روش های مختلف برش دستگاه برش لیزری.

برش لیزری یک روش پردازش غیر تماسی با انرژی بالا و قابلیت کنترل چگالی خوب است. پرتو لیزر برای تشکیل یک نقطه نور با چگالی انرژی بالا متمرکز شده است که هنگام اعمال برش ویژگی های زیادی دارد. به طور عمده چهار روش مختلف برش برای برش لیزری به منظور مقابله با شرایط مختلف وجود دارد.

دستگاه برش لیزر میز شاتل	دستگاه برش لیزر تک میز	دستگاه برش لیزر لوله

برش فیوژن

در ذوب و برش لیزری، قطعه کار تا حدی ذوب می شود و مواد مذاب به کمک جریان هوا به بیرون پاشیده می شود. از آنجایی که انتقال مواد فقط در حالت مایع انجام می شود، این فرآیند ذوب و برش لیزر نامیده می شود.

پرتو لیزر با یک گاز برش خنثی با خلوص بالا تطبیق داده می‌شود تا مواد ذوب‌شده را از روی پوسته دور کند و خود گاز در برش شرکت نمی‌کند. برش ذوب لیزری می تواند سرعت برش بالاتری نسبت به برش گازی شدن داشته باشد. انرژی مورد نیاز برای تبدیل به گاز معمولاً بیشتر از انرژی لازم برای ذوب مواد است. در ذوب و برش لیزر، اشعه لیزر فقط تا حدی جذب می شود. حداکثر سرعت برش با افزایش توان لیزر افزایش می یابد و با افزایش ضخامت ورق و افزایش دمای ذوب مواد تقریباً برعکس کاهش می یابد. در مورد یک توان لیزر مشخص، عامل محدود کننده فشار هوا در شکاف و هدایت حرارتی ماده است. ذوب و برش لیزری می تواند برش های بدون اکسیداسیون برای مواد آهن و فلزات تیتانیوم ایجاد کند. چگالی توان لیزری که باعث ذوب شدن می شود اما گازی نمی شود بین 104 وات بر سانتی متر مربع است-105W/cm2 برای مواد فولادی.

برش بخار شده

در فرآیند برش لیزری به گاز، سرعت افزایش دمای سطح ماده تا دمای نقطه جوش آنقدر سریع است که برای جلوگیری از ذوب ناشی از رسانش گرما کافی است، بنابراین بخشی از ماده به بخار تبخیر شده و ناپدید می شود و بخشی از مواد از پایین شکاف توسط گاز کمکی پاشیده می شود و جریان از بین می رود. در این حالت به توان لیزر بسیار بالایی نیاز است.

به منظور جلوگیری از متراکم شدن بخار مواد روی دیواره شکاف، ضخامت مواد نباید تا حد زیادی از قطر پرتو لیزر بیشتر باشد. بنابراین این فرآیند فقط برای کاربردهایی مناسب است که باید از حذف مواد مذاب اجتناب شود. این فرآوری در واقع فقط در مناطقی استفاده می شود که آلیاژهای مبتنی بر آهن بسیار کوچک هستند.

این فرآیند را نمی توان برای موادی مانند چوب و سرامیک های خاص که در حالت مذاب نیستند و بنابراین بعید است اجازه دهد که بخار مواد دوباره متراکم شود استفاده شود. علاوه بر این، این مواد معمولا نیاز به برش های ضخیم تری دارند. در برش لیزری، تمرکز پرتو بهینه به ضخامت مواد و کیفیت پرتو بستگی دارد. قدرت لیزر و گرمای تبخیر تنها تأثیر خاصی بر موقعیت فوکوس بهینه دارد. در مورد ضخامت مشخصی از ورق، حداکثر سرعت برش با دمای تبخیر مواد نسبت معکوس دارد. چگالی توان لیزر مورد نیاز بیشتر از 108W/cm2 است و به مواد، عمق برش و موقعیت فوکوس پرتو بستگی دارد. در مورد ضخامت ورق معین، با فرض توان کافی لیزر، حداکثر سرعت برش توسط سرعت جت گاز محدود می شود.

برش شکستگی کنترل شده

برای مواد شکننده که به راحتی در اثر حرارت آسیب می بینند، برش با سرعت بالا و قابل کنترل توسط گرمایش پرتو لیزر انجام می شود که به آن برش شکستگی کنترل شده می گویند. محتوای اصلی این فرآیند برش این است: پرتو لیزر ناحیه کوچکی از مواد شکننده را گرم می‌کند و باعث ایجاد گرادیان حرارتی زیاد و تغییر شکل مکانیکی شدید در این ناحیه می‌شود که منجر به ایجاد ترک‌هایی در مواد می‌شود. تا زمانی که یک گرادیان حرارتی یکنواخت حفظ شود، پرتو لیزر می تواند ترک ها را در هر جهت دلخواه هدایت کند.

برش ذوب اکسیداسیون (برش شعله لیزر)

ذوب و برش معمولاً از گاز بی اثر استفاده می کند. اگر با اکسیژن یا سایر گازهای فعال جایگزین شود، مواد تحت تابش پرتو لیزر مشتعل می‌شوند و یک واکنش شیمیایی شدید با اکسیژن برای تولید منبع گرمایی دیگر برای گرم کردن بیشتر مواد رخ می‌دهد که به آن ذوب اکسیداتیو و برش می‌گویند.

با توجه به این اثر، برای فولاد سازه ای با ضخامت یکسان، سرعت برشی که می توان با این روش به دست آورد بیشتر از برش ذوبی است. از طرفی این روش ممکن است کیفیت برش بدتری نسبت به برش فیوژن داشته باشد. در واقع، سطح پهن تر، زبری آشکار، افزایش ناحیه متاثر از گرما و کیفیت لبه بدتر ایجاد می کند. برش لیزری با شعله خوب نیستخروجی مدل های دقیق و گوشه های تیز (خطر سوختن گوشه های تیز وجود دارد). لیزر پالسی می تواند برای محدود کردن تأثیر حرارتی استفاده شود و قدرت لیزر سرعت برش را تعیین می کند. در مورد قدرت لیزر معین، عامل محدود کننده تامین اکسیژن و هدایت حرارتی مواد است.