تکنولوژی برش لیزری چیست و تعریف های آن

تکنولوژی برش لیزری چیست و تعریف های آن
26/02/2015

تکنولوژی برش لیزری چیست و تعریف های آن: در این مبحث می توانید تعاریف مختلفی از برش های لیزری را مشاهده کنید و همچنین از نحوه عملکرد این تکنولوژی مطلع گردید.

♦ تعریف اول

برش لیزری فناوری است که در آن از اشعه لیزر برای برش اجسام استفاده می‌شود؛ و نوعاً از این فناوری در زمینه صنعت استفاده می‌شود. برش لیزری توسط استعمال اشعه لیزر از یک خروجی قوی لیزر روی اجسامی که می‌خواهند بریده شوند انجام می‌شود. قسمتی از جسم مورد نظر که بریده می‌شود یا آب می‌شود یا می‌سوزد یا تصعید می‌شود و توسط فشار گاز از روی جسم پاک می‌شود. و سر انجام سطح بریده شده با کیفیت خیلی عالی بریده می‌شود.

لیزر تکنولوژی ای است که توسط تقویب اپتیکی بر پایه تابش گسیل برانگیختگی، (ترجمه فارسی عبارت انگلیسی Light Amplification by Stimulated Emission Radiation), نور تولید می کند. ساده ترین ساختار تولید لیزر شامل دو آینه است که به صورت موازی روبروی هم قرار گرفته اند به گونه ای که یک نوسان ساز را تشکیل می دهند، با ایجاد یک محیط فعال بین آینه که روند تابش و بازتابش بین آن دو را تقویت کند عمل لیزش اتفاق می افتد.لیزر انواع مختلفی مانند لیزر گازی، لیزر شیمیایی، لیزر رادیواکتیو، لیزر جامد، لیزر فیبری و … دارد، اما در لیزر صنعتی تنها از دو نوع آن یعنی لیزر گازی و جامد استفاده می شود. لیزر های صنعتی جامد و گازی نیز هر کدام به انواع مختلفی تقسیم می شوند، مثلاً در میان انواع لیزر های صنعتی گازی، لیزر صنعتی CO2 بیشترین کاربرد را داشته و از آن برای برش و حکاکی انواع مواد مختلف مانند چوب، پلکسی گلاس، شیشه، پارچه و … استفاده می شود و محبوب ترین لیزر در صنعت است.

لیزر صنعتی جامد نیز بیشتر لیزر یاگ است که برای حکاکی و برش فلزات از آن استفاده می شود.

دستگاه لیزر CNC که از این تکنولوژی استفاده می کنند را می توان به دو بخش دستگاه لیزر فلزات و دستگاه لیزر غیر فلزات تقسیم کرد. این دستگاه ها با هدایت کامپیوتری و توسط لیزری که از آنها متساطع می شود عملیات مختلفی مانند برش لیزری، حک لیزری و … را انجام می دهند. این دستگاه ها مزایای زیادی دارند، مثلاً سرعت بسیار بالایی دارند و با توجه به هدایت شدن توسط کامپیوتر، خروجی های کاملاً یکسانی دارند. لیزر صنعتی در صنایع مختلفی مانند صنایع نظامی، ساختمانی، هوافضا، پزشکی، آزمایشگاهی و پژوهشی، ارتباطاتی، فیزیک، شیمی و … کاربرد دارد.

برش لیزر

برش لیزر

 

………………………………………………………………

♦ تعریف دوم

برش ليزري چيست:

لیزر مخفف عبارت light amplification by stimulated emission of radiation می باشد و به معنای تقویت نور توسط تشعشع تحریک شده است. تاریخچه کشف لیزر به سالهای ۱۹۶۰ برمی‌گردد. اولین بار تولید لیزر از گاز CO۲ در سال ۱۹۶۱ با طول موج ۱۰/۶mm توسط جوان، بِنِت و هیرت (Javan, Bennett, Hereto) صورت گرفت و در سال ۱۹۶۴ لیزر با طول موج ۱/۰۶mm از Nd:YA۶ تولید شد.

از سال ۱۹۶۲ به بعد گزارشهای متعددی در زمینه کاربردهای متالورژیکی لیزر که شامل جوشکاری نیز می‌باشد، موجود است. تا سال ۱۹۷۰ از لیزرهای با توان بالا و پیوسته در جوشکاری استفاده نشد و از لیزرهای پالسی استفاده شد. مشخصه اصلی در جوشکاری لیزری و اشعه الکترونی توسط Ready در سال ۱۹۷۱ وجود حالت جوشکاری نفوذی یا (سوراخ کلیدی) در تابش لیزر گزارش شده‌است. در واقع ایجاد سوراخ کلید در فلزات، در شدّ‌تهای بالای لیزر (MW/cm3) است و در نتیجه Keyhole نیاز به یک زمان کافی برای ایجاد شدن دارد و نمی‌تواند به آسانی در جوشکاری لیزری پالسی Overlap ایجاد شود. از سالهای ۷۲ـ۱۹۷۱ به بعد استفاده از لیزرهای CO۲ پیوسته این مسیر را تغییر داد. جوشهایی با نفوذ کامل در مقیاسهای بزرگ فولاد زنگ نزن مانند جوشهای اشعه الکترون در حالت سوراخ کلیدی ایجاد شدند. این تحقیقات در کشورهای ژاپن، آلمان و انگلستان انجام شدند. پیشرفتهای بعدی در جوشکاری لیزری CO۲ بر بهینه‌سازی بیشتر، منابع لیزر، افزایش کیفیت باریکه لیزر و فهم اندر کنش طراحی اتصال، سرعت جوشکاری، تمرکز اشعه و اثرات پلاسما در جوش‌پذیری متمرکز شد. مطالعات در این زمینه تا توانهای KW۱۵ـ۱۲ ادامه یافته‌است. جوشکاری با Nd: YA۶ به علّت کم بودن طول موج آن (۱/۰۶mm) و کاهش باز تابش از مواد فلزی استفاده بیشتری نسبت به CO۲ می‌تواند داشته باشد. در سالهای آینده استفاده از لیزرهای دیودی (Diode) پیشرفتهای زیادی را در جوشکاری لیزری ایجاد خواهد کرد.

نوری که توسط لیزر گسیل می گردد در یک سو و بسیار پر انرژی و درخشنده است و قدرت نفوذ بالایی نیز دارد. به طوری که در الماس فرو می رود. امروزه استفاده از لیزر در صنعت به عنوان جوش آورنده فلزات و در پزشکی به عنوان چاقوی جراحی بدون درد بسیار متداول است.

♠ لیزرها سه قسمت اصلی دارند:
– پمپ انرژی یا چشمه انرژی: ممکن است این پمپ اپتیکی یا شیمیایی و یاحتی یک لیزر دیگر باشد.
– ماده پایه وفعال که نام گذاری لیزر بواسطه ماده فعال صو رت می گیرد.
– تشدید کننده اپتیکی : شامل دو آینه بازتابنده کلی و جزئی می باشد.

♠ طرز کار یک لیزر یاقوتی:
– پمپ انرژی در این لیزر از نوع اپتیکی می باشد و یک لامپ مارپیچی تخلیه است (flash tube) که بدور کریستال یاقوت مدادی شکلی (ruby) پیچیده شده است. کریستال یاقوت ناخالص است و ماده فعال آن اکسید برم و ماده پایه آن اکسید آلومینیوم است. بعد از فعال شدن این پمپ انرژی، کریستال یاقوت نور باران می شود و بعضی از اتمها رادر اثرجذب القایی( stimulated absorption ) برانگیخته کرده وبه ترازهای بالاتر می برد.

♠ پدیده جذب القایی: اتم برانگیخته = اتم+ فوتون
– با ادامه تشعشع پمپ، تعداد اتم های برانگیخته بیشتر از اتم های با انرژی کم می شود. به اصطلاح وارونی جمعیت رخ می دهد. طبق قانون جذب و صدور انرژی پلانک، اتم های برانگیخته توان نگهداری انرژی زیادتر را نداشته و به تراز با انرژی کم بر می گردند و انرژی اصافی را به صورت فوتون آزاد می کنند که به این فرایند گسیل خودبخودی گفته می شود. ولی از انجایی که پمپ اپتیکی، مرتب به اتم ها فوتون می تاباند، پدیده دیگری زودتر اتفاق می افتد که به آن گسیل القایی (stimulated emission ) گفته می شود. همان طور که در شکل زیر می بینید، وقتی یک فوتون به اتم برانگیخته بتابد، آن را تحریک کرده وزودتر به حالت پایه خود بر می گرداند.

♠ گسیل القایی: اتم + دو فوتون = اتم برانگیخته + فوتون
این فوتونها دوباره بعضی از اتمها را بر انگیخته می کنند و واکنش زنجیر وار تکرار می شود.  بخشی از پرتوهای نور درون کریستال به حرکت در می آیند که توسط تشدید کننده های اپتیکی درون کریستال برگرداننده می شوند و این پرتوهای نور در همان راستای نور اولیه هستند. به تدریج با افزایش شدت نور، لحظه ای می رسد که نور لیزر از جفتگر خروجی با روشنایی زیاد بطور مستقیم خارج می شود .

………………………………………………………………

♦ تعریف سوم

تعریف برش لیزر : شاید برای شما هم این سوال پیش آمده باشد که برش لیزر چیست و چگونه عمل می کند؟
فناوری برش لیزر، فناوري است كه از اشعه لیزر برای برش اجسام با هر جنسی استفاده مي‌ کند و کاربردهای فراوانی در زمینه صنعت دارد.

برش ليزر  چگونه عمل می کند ؟
اشعه ليزر توسط دستگاهی که اشعه قوی تولید می کند بر روي  قسمتی از جسم مورد نظر كه قرار است بريده مي‌شود می تابد و آن قسمت بسته به جنس متریال مورد استفاده آب مي‌شود، مي‌سوزد يا تصعيد مي‌شود و توسط فشار گاز از روي جسم پاك مي‌شود . حاصل کار سطحی بریده شده با کیفیت و دقت بالاست.
برش لیزر با بهره گیری از  تکنولوژی پیشرفته و بی نظیر شما را قادر می سازد تا با حذف محدودیتهای شیوه های سنتی برشکاری قطعات، طرح ها و ایده های پیچیده پروژه های صنعتی خود را با سرعت هر چه تمام تر و با کیفیتی بالا اجرایی کنید.برش لیزر در چه صنایعی کاربرد دارد؟

♠ برش لیزر در چه صنایعی کاربرد دارد؟
– تابلو برق، تزیینات داخلی و دکوراسیون، درب و پنجره سازی، لوستر سازی و روشنایی، آسانسور سازی، صنایع نظامی،کشتی سازی، تابلو و حروف سازی، صنایع ساختمانی، برق و الکترونیک، صنایع هوایی، واشر سازی، ساخت کیس ماشین آلات، مدل سازی، ماکت سازی و بسیاری صنایع دیگر.

♠ مزیت های برش لیزر نسبت به شیوه های سنتی :
– در برش لیزر شما نیازی به شیوه های سنتی(قالبسازی و پرسکاری) نداشته و قطعات بعد از برش لیزر نیاز به ماشین کاری نخواهند داشت.
– در برش لیزر هیچگونه سوختگی بر روی سطح کار و پلیسه پشت کار مشاهده نمی شود.
– در برش توسط اشعه ليزر، از انجا که اشعه به صورت کانونی می تابد، قطعات قبل و بعد از برش تغییر دمای نا محسوسی دارند در نتیجه خواص مكانيكي و فيزيكي  متریال مورد استفاده حفظ می گردد.
– با توجه به توان بالاي منبع تولیدکننده ليزر دستگاه هاي ليزر سرعت بالایی براي برش ليزري قطعات دارند.
– در تكنولوژي برش ليزر فلزات، طرح های پيچيده و نقشه های دو بعدی و هر نقشه طراحی شده توسط ابزاری مثل اتوکد و… به راحتی قابل پیاده سازی می باشند.
– در برش ليزر فلزات  بر روي قطعه ای که برش میخورد هیچگونه فشار فیزیکی اعمال نمی شود و در نتیجه شاهد له شدی در لبه های قطعات نخواهیم بود .
– فلزات با دقت بسيار بالایی بریده می شوند که این دقت برحسب ضخامت قطعه متفاوت می باشد .

 ♠ چه موادی می توانند توسط لیزر برش شوند؟
– ورقهای آهن روغنی و سیاه ، ورقهای استیل ، ورقهای گالوانیزه ، آلومینیوم و برنج است.

………………………………………………………………

♦ تعریف چهارم

دانلود مقاله ای در زمینه ی برش لیزر
Download_button

 

………………………………………………………………

♦ تعریف پنجم

نمونه فیلم  دستگاه برش لیزری فلزات [ اینجا ]

لطفا مطالعه کنید:
عملکرد دستگاه cnc لیزر ساخت پازل سه بعدی
کاربرد دستگاه اره پانل بر در صنایع چوبی

نظرات کاربران