برش را بهبود بخشیده و سرعت عملیات را افزایش می‌دهد.
همچنین، نازل هد وظیفه تزریق گاز کمکی مانند اکسیژن ، نیتروژن و هوا را بر عهده دارد که باعث بهبود فرآیند برش، کاهش اکسیداسیون و خروج سریع‌تر مواد مذاب از محل برش میشود. هدهای مدرن دارای حسگرهای حرارتی و کنترل فاصله از سطح ورق هستند تا از برخورد ناگهانی با ماده و کاهش کیفیت برش جلوگیری کنند.
انواع مارک‌های هد برش لیزری موجود در ایران شامل موارد زیر هستند:( حهت دریافت اطلاعات بیشتر در مورد هدهای لیزر از اینجا کلیک کنید )
هد برش لیزر ری تولز (Raytools)
هد برش لیزر فایبر Boci
هد برش لیزر لیزرمک
هد برش لیزر WSX
هد برش لیزر پرستیک
ما در لیزر دانشور از هدهای برش Raytools , Boci بسته به مدل دستگاه استفاده می‌کنیم
head bm111
کاربرد لیزر برش در هر بخش از صنایع و تولیدات
در حوزه‌های مختلف، این نوع برش لیزر به دلیل انعطاف‌پذیری زیادی که دارد مورداستفاده قرار می‌گیرد. البته دامنه تخصصی هر کاربرد آن، در جدول ذیل قابل‌بررسی است که انتخاب را در بازار سیستم‌های برش آسان می‌کند:
حوزه موردنظر
کاربرد لیزر برش
خودروسازی
برش بدنه، شاسی، قطعات داخلی و اگزوز
هوافضا
برش قطعات موتور، آلیاژهای مقاوم
برق
برش و ساخت انواع تابلو برق
پزشکی
برش ابزار و ساخت ویلچر
ساختمان
برش نمای فلزی، درب و پنجره
تجهیزات صنعتی
برش ماشین‌آلات، قطعات مکانیکی
تبلیغات
برش حروف و تابلوهای فلزی
کشتی‌سازی
برش سازه‌های فلزی، قطعات مقاوم
نظامی
برش زره‌پوش‌ها، ادوات جنگی، سلاح
راهنمای خرید لیزر برش
تا اینجای این بلاگ پست با بخش های مختلف لیزر برش آشنا شدیم اما چگونه یک لیزر را خرید کنیم در زیر لیستی از اقدامات را قرار میدهیم البته میتوانید از مقاله راهنمای خرید لیزر ما رو هم کامل بخوانید :
بدست آوردن توان لیزر مورد نیاز با توجه به ضخامت و جنس ورق که باتوجه به جدول توان لیزر های مختلف یا مشاوره با شرکت های فروشنده توان مناسب را بدست بیاوریم .
بررسی نیازهای آتی که آیا درآینده نزدیک میخواهم دستگاه قویتری داشته باشم و آیا اینکه دستگاه قابلیت ارتقا دارد یا نه
بررسی نحوه ساخت شاسی و میز دستگاه
آیا از پروفیل صنعتی استفاده شده یا از تیرورق استفاده شده ، ضخامت ورق به اندازه کافی است
آیا میز تنش گیری شده است و گزارش عملیات حرارتی دارد
آیا میز با فرز دروازه ای ، کف تراشی شده است
بررسی کنترلر و سیستم حرکتی دستگاه که از سرعت و شتاب خوبی برخوردار است
بررسی مسیر ورودی گاز مستقل برای هوا ، اکسیژن ، نیتروژن بصورت جداگانه و نصب آلارم گاز مربوطه
بررسی نحوه تخلیه دود ناشی از برش و فن مکنده دستگاه لیزر برش ( دود ناشی از برش به شدت سرطانزاست )
داشتن کاور و 2 میز بودن دستگاه ، داشتن کاور و میز دوم سبب میگردد که :
حفاظت از اشعه لیزر برای افرادی که داخل سالن هستند
هدایت دود به سمت دریچه های مکش
عدم توقف دستگاه لیزر به علت لود و آنلود قطعات
نتیجه‌گیری
در تکمیل این کلیات، نیاز به اشاره مجدد است که لیزر برش فایبر به‌عنوان پیشرفته‌ترین و کارآمدترین روش برش فلزات، با بهره‌گیری از تکنولوژی فیبر نوری و تولید پرتو لیزر با راندمان بالا، دقت و سرعت بی‌نظیری را در پردازش مواد فلزی ارائه می‌دهد.
این فناوری به دلیل توانایی برش فلزات بازتاب‌دهنده مانند آلومینیوم، مس و برنج، مصرف انرژی بهینه، طول عمر بالا و نیاز حداقلی به تعمیر و نگهداری، به گزینه‌ای ایده‌آل برای صنایع پیشرفته تبدیل شده است.
لازم به ذکر است که در ایران، لیزر دانشور، توسعه‌دهنده و طراح دانش‌بنیان انواع دستگاه لیزر برش فایبر فلزات، لیزر جوش، لوازم‌یدکی و تجهیزات جانبی سیستم جوش و پلتفرم اجرایی نرم‌افزاری این فرایندها است. امکان دریافت مشاوره تخصصی برای خرید دستگاه لیزر برش فایبر و تجهیزات دیگر آن نیز در این مرجع فراهم است. جهت تماس و اطلاعات بیشتر با تلفن 02122912592 تماس بگیرید .
