برش لیزری و مزایا

سهولت در به‌کارگیری، کیفیت و تمیزی (عدم وجود لبه‌های اضافی در قسمت‌های برش خورده) محصول نهایی از مزایای استفاده از برش لیزری به جای برش‌های مکانیکی و سنتی است. از آنجایی که از ابتدای شروع عملیات برش تا پایان کار، پرتو لیزر به صورت مداوم و یکنواخت عمل برش را انجام می‌دهد، دقت کار افزایش می‌یابد.

دستگاه برش پلاسما

احتمال تاب برداشتن ماده در برش لیزر بسیار کم است چون، ناحیهٔ مؤثر حرارتی در این فرایند بسیار کوچک می‌باشد.

برش لیزری به علت دقت بالاتر و مصرف انرژی کمتر در هنگام برش، مزیت بیشتری نسبت به برش پلاسما دارد.

 با این وجود اغلب دستگاه‌های برش لیزری نمی‌توانند ضخامتی بیشتر از ضخامت برش دستگاه‌های پلاسما را برش دهند. امروزه دستگاه‌های برش لیزری قوی‌تری نیز در حال تولید است تا بتوانند ضخامت‌های بیشتری را برش دهند اما هزینهٔ تمام شدهٔ این دستگاه‌ها بیشتر از دستگاه‌های برش پلاسما است. مهمترین مزیت استفاده از دستگاه برش لیزر جهت برش فلزات و غیر فلز، سرعت و دقت بالای کار می‌باشد

لیزر میکروجت (لیزر هدایت شده با واترجت)ویرایش

هدایت پرتو لیزر به وسیلهٔ جت آب است. در این دستگاه پرتو لیزر با جت آب کم فشار همراه است. لیزر وظیفه اصلی برش را برعهده دارد درحالی که جت آب پرتو لیزر را هدایت می‌کند. عمل هدایت پرتو از طریق بازتاب داخلی کلی انجام می‌شود. مانند آنچه که در فیبر نوری اتفاق می‌افتد. در این روش، آب علاوه بر از بین بردن اثرات تخریبی ناشی از برش، سطح ماده را نیز خنک‌کاری می‌کند که ازجمله مزایای این روش به حساب می‌آید.

تاریخچه

جین دانیل کلادون (۱۸۰۲–۱۸۹۳) دریافت که اگر پرتو نوری را از آبی که از سوراخ کوچک یک مخزن به بیرون ریخته می‌شود عبور دهد، نور همراه با آب خم می‌شود. بعد هادر سال ۱۹۹۳ دانشمندان در مؤسسهٔ فناوری سوییس، موفق شدند لیزر هدایت شده با واترجت به نام لیزر ماکروجت را اختراع کنند.

ساختار

پرتو لیزر توسط لوله‌ای هدایت می‌شود تا اینکه به اتاقک تحت فشار آب می‌رسد. طراحی لیزر و لوله به گونه‌ای است که لیزر با انرژی زیاد را به واترجت می‌رساند. واترجتی که از لوله بیرون ریخته می‌شود، پرتو لیزر را با هدف بازتاب کامل آن پوشش می‌دهد، درست مانند فیبر نوری شیشه‌ای معمولی؛ بنابراین می‌توان واترجت را به عنوان شار هدایت نور با طول متغیر در نظر گرفت. 

به علت اینکه در این دستگاه از لیزر پالسی استفاده می‌شود، واتر جت که به‌طور پیوسته در حال انجام کار است می‌تواند سریعاً سطح قطعه را خنک کند. نتیجه کار، برشی باریک، موازی، تمیز و بدون هیچ گونه آسیب دیدگی گرمایی است.

در لیزر این دستگاه معمولاً از لیزر حالت جامد پالسی ان دی یگ استفاده می‌شود. توان خروجی میانگین این دستگاه ۵۰ تا۲۰۰ وات می‌باشد. زمان پالس آن نیز حدود ۰٫۱ تا۱۰۰ میکروثانیه می‌باشد. پمپ آب آن این لیزر فشاری حدود ۲۰ تا ۵۰۰ بار دارد. خروجی آب آن نیز ۵ تا ۷۵ میلی لیتر در دقیقه می‌باشد.

مقایسه لیزر واترجت و لیزر معمولی

همان‌طور که مشاهده می‌شود، در لیزر واترجت (سمت راستی) قطعه نیاز ندارد در نقطه کانونی قرارگیرد. همچنین دیواره‌های موازی در برش ایجاد می‌کند و نسبت ابعاد در برش زیاد دارد. ناحیهٔ تحت تأثیر گرما قرار گرفته ندارد یا خیلی اندک است. همچنین مواد مذاب در پایین قطعه جمع نمی‌شوند در لیزرهای معمولی (سمت چپ) عکس مطالب فوق اتفاق می‌افتد.

مزیت‌ها

از مزایای این دستگاه می‌توان گفت که اندازهٔ گرین‌های قطعه در طی فرایند تغییر نمی‌کند، همچنین ترک‌های کوچک در قطعه ایجاد نمی‌کند، اکسیداسیون به وجود نمی‌آید و همچنین در طی فرایند، قطعه تاب برنمی‌دارد. 

همچنین تکانهٔ زیادی که واترجت دارد، باعث می‌شود که مواد ذوب شده به قطعه نچسبند. 

با این دستگاه حتی می‌توان قطعاتی که محلول در آب هستند نیز برش داد. این دستگاه نیروی اندکی روی قطعه وارد می‌کند. 

به علت اینکه واترجت مانند فیبر برای پرتو عمل می‌کند، در نتیجه پرتو نقطهٔ کانونی ندارد و همواره پرتوهای موازی از خود ساطع می‌کند؛ بنابراین لزومی به قرارگیری قطعه در فاصلهٔ کانونی پرتو نیست و حتی قطعاتی که در فاصلهٔ زیاد از پرتو قرار دارند نیز به راحتی برش می‌خورند؛ بنابراین کیفیت دستگاه ثابت می‌ماند.