تکنیک‌ های فرایند برش لیزر

تکنیک‌ های فرایند برش لیزر به عنوان یکی از پیشرفته‌ترین و کارآمدترین روش‌های برش حک در صنایع مختلف شناخته می‌شود. این تکنیک با استفاده از پرتو لیزر، امکان برش دقیق و تمیز متریال‌های گوناگون از جمله غیر فلزات، چوب، پلاستیک و شیشه را فراهم می‌آورد. سرعت بالا، دقت بالا و کیفیت بی‌نظیر برش از جمله ویژگی‌های بارز این فرایند هستند که آن را به انتخابی محبوب در صنایع تولیدی، خودروسازی، هوافضا و هنر تبدیل کرده است.

تکنیک های مختلفی در فرایند برش لیزر وجود دارد که هر یک بسته به نوع متریال و نیازهای خاص پروژه، مورد استفاده قرار می‌گیرد. از برش لیزری CO2 (توسط تیوب لیزر) گرفته تا برش با لیزر فایبر، این تکنیک‌ها به کاربران این امکان را می‌دهند که با توجه به نیازهای خاص خود، بهترین روش را انتخاب کنند.

در این مقاله از شرکت روتک، به بررسی تکنیک‌ های مختلف فرایند برش لیزر و مزایا و معایب هر یک خواهیم پرداخت و نقش این تکنیک‌ها در تحول صنایع مختلف را مورد تحلیل قرار خواهیم داد.          

برش لیزر چگونه کار می‌کند؟

برای شروع فرایند برش لیزری، ابتدا باید طرح مشتری را روی نقشه پیاده‌سازی و متریال مورد نظر را تهیه کرد. دستگاه‌های برش لیزری برای متریال‌های خاصی طراحی شده‌اند؛ برخی فقط برای حکاکی روی چرم و پارچه مناسب هستند. (آشنایی با دستگاه برش لیزری پارچه)

برش لیزری یک فرایند جداسازی حرارتی است که در آن پرتو لیزر به سطح متریال برخورد کرده و آن را گرم می‌کند تا ذوب یا تبخیر شود. پس از نفوذ کامل پرتو لیزر به متریال، فرایند برش آغاز می‌شود.

این روش تولید ضایعات کمی دارد، اگرچه برش پلاستیک معمولا ضایعات بیشتری تولید می‌کند. برخی دستگاه‌ها قابلیت طراحی همزمان چندین طرح روی یک ورقه را دارند.

دستگاه برش لیزر مشابه دستگاه CNC عمل می‌کند، اما از لیزر پرقدرت برای برش متریال استفاده می‌کند. این دستگاه با استفاده از CNC و تجهیزات نوری، پرتو لیزر را به سمت  متریال هدایت می‌کند. پس از متمرکز شدن پرتو، متریال ذوب، تبخیر و می‌سوزند. برش با جت گاز کیفیت سطح بالایی را به ارمغان می‌آورد.

تولید پرتو لیزر در یک محفظه بسته انجام می‌شود که در آن متریال نوری با استفاده از لامپ یا تخلیه الکتریکی تحریک می‌شوند. پس از انعکاس از طریق آینه‌ها، نیرو کافی برای تشکیل جریان نوری منسجم فراهم می‌شود. قطر باریک‌ترین قسمت پرتو لیزر کمتر از 0.32 میلی‌متر است و عرض برش می‌تواند به 0.10 میلی‌متر برسد، که به ضخامت متریال بستگی دارد. برای برش متریال، ابتدا فرایند سوراخ کردن انجام می‌شود.

آشنایی با انواع تکنیک‌ های فرایند برش لیزر

برش لیزر در واقع به سه مدل اصلی و مختلف تقسیم بندی می‌شوند که CO2، Nd-YAG و لیزرهای فایبر (سورس لیزر فایبر) مهم‌ترین و اصلی‌ترین روش‌ها هستند. لازم به ذکر است که تفاوت اصلی این لیزرها در متریال پایه تولید پرتو لیزر است. (تفاوت دستگاه های لیزر چیست؟)

لیزرهای فایبر

دستگاه برش لیزر فلزات برای برشکاری فلزات به دلیل قدرت پرتویی که دارد، قادر است انواع فلزات با ضخامت‌های مختلف را برش دهد. این فلزات شامل ورقه‌های استیل، گالوانیزه، سیاه، اسید شویی، روغنی، آجدار و رنگی هستند. همچنین، می‌تواند آهن، برنج، مس و آلومینیوم را نیز برش دهد. برش ورقه‌های گالوانیزه به دلیل پوشش فلز روی دشوار است و نیاز به دقت دارد، اما این دستگاه می‌تواند ورقه‌های گالوانیزه تا ضخامت 6 میلی‌متر را به راحتی برش دهد.

نحوه عملکرد:
دستگاه از نور پمپ استفاده می‌کند که به کابل فایبر نوری ارسال شده و منجر به برش فلزات می‌شود. پیشرفت علم باعث شده که لیزر در صنایع مختلف به کار رود و تولیدکنندگان بتوانند طرح‌های جدیدی روی فلزات ایجاد کنند.

از مهم‌ترین مزایای این دستگاه می‌توان به موارد زیر اشاره داشت:
کارایی بالا: ایجاد پرتویی منسجم و افت توان کم.
طول عمر بیشتر: عدم استفاده از آینه برای انتقال اشعه.
کیفیت برش: توانایی تمرکز بر روی کوچک‌ترین نقاط و تولید قدرت زیاد.

لیزر دی‌اکسید کربن (CO2)

دستگاه لیزر غیر فلزات از ترکیب کربن دی‌اکسید و لیزر برای تولید پرتو استفاده می‌کند. این روش بیشتر برای برش غیر فلزات مناسب است و طول موج آن 10.6 میکرومتر است. برای برش غیر فلزات نیز کاربرد دارد، به شرطی که نیتروژن خالص استفاده شود. برش لیزری گازی کربن دی اکسید ویژگی‌های زیر را دارد:

• شامل محفظه‌ای پر از گازهای دی‌اکسید کربن، نیتروژن و هلیوم است.
• پمپاژ لیزری با تخلیه جریان انجام می‌شود.
• نیرو از مولکول‌های نیتروژن به CO2 منتقل می‌شود و نور مادون قرمز در 10.6 و 9.6 میکرومتر ساطع می‌شود.
• راندمان این لیزرها حدود 30 درصد بیشتر از سایر لیزرها لست.

لیزرهای کریستالی (Nd-YAG)

این نوع برش برای غیر فلزات و فلزات مناسب است و دارای طول موج 1.064

 میکرومتر است. اما هزینه بالای تجهیزات و طول عمر کمتر (8000 تا 15000 ساعت) از معایب آن است. از دیگر ویژگی‌های این روش می‌توان به موارد زیر اشاره داشت:

• یک لیزر حالت جامد است که از کریستال‌های مصنوعی استفاده می‌کند.
• رایج‌ترین کریستال YAG با 1% نئودیمیم آلایش شده است.
• از لیزرهای nd:YAG و nd:YVO استفاده می‌کند.
• نور مادون قرمز در طول موج 1064 نانومتر ساطع می‌شود.

متریال برش لیزری

متریال‌های مناسب برای برش لیزری شامل چوب، پارچه، چرم، پلاستیک و غیر فلزات هستند. امروزه، بسیاری از شرکت‌ها از این دستگاه‌ها برای حکاکی برند خود بر روی متریال‌های مختلف استفاده می‌کنند.

دستگاه‌های برش لیزری دارای قدرت و دقت بالایی هستند و می‌توانند پیچیده‌ترین نقش‌ها را برش دهند. این دستگاه‌ها در تولید و طراحی ابزارآلات فلزی کاربرد گسترده‌ای دارند و فرایند برش و حکاکی غیر فلزات را آسان‌تر می‌کنند.

در بازار، نمونه‌های داخلی و خارجی دستگاه‌های برش لیزری قابل مشاهده است. نمونه‌های داخلی معمولا قیمت کمتری دارند، اما قدرت پرتو و لیزر به کار رفته در دستگاه بر قیمت آن تاثیرگذار است.

مزایای تکنیک‌ های فرایند برش لیزر

فرایند برش لیزری دارای مزایای متعددی است که مهم‌ترین آن‌ها شامل سرعت بالا و کیفیت عالی است. این دستگاه قادر است در مدت زمان کوتاهی، میلیون‌ها طرح پیچیده را حکاکی کند. کیفیت نهایی برش به ضخامت و نوع متریال و همچنین میزان پرتو به کار رفته بستگی دارد؛ هرچه دستگاه قوی‌تر باشد، حکاکی‌های تمیزتر و زیباتری تولید می‌شود.

از دیگر مزایای این فرایند، برش بدون تماس مستقیم است که باعث کاهش هزینه‌ها و نیاز به تعمیرات می‌شود. همچنین، مصرف برق این دستگاه کم است و به تبع آن هزینه‌های برق کاهش می‌یابد.

برش لیزری در تولید تجهیزات پیشرفته مانند وسایل جراحی و تجهیزات پزشکی نیز کاربرد دارد و برای ساخت محصولات استیلی و تجهیزات پیچیده درمانی استفاده می‌شود. در ادامه به بررسی موردی دیگر مزایای دستگاه لیزر صنعتی می‌پردازیم:

دقت بالا

برش لیزر با دقتی بین 0.003 تا 0.006 میلی‌متر عمل می‌کند، که بسیار بیشتر از سایر روش‌های برش است.

هزینه کمتر و مقرون به صرفه‌تر

نیاز به ابزارهای سفارشی کاهش یافته و هزینه نگهداری و راه‌اندازی کمتر از سایر فناوری‌هاست.

سازگاری با انواع متریال

قابلیت برش و حکاکی بر روی متریال مختلف از جمله غیر فلزات، چوب، پلاستیک و … بدون نیاز به تعویض ابزار نیز در روش برش لیزری وجود دارد.

کارهای با پیچیدگی شدید

برش لیزر می‌تواند هندسه‌های پیچیده را به راحتی ایجاد کند و بر روی نازک‌ترین سطوح کار کند.

تولید ضایعات کمتر

کمترین هدر رفت متریال و حداکثر بهره‌ برداری از منابع، هزینه‌های تولید را کاهش می‌دهد.

پیشگیری از آسیب

گرما تنها بر یک ناحیه کوچک تاثیر می‌گذارد و از تاب برداشتن و اعوجاج جلوگیری می‌کند.

کم مصرف بودن

دستگاه‌های برش لیزر به دلیل عدم وجود قطعات متحرک، نیروی کمتری مصرف می‌کنند.

معایب تکنیک‌ های فرایند برش لیزر

یکی از بزرگ‌ترین معایب فرایند برش لیزری، هزینه‌های بالای آن است. این دستگاه‌ها معمولا قیمت بالایی دارند و خرید یک نمونه با کیفیت و قوی می‌تواند هزینه‌های نجومی به همراه داشته باشد. نمونه‌های خارجی نیز معمولا گران‌تر هستند.

علاوه بر هزینه، کاربرد این تکنولوژی نیز محدود است؛ زیرا همه کارخانه‌ها از این دستگاه‌ها استفاده نمی‌کنند و نیاز به دانش و تخصص کافی برای کار با آن‌ها وجود دارد. همچنین، تعمیرات این دستگاه‌ها می‌تواند چالش دیگری باشد که کاربران با آن مواجه می‌شوند. در ادامه به دیگر معایب این دستگاه می‌پردازیم:

محدودیت در برش ورق‌های ضخیم

برش پلاسما می‌تواند ورق‌های ضخیم‌ تری را نسبت به برش لیزر برش دهد.

هزینه‌های بالا

هزینه‌های دستگاه‌های لیزر حتی با پیشرفت فناوری هنوز بالا است و در مواقعی ممکن است مقرون به صرفه نباشد.

تولید دود سمی

برش لیزر پلاستیک‌ها دود سمی تولید می‌کند و نیاز به تهویه دارد که می‌تواند پر هزینه باشد.

وابستگی به ضخامت و نوع متریال

کارایی برش لیزر به ضخامت قطعه و نوع متریال بستگی دارد؛ بدون مراقبت مناسب، ممکن است متریال بسوزند یا تغییر رنگ دهند.

نیاز به دخالت انسان

راه‌ اندازی و نگهداری دستگاه نیاز به دخالت انسانی دارد و خطر سوختگی برای اپراتور وجود دارد.

کاربرد تکنیک‌ های فرایند برش لیزر در صنایع

دستگاه برش لیزری جزو پرکاربردترین دستگاه‌ها در حوزه صنعت است که تقریبا در تمامی بخش‌ها کاربرد دارد. در ادامه به معرفی این کاربردها خواهیم پرداخت:

صنعت خودرو

برش لیزر برای تولید قطعات با دقت و سرعت بالا، از جمله بدنه، قطعات الکترونیکی و دکمه‌ها استفاده می‌شود. همچنین در برش قالب‌ها و قطعات هیدروفرم شده کاربرد دارد.

صنعت قالب و ابزار

ساخت قالب‌های دقیق و سریع برای تولید قطعات، به ویژه قالب‌های تزریق. همچنین برای علامت‌ گذاری و حکاکی در ابزارهای دستی و خودروسازی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

صنعت جواهرسازی

دقت بالای برش لیزر در ساخت جواهرات، از جمله ساعت‌ها و حلقه‌ها، و امکان حکاکی طرح‌ها و نوشته‌ها بر روی سطوح را فراهم می‌سازد.

ساخت دستگاه‌های پزشکی

استفاده از برش لیزر در جراحی و تولید وسایل پزشکی، منجر به امکان ایجاد برش‌های دقیق و بهبود کیفیت زندگی بیماران خواهد شد.

تولید سرامیک

برش لیزر برای کاهش زمان فرایند بدون افت کیفیت در تولید قطعات سرامیکی که در موتورهای جت، بلندگوها و دیگر محصولات استفاده می‌شود.

تولید سیلیکون

برش دقیق سیلیکون برای تولید قطعات کوچک در الکترونیک، نساجی و سایر صنایع نیز کاربرد دارد.

سایر موارد

علاوه بر موارد ذکر شده، برش لیزری کاربردهای گسترده‌ی دیگر نیز در صنایع مختلف دارد که از مهم‌ترین آن می‌توان به هوافضا، خودروسازی، الکترونیک، نیمه‌ رساناها، پزشکی و … اشاره کرد؛ همچنین، در بخش‌های آموزشی و سرگرمی نیز می‌توان از برش لیزری برای ساخت اشیا جالب و اشکال پیچیده استفاده کرد.

معرفی بهترین دستگاه برش لیزری

دستگاه برش لیزر RT1390

دستگاه برش لیزر RT1390، محصول برند ROTECH، یکی از پرکاربردترین دستگاه‌ها برای برش و حکاکی غیر فلزی در تیراژهای بالا است. این دستگاه با ابعاد 130 × 90 سانتیمتر، قابلیت برش و حکاکی روی متریال‌هایی مانند چوب (دستگاه برش لیزر چوب)، پلکسی، چرم، PVC و شیشه را دارد و می‌تواند با ضخامت‌های مختلف کار کند.

از ویژگی‌های این دستگاه می‌توان به میز متحرک و ثابت، تیوب لیزر با توان‌های مختلف، چیلر هوشمند، و قابلیت نصب سیستم روتاری اشاره کرد. همچنین، دستگاه دارای گارانتی یک ساله و تجهیزات جانبی شامل پمپ آب و مکنده است.

این مدل به دلیل کارایی بالا و قیمت مناسب (200 تا 250 میلیون تومان) در صنایع مختلف مانند چرم، پارچه، و دکوراسیون داخلی مورد توجه قرار گرفته است. نصب و راه‌اندازی دستگاه پس از خرید توسط تیم خدمات پس از فروش انجام می‌شود و امکان آموزش کار با دستگاه نیز فراهم است.

مزایای دیگر دستگاه شامل بدنه محکم، سیستم ایمنی، و قابلیت تنظیم دقیق ریل‌ها است که به افزایش دقت و طول عمر دستگاه کمک می‌کند.

دستگاه برش لیزر RT1490

دستگاه برش لیزر RT1490 از برند ROTECH، جایگزینی مناسب برای روش‌های سنتی برش و حکاکی است و به طور خاص برای متریال‌های غیر فلزی مانند چرم، فوم، چوب، کاغذ، و پلکسی طراحی شده است. این دستگاه با توان 100 وات و تجهیزات جانبی شامل مکنده، پمپ آب، و چیلر CW 5200، دارای گارانتی یک ساله است.

این مدل با تکنولوژی لیزر، سرعت و دقت بالایی را در برش و حکاکی ارائه می‌دهد و به ویژه در صنایع پارچه و چرم کاربرد دارد. قابلیت نصب رول بازکن و رول جمع کن نیز به افزایش کارایی آن کمک می‌کند.

دستگاه RT1490 با میزهای شمشیری یا لانه زنبوری ارائه می‌شود و امکان سفارش با هر دو نوع میز وجود دارد. نصب و راه‌اندازی دستگاه توسط تیم خدمات پس از فروش انجام می‌شود.

مزایای این دستگاه شامل محافظت اپراتور از پرتو لیزر، فیوز حفاظ جان، و دات پوینتر برای نشان دادن محل دقیق برش است. همچنین، طراحی مستحکم و استفاده از تیوب لیزر باکیفیت، از دیگر ویژگی‌های برجسته این دستگاه است.

دستگاه برش لیزری خانگی RT6040

دستگاه لیزر حکاکی خانگی RT6040 از برند ROTECH، با ابعاد 40×60 سانتیمتر، برای حکاکی و برش متریال‌های غیر فلزی مانند چرم، پلکسی، چوب، پارچه و شیشه طراحی شده است. این دستگاه دارای میز آسانسوری با ارتفاع متغیر 15 سانتی‌متر است که امکان کار با قطعات با ضخامت‌های مختلف را فراهم می‌کند.

از ویژگی‌های برجسته این دستگاه می‌توان به توان 80 وات، تجهیزات جانبی شامل پمپ هوا و فن، و گارانتی یک ساله اشاره کرد. RT6040 به دلیل سایز کوچک و قیمت مناسب، گزینه‌ای عالی برای راه‌اندازی کسب‌وکارهای خانگی است.

این دستگاه قابلیت نصب چیلر برای افزایش عمر تیوب لیزر را دارد و به دلیل دقت بالا، در ساخت تابلوهای تبلیغاتی، هدایای تبلیغاتی و محصولات دکوراتیو کاربرد دارد. همچنین، با نصب سیستم روتاری، امکان برش و حکاکی روی اجسام مدور نیز وجود دارد.

نصب و راه‌اندازی دستگاه توسط تیم خدمات پس از فروش انجام می‌شود و این دستگاه به دلیل ابعاد مناسب، امکان استفاده در فضاهای کوچک را دارد.

جمع بندی موضوع تکنیک‌ های فرایند برش لیزر

تکنیک‌ های فرایند برش لیزر به عنوان یکی از نوآورانه‌ترین روش‌ها در صنعت، قابلیت‌های منحصر به فردی را برای جداسازی و حکاکی متریال ارائه می‌دهند. این روش‌ها با استفاده از پرتوهای لیزری با دقت بالا، امکان ایجاد برش‌های پیچیده و دقیق را فراهم می‌کنند که در صنایع مختلف از جمله خودروسازی، هوافضا، و تولید محصولات هنری کاربرد دارند.

مزایای برش لیزری شامل سرعت بالا، دقت فوق‌العاده، و کاهش ضایعات است که به بهینه‌سازی فرایندهای تولید کمک می‌کند. با این حال، هزینه‌های اولیه بالا و نیاز به تخصص برای بهره‌برداری و تعمیر این دستگاه‌ها از چالش‌های موجود در این زمینه به شمار می‌روند.

در آخر، با توجه به پیشرفت‌های مداوم در تکنولوژی لیزر و افزایش دسترسی به این تجهیزات، انتظار می‌رود که تکنیک‌ های برش لیزری به طور فزاینده‌ای در صنایع مختلف مورد استفاده قرار گیرند و نقش مهمی در بهبود کارایی و کیفیت محصولات ایفا کنند.

در این مطلب از شرکت روتک شما را با تکنیک‌ های فرایند برش لیزر آشنا کردیم. شما می‌توانید با دریافت مشاوره از کارشناسان مجرب ما، مناسب‌ترین دستگاه را تهیه کنید. برای کسب اطلاعات بیشتر درباره خرید و آشنایی با دستگاه‌های مختلف به سایت روتک سر بزنید یا با ما تماس حاصل کنید.