زمان، یکی از ارزشمندترین چیزها در دنیای امروز محسوب می‌شود. به خصوص در دنیای تجارت، مفهوم زمان به معنای هزینه است. اکنون به لطف فناوری‌هایی که جایگزین نیروی انسانی می‌شوند، صرفه‌جویی در زمان بسیار آسان‌تر شده است. فناوری لیزرکات یکی از این موارد است که در ادامه اطلاعات مفیدی در خصوص آن ارائه خواهیم کرد.
لیزرکات چیست؟
برش لیزری دستگاهی است که با کامپیوتر کنترل می‌شود و از پرتو لیزر برای برش یا حکاکی دقیق مواد استفاده می‌کند. یک لیزر اساسا فقط نور بسیار متمرکز و بسیار تقویت شده است. پرتو لیزر باعث سوختن، ذوب یا تبخیر شدن مواد به صورت موضعی می‌شود. نوع ماده‌ای که لیزر می‌تواند برش دهد، به نوع لیزر و قدرت دستگاه بستگی دارد.
با برخورد پرتو لیزر به قطعه موردنظر، مواد تا دمای ذوب یا تبخیر خود گرم خواهند شد. تمام توان لیزر روی نقطه‌ای متمرکز می‌شود که قطر آن معمولا کمتر از نیم میلی متر است. با دادن گرمای بیشتر به این نقطه، نسبت به جریان رسانایی، پرتو لیزر به طور کامل مواد را سوراخ می‌کند و فرآیند برش آغاز می‌شود.
در روش‌های دیگر، ابزارهای بزرگ نیروی شدیدی را به ورق وارد می‌کنند. در حالی که پرتو لیزر، بدون تماس کار خود را انجام می‌دهد. به این ترتیب، نه ابزار فرسوده خواهد شد و نه قطعه کار تغییر شکل می‌دهد و آسیب می‌بیند.
انواع لیزرهای مورد استفاده در لیزرکات
وقتی صحبت از کاربردهای برش با لیزر می‌شود، به طور کلی می‌توان سه نوع لیزر را نام برد. مورد اول، لیزرهای CO2 هستند که در آنها از CO2 مخلوط با سایر گازهای بی اثر، به عنوان محیط لیزر استفاده می‌کنند. انواع دیگر، لیزرهای فیبر حالت جامد و Nd:YAG هستند که در آنها از یک کریستال به عنوان محیط لیزر استفاده می‌شود. اصل عملکرد این لیزرهای مختلف، اساسا یکسان است.
کاربردهای رایج لیزرکات
امروزه این فناوری در صنایعی مانند الکترونیک، پزشکی، هوافضا، خودروسازی و نیمه هادی‌ها، جایگاه خود را پیدا کرده است. یکی از رایج‌ترین کاربردهای آن در برش فلزاتی مانند تنگستن، فولاد، آلومینیوم، برنج یا نیکل است. زیرا لیزرها، برش‌های تمیز و پرداخت‌های صاف را ارائه می‌دهند. لیزر همچنین برای برش سرامیک، سیلیکون و سایر غیر فلزات نیز استفاده می‌شود.
برش‌های لیزری از یک فناوری تولید همه کاره استفاده می‌کنند که در طیف وسیعی از کاربردها استفاده می‌شوند:
برش ورق فلز: برش‌های لیزری به طور گسترده‌ای برای برش ورق‌ها و صفحات در طیف گسترده‌ای از مواد از جمله فلزات، پلاستیک‌ها و چوب استفاده می‌شوند.
حکاکی: برش‌های لیزری را می‌توان برای علامت‌گذاری تقریبا هر ماده‌ای استفاده کرد. از این روش می‌توان برای اضافه کردن شماره سریال به قطعات ساخته شده یا برای کاربردهای هنری مانند علامت‌گذاری چوب استفاده کرد.
جوش لیزری: جوشکاری لیزری روشی است که برای جوش دادن دقیق دو فلز یا ترموپلاستیک با استفاده از پرتو لیزر به جای قوس الکتریکی استفاده می‌شود.
برش لوله: از ماشین‌های لیزری با محور چرخشی می‌توان برای برش پروفیل‌های پیچیده در مقاطع توخالی استفاده کرد.
مزایای لیزرکات
در این بخش، برخی از مزایایی کلیدی که برش لیزری را به یک فناوری ساخت محبوب تبدیل می‌کنند، آمده‌اند:
تنوع مواد
تمام مواد استاندارد مورد استفاده در ماشین‌کاری صنعتی، از فولاد گرفته تا آلومینیوم، فولاد ضد زنگ گرفته تا ورق فلزی رنگی و حتی مواد غیر فلزی مانند پلاستیک، شیشه، چوب یا سرامیک را می‌توان بادقت و ایمنی تمام، با لیزر برش داد.
با این ابزار می‌توان ضخامت‌های بسیار متفاوت ورق از 0.5 تا 30 میلی متر را برش داد. چنین طیف گسترده‌ای از مواد، لیزر را در میان ابزارهای برش مورد استفاده در کاربردهای فلزی و غیرفلزی قرار می‌دهند.
آزادی کانتور
پرتو لیزر متمرکز فقط مواد را به صورت موضعی گرم می‌کند و هیچ بار حرارتی یا حداقل بارگذاری حرارتی روی بقیه قطعه کار ایجاد نمی‌شود. در اکثریت قریب به اتفاق کاربردها، پس از فرآیند برش نیازی به پردازش بیشتر نیست. به لطف انعطاف‌پذیری که این فناوری ارائه می‌دهد، این روش برش اغلب برای اندازه‌های کوچک دسته‌ای، تنوع زیاد یا تولید نمونه اولیه استفاده می‌شود.
لبه‌های برش با کیفیت بالا با پالس‌های بسیار کوتاه
پرتو لیزر می‌تواند تقریبا هر خطی را به سرعت و با انعطاف‌پذیری برش دهد. پالس‌های بسیار کوتاه می‌توانند تقریبا هر ماده‌ای را در مدت زمان کوتاهی تبخیر کنند. با این روش، اثر گرما قابل توجه نیست و در نتیجه، لبه‌های برشی با کیفیت بالا و بدون ذوب شکاف ایجاد خواهند شد؛ بنابراین لیزر برای تولید فیلیگران و محصولات فلزی مانند استنت در زمینه فناوری پزشکی بسیار مناسب خواهد بود. از این فناوری در زمینه تولید نمایشگر، از پالس‌های فوق کوتاه برای برش شیشه‌های سخت شده شیمیایی نیز استفاده می‌شود.
عدم نیاز به نگهدارنده
برش‌های لیزری در طول برش نیازی به گیره یا سایر تجهیزات کار ندارند. مواد را می‌توان به سادگی روی بستر برش قرار داد و مطمئن بود که در طول فرآیند برش حرکت نمی‌کنند.
معایب لیزرکات
علی‌رغم مزایای فراوان، برش با لیزر همچنان دارای محدودیت‌هایی است که در زیر توضیح داده شده‌اند:
– مصرف برق بالا: این نوع برش انرژی زیادی مصرف می‌کند، به ویژه فناوری‌هایی مانند برش لیزر CO2.
– ضخامت محدود: با توجه به فیزیک تمرکز پرتو لیزر در یک نقطه با شدت بالا، این نوع برش‌ها در ضخامت محدود هستند. آنها به طور کلی به مواد صفحه یا ورق با حداکثر ضخامت تا 30 میلی‌متر محدود می‌شوند.
– دودهای خطرناک: هنگام برش برخی مواد مانند چوب یا پلاستیک، دودهای خطرناک قابل احتراق ایجاد می‌شوند که باید تخلیه شوند.
– تعمیر و نگهداری گران قیمت: برخی از فناوری‌های لیزر (مانند CO2) تیوب لیزر را به عنوان یکی از اقلامی در نظر می‌گیرند که دچار فرسودگی می‌شود و باید با هزینه‌های زیاد تعویض گردد.
– هزینه اولیه بالا: سرمایه‌گذاری اولیه لیزرکات زیاد است. در برخی موارد، فناوری‌های ارزان‌تر مانند برش شعله یا برش پلاسما شاید مناسب‌تر باشند.
موادی که نباید با لیزرکات برش داده شوند
همه مواد را نمی‌توان با لیزر برش داد و حتی برخی از مواد در هنگام برش، گازهای مضر تولید می‌کنند. در زیر برخی از موادی که نباید با لیزر برش داده شوند، ذکر شده‌اند:
– فایبرگلاس چند لایه: الیاف شیشه و اپوکسی تمایل به برش ضعیفی دارند؛ به این ترتیب، این ماده نباید بریده شود.
– HDPE (پلی اتیلن با چگالی بالا): HDPE به جای تبخیر، تمایل به ذوب شدن دارد و این ویژگی، آن را به ماده ضعیفی برای برش با لیزر تبدیل می‌کند.
– فوم پلی استایرن و پلی پروپیلن: این فوم‌ها در هنگام برش لیزری آتش می‌گیرند.
– ABS (اکریلونیتریل بوتادین استایرن): ABS به جای تبخیر شدن تمایل به ذوب شدن دارد و همچنین در حین برش، گاز سیانید سمی تولید می‌کند.
– پی وی سی (پلی وینیل کلراید): پی وی سی هنگام برش با لیزر گاز کلر تولید می‌کند. این امر باعث آسیب رسیدن به اپتیک و تجهیزات برش لیزر می‌شود.
– پلی کربنات (PC): ورق‌های پلی کربنات با ضخامت بیشتر از یک میلی متر در هنگام برش، آتش می‌گیرند و همچنین تغییر رنگ می‌دهند.
جمع‌بندی
برش با لیز فناوری است که از پرتو لیزر متمرکز با انرژی بالا برای برش صفحه یا ورق مواد مختلف جهت ایجاد قطعات دو بعدی برای کاربردهای سرگرمی و صنعتی استفاده می‌کند. مواد معمولی برای این منظور عبارت‌اند از چوب، فولاد و برخی پلاستیک‌ها. لیزرکات برای بهینه‌سازی فرآیندها، کاربردها و تولید در طیف گسترده‌ای از صنایع از جمله الکترونیک، خودرو، پزشکی، فلزکاری و سایر صنایع تخصصی استفاده می‌شود. سرعت بالای این فناوری در استفاده برای مواد مختلف، از دیگر نکاتی است که بر ارجحیت آن می‌افزاید.
