برش لیزری و انواع دیگر برش حرارتی

برش لیزری چیست؟

با استفاده از پرتو لیزر با چگالی بالا برای تابش مواد مورد برش، به طوری که مواد به سرعت گرم می شوند تا دمای تبخیر، تبخیر تشکیل سوراخ ها، با حرکت پرتو بر روی مواد، سوراخ ها به طور مداوم در یک شکاف با عرض باریک (مانند 0.1 میلی متر یا بیشتر) تشکیل می شوند تا برش مواد کامل شود.

فرآیند برش لیزری

برش شعله

برش شعله ای یک فرآیند استاندارد است که برای برش فولاد نرم با استفاده از اکسیژن به عنوان گاز برش استفاده می شود. اکسیژن تا 6 بار تحت فشار قرار می گیرد و به داخل برش دمیده می شود. در آنجا، فلز گرم شده با اکسیژن واکنش می دهد: احتراق و اکسیداسیون شروع می شود. واکنش شیمیایی مقدار زیادی انرژی (حداکثر پنج برابر انرژی لیزر) آزاد می کند تا به پرتو لیزر در برش کمک کند.

برش گازی

برش گازی مواد را تبخیر می کند و تأثیرات حرارتی را بر مواد اطراف به حداقل می رساند. این را می توان با استفاده از یک لیزر CO2 پیوسته برای تبخیر کردن مواد با جذب کم-حرارت- مانند لایه های پلاستیکی نازک و مواد غیر ذوب{{4} مانند چوب، کاغذ و فوم به دست آورد.
لیزرهای پالسی اولتراکوتاه امکان استفاده از این فناوری را برای سایر مواد فراهم می کند. الکترون های آزاد در فلز لیزر را جذب کرده و به طور چشمگیری گرم می شوند. پالس لیزر با ذرات مذاب و پلاسما واکنش نشان نمی دهد، ماده مستقیما تصعید می شود و زمانی برای انتقال انرژی به مواد اطراف به صورت گرما وجود ندارد. پالس های پیکوثانیه مواد را بدون اثر حرارتی قابل مشاهده، بدون ذوب و بدون ایجاد سوراخ می کند.

برش ذوب

برش مذاب یکی دیگر از فرآیندهای استانداردی است که هنگام برش فلزات استفاده می شود. همچنین می توان از آن برای برش مواد قابل ذوب دیگر مانند سرامیک استفاده کرد. از نیتروژن یا آرگون به عنوان گاز برش استفاده می شود و فشار گاز 2-20 بار از طریق دمیده می شود. آرگون و نیتروژن گازهای خنثی هستند، به این معنی که با فلز مذاب در پوسته واکنش نشان نمی دهند، بلکه آن را به سمت پایین می دمند. در عین حال، گازهای بی اثر لبه برش را از اکسیداسیون هوا محافظت می کنند.

برش هوای فشرده
همچنین می توان از هوای فشرده برای برش صفحات نازک استفاده کرد. هوای تحت فشار 5-6 بار برای دمیدن فلز مذاب در برش کافی است. از آنجایی که تقریبا 80 درصد هوا از نیتروژن است، برش هوای فشرده اساساً یک برش ذوب است.

برش با کمک پلاسما-

اگر پارامترها به درستی انتخاب شده باشند، یک ابر پلاسما در صفحه برش مذاب به کمک پلاسما ظاهر می‌شود. ابر پلاسما از بخار فلز یونیزه شده و گاز برش یونیزه شده تشکیل شده است. ابر پلاسما انرژی لیزر CO2 را جذب می کند و آن را به قطعه کار تبدیل می کند تا انرژی بیشتری با قطعه کار جفت شود و مواد سریعتر ذوب شوند و در نتیجه سرعت برش بیشتر شود. به همین دلیل، این فرآیند برش را برش پلاسما با سرعت بالا-می نامند.
ابر پلاسما در واقع نسبت به لیزرهای حالت جامد شفاف است، بنابراین برش ذوب به کمک پلاسما فقط با لیزرهای CO2 قابل انجام است.

ویژگی های برش لیزری

برش لیزری، در مقایسه با سایر روش های برش حرارتی، به طور کلی با سرعت برش سریع و کیفیت بالا مشخص می شود. به طور خاص در جنبه های زیر خلاصه می شود.

(1) کیفیت برش خوب: با توجه به نقطه لیزر کوچک، چگالی انرژی بالا، سرعت برش، بنابراین برش لیزری می تواند کیفیت برش بهتری داشته باشد. ① لبه برش لیزری خوب و باریک است، دو طرف شکاف موازی و عمود بر سطح است، دقت ابعادی قطعات برش می تواند به 0.05 ± میلی متر برسد. ② سطح برش تمیز و زیبا است، زبری سطح فقط چند ده میکرون است و حتی می توان از برش لیزری به عنوان آخرین فرآیند استفاده کرد، بدون پردازش مکانیکی، قطعات را می توان به طور مستقیم استفاده کرد. (③ مواد پس از برش لیزری، پهنای ناحیه متاثر از حرارت بسیار کوچک است، عملکرد مواد در نزدیکی شکاف نیز تقریباً بی‌تأثیر است، و تغییر شکل قطعه کار کوچک است، دقت برش بالایی دارد، هندسه شکاف خوب است، شکل مقطع شکاف- شکل مستطیلی منظم‌تری را ارائه می‌دهد.

(2) راندمان برش بالا: با توجه به ویژگی های انتقال لیزر، دستگاه برش لیزری به طور کلی با تعدادی ایستگاه کاری CNC مجهز است، کل فرآیند برش را می توان به طور کامل CNC متوجه شد. عملیات، فقط نیاز به تغییر برنامه CNC دارد، می تواند بر روی اشکال مختلف برش قطعات اعمال شود، هر دو برش دو بعدی، و همچنین برای دستیابی به برش سه بعدی-.

(3) سرعت برش: با قدرت 1200 وات برش لیزری ورق فولادی ملایم با ضخامت 2 میلی متر، سرعت برش تا 600 سانتی متر در دقیقه. برش صفحه رزین پلی پروپیلن با ضخامت 5 میلی متر، سرعت برش تا 1200 سانتی متر در دقیقه. مواد در برش لیزری نیازی به گیره و ثابت ندارند، هم برای صرفه جویی در گیره های ابزار، بلکه باعث صرفه جویی در زمان کمکی مواد بالا و پایین می شود.

(4) برش بدون تماس: مشعل برش لیزری و قطعه کار بدون تماس، هیچ سایش ابزاری وجود ندارد. پردازش اشکال مختلف قطعات، نیازی به تغییر "ابزار" نیست، فقط باید پارامترهای خروجی لیزر را تغییر دهید. فرآیند برش لیزری کم صدا، لرزش کم، بدون آلودگی است.

(5) برش انواع مواد: کامپوزیت های زمینه فلزی، چرم، چوب و الیاف. اما برای مواد مختلف، به دلیل خواص ترموفیزیکی خاص خود و میزان جذب متفاوت لیزر، عملکرد