دستگاه لیزر برش فلزات چیست و چه کاربردی دارد؟

این مقاله را به صورت صوتی گوش دهید!

دستگاه برش لیزری Co2 جهت دستگاه لیزر غیر فلزات مانند چوب، چرم، پارچه، پلکسی، کاغذ، مقوا و … استفاده می‌شود. همچنین نوع دیگری از دستگاه‌های لیزر را می‌توان به جهت دستگاه لیزر برش فلزات استفاده کرد. در این مقاله قصد داریم مختصری در مورد دستگاه‌های لیزر Co2 که جهت برش فلزات استفاده می‌شوند، توضیحاتی ارائه کنیم.

دستگاه لیزر برش فلزات

اعمال تغییرات در دستگاه‌های لیزر غیر فلزات Co2 به صورتی است که می‌توان آن‌ها را به دستگاه لیزر برش فلزات تبدیل کرد، اما در این جا یک نکته مهم قابل ذکر است که باید بدانید با اعمال تغییرات در این نوع از دستگاه لیزر، دستگاه قابلیت حکاکی بر روی غیر فلزات را از دست می‌دهد و این به این معنی است که کاربرد این دستگاه در مواردی است که ما نیاز به برش ضخامت بیشتر غیر فلزات و برش فلزات داریم.

در صورت استفاده از تیوب لیزر 150 وات در این نوع از دستگاه‌های لیزر می‌توان فولاد را تا ضخامت 1.5mm و استیل را تا ضخامت 1mm برش داد. در این نوع دستگاه لیزر همچنین می‌توان برای برش لیزر پلکسی تا ضخامت 20mm و MDF تا ضخامت 15mm بهره گرفت.

برخی از تغییرات عمده‌ای که می‌بایست در این نوع از دستگاه‌های لیزر اعمال کرد تا بتواند فلزات را برش دهد، تغییر مکان لیزر (هد دستگاه لیزر) به هد مختص دستگاه برش فلزات است.

در این نوع هد دستگاه لیزر، این امکان فراهم می‌شود که بتوان در راستای محور Z هم تغییر ارتفاع داشته باشیم و به عبارت دیگر، هد این نوع از دستگاه‌های لیزر به سیستم اتوفوکوس مجهز است که می‌تواند در صورت وجود فرورفتگی و یا برآمدگی در متریال به صورت اتوماتیک تغییر ارتفاع دهد.

از دیگر تفاوت‌های این نوع هدهای دستگاه لیزر با هدهای لیزر معمول، قابلیت اتصال شلنگ ورودی کپسول اکسیژن است که موجبات برش فلز را مهیا می‌سازد.

لیزر فایبر چگونه کار می کند؟

اگر به لیزر پوینتر در دستگاه برش لیزر دقت کرده باشید متوجه می‌شوید که از قوانین غیرمعمولی و خاصی برخوردار است و تفاوت‌هایی با نور معمولی دارد. این تفاوت‌ها در موارد زیر خلاصه می‌شوند:

• پرتوها بسیار موازی هستند / پرتو خارج از مسیر راست (مستقیم) نخواهد بود.
• تک فرکانس هستند / لذا تک رنگ هم هستند.
• منسجم هستند / همه موج‌ها در یک زمان مشابه بالا و پایین می‌روند و هم فاز هستند.

به عبارت دیگر، پرتو همیشه در یک جهت با یک رنگ است و همه فوتون ها در یک مرحله هستند. در مقایسه با یک لامپ معمولی که نور از رنگ‌های مختلف تشکیل شده و در تمامی جهات پخش شده است، لیزر می‌تواند در یک قسمت تمرکز کند. با بهره گیری از این ویژگی اشعه لیزر بسیاری از کارها را می‌توان انجام داد که از توان نور معمولی خارج است.

فیزیک لیزر

کلمه لیزر به light amplification by the simulated emission of radiation اشاره می کند.

قسمت اول به معنی تولید و تکثیر از یک پرتو یکسان است. چیزی شبیه به آمپلی فایر که صدا را قدرتمندتر می کند.  اما قسمت آخر در این متن لغت (simulated emission)  یک معنی خاص برای دانشمندان دارد. برداشت از این جمله بستگی به فرآیند فیزیکی دارد که پرتو لیزر به آن روش درست شده است. برای فهمیدن آن ما نیاز به دانستن واقعیت اتم داریم.

همانطور که می‌دانید اتم‌ها از الکترون و هسته تشکیل شده‌اند که این الکترون‌ها در مدارهایی به دور هسته در حال چرخش هستند. این الکترون‌ها معمولا در یک مدار کوچک می‌نشینند که (Ground state) حالت پایه نامیده می‌شوند. اگر از آن‌ها انرژی بیشتری آزاد شود و در یک مدار بزرگتر قرار بگیرند (Excited state) برانگیخته نامیده می‌شوند.

به دلایل مختلف و مرتبط با مکانیک کوانتوم، در هر عنصر، الکترون‌ها فقط در یک مدار خاص در اطراف اتم قرار می‌گیرند. این مدارهای خاص با توجه به خصوصیات عناصر تنظیم شده‌اند؛ بنابراین به طور کلی نمی‌توان آن ها را تغییر داد. برای مثال کلا یک مدار خاص برای اکسیژن و یک مدار خاص برای سدیم وجود دارد که کاملا با یکدیگر متفاوت هستند ولی هر کدام برای کاربردهای مختلفی مورد بهره‌برداری و مفید هستند.

زمانی که یک الکترون در مدار بزرگتر قرار دارد، از وضعیت برانگیخته می‌خواهد به حالت پایه برگردد که آن (decay) نزول نامیده می‌شود. برای این کار الکترون انرژی از دست می‌دهد که اغلب با از دست دادن یک فوتون (به معنای دیگر ساطع کردن نور) اتفاق می‌افتد.

برای حرکت الکترون به وضعیت بالاتر همان روند در جهت عکس اتفاق می‌افتد. یعنی در اتم، یک الکترون یک فوتون را جذب کرده و به سطح بالاتر حرکت می‌کند و میل به بازگشت در حالت پایه، مجددا باعث تولید فوتون می‌شود. برای ادامه یافتن این اتفاق، انرژی در آن فوتون باید با آن چیزی که به منظور بردن الکترون به مدار بالاتر مورد نیاز است بیشتر باشد.

اگر فوتون‌ها مقدار اشتباهی از انرژی داشته باشند هیچ اتفاقی نمی‌افتد. همان‌طور که قبلا گفته شد مقدار انرژی فوتون مورد نیاز بستگی به مواد استفاده شده برای تولید لیزر دارد.