برش لیزر آهن

لیزر آهن در دنیای ماشینی امروز به یکی از پرکاربردترین روش های برش و ساخت ورق های آهنی تبدیل شده است. لیزر چیزی نیست، جز یک نوسانگر نوری که قابلیت تمرکز بر روی نقاط کوچک و حتی با قطر کمتر از 1 میلی متر را دارا می باشد. برش آهن یکی از فرآیندهای اساسی در ساخت قطعات آهنی است که توسط پرتوهای لیزر به دقیق ترین و تمیز ترین شکل ممکن قابل اجرا است. دستگاه برش لیزر شامل یک منبع لیزر یا تشدید کننده نور است. این دستگاه پرتوی لیزر را ایجاد کرده و پرتو به وسیله آینه در نقطه ای کوچک متمرکز و برش انجام می گردد.

مزایای برش لیزر آهن چیست؟

برش لیزر آهن دارای مزایای بسیاری است که مورد توجه صنایع گوناگون قرار گرفته است. برخی از این مزایا عبارتند از:

  • حرارت کم بر روی آهن: پرتوهای لیزری حرارت کمتری را در هنگام برش بر روی فلز آهن ایجاد می کنند. دستگاه های لیزر مناطق متاثر کمتری از گرما را در سطح کار به وجود می آورند.
  • سرعت فوق العاده: برش لیزری آهن سرعت بسیار بالایی نسبت به روش های برش مکانیکی سنتی دارد. سرعت برش بخصوص در مورد قطعات پیچیده، بسیار بالاتر از سایر روش ها است. وقتی سرعت برش لیزر آهن را با برش های حرارتی مانند پلاسما و شعله نیز مقایسه می کنیم، لیزر فاتح و پیروز میدان است.
  • کیفیت بی رقیب: عالی ترین کیفیت را در برش آهن تنها با پرتوهای لیزر شاهد هستیم. با تنظیمات مناسب، برش های لیزری، ورق های آهن را کاملا تمیز و بدون زائده اضافی برش می دهند.
  • انعطاف پذیری بالا: برش لیزری انعطاف پذیری بالایی دارد زیرا برای برش های متفاوت نیازی به تعویض ابزار در آن وجود ندارد. برش اشکال مختلف و با ضخامت یکسان با این فناوری امکان پذیر است. همچنین می توان برش های پیچیده را نیز بدون مشکل انجام داد.
  • برش بدون تماس: در برش لیزر آهن فقط پرتو با آهن تماس پیدا می کند. از این رو هیچ اصطکاک مکانیکی که باعث سایش و تغییر شکل آهن شود، وجود ندارد.
  • هزینه کم: برش لیزری آهن با وجود مزایای بسیار و دقت بالا، روش کاملا مقرون به صرفه ای است.
  • دقت بالا: دقت بالا نیز از مزایای قابل توجهی است که فقط در برش لیزری آهن وجود دارد. دقت مثبت و منفی 0.1 میلی متر در این برش، عملیات ثانویه را بر روی آهن از بین می برد. در نتیجه با این حجم از دقت و درستی، نیازی به تلرانس اضافی وجود نخواهد داشت.

برش لیزر آهن

اصول برش لیزر آهن

قبل از توضیح اصول کار دستگاه برش لیزر آهن باید بگوییم، نوع لیزری که معمولا برای برش آهن مورد استفاده قرار می گیرد، لیزر CO2 است. پرتو لیزر، نوری ستونی با شدت بسیار بالا، طول موج یکنواخت و تک رنگ است. این طول موج در دستگاه لیزر CO2 در طیف نورهای مادون قرمز بوده و نامرئی است. قطر این پرتو 4/3  اینچ بوده و از دستگاه تشدید کننده نور عبور داده می شود.

پرتوی لیزر قبل از اینکه به آهن برسد، معمولا توسط آینه هایی در جهات مختلف منعکس شده و سپس از سوراخ نازل عبور داده می شود. گاز فشرده ای مانند اکسیژن و یا نیتروژن در سوراخ نازل جریان دارد. پرتوی لیزر در دستگاه کاملا متمرکز می شود تا نقطه کانونی آن به شکل گرد و چگالی انرژی آن در سر نازل ثابت باشد. با متمرکز کردن یک پرتو بزرگ به نقطه ای کوچک، چگالی گرما در آن نقطه بالا می رود. این کار مانند استفاده از ذره بین برای متمرکز کردن نور خورشید بر روی یک برگ است که منجر به سوختن برگ می شود. حال به تمرکز 6 کیلو وات انرژی بر روی یک نقطه فکرکنید، کاملا قابل تصور است که آن نقطه چقدر داغ می شود.

این چگالی پر قدرت در برش لیزر آهن باعث داغ شدن سریع و ذوب شدن سریع مواد می شود. سپس ترکیب گاز اکسیژن موجود در نازل و گرما باعث ایجاد فرآیند سوختن شده و فلز مایع را از بین می برد. بدین ترتیب برش لیزری آهن با سوراخ کاری آن شروع می شود. سوراخ کاری آهن بسته به ضخامت فلز ممکن است تا 15 ثانیه طول بکشد. برش آهن با این روش برای ضخامت های 1.5 تا 12.5 میلی متر قابل انجام است.

برش لیزر آهن

پارامترهای موثر در برش لیزر آهن

برش لیزر آهن دارای پارامترهای متعددی است که قابل تغییر می باشند. یکی از مهمترین پارامترها ضربه یا پرتو پیوسته است. ماکزیمم توان در برش لیزری ضربه ای یا توان متوسط در برش لیزری پیوسته، تعیین کننده میزان نفوذ هستند. برای ورق های صاف و ضخیم آهن از پرتوهای پیوسته استفاده می گردد. لیزر آهن ضربه ای نیز برای برش های دقیق به کار برده می شود. زمان مورد نیاز برای برش نیز با توجه به ضخامت آهن متغیر است.

تاثیر مشخصات مکانیکی و فیزیکی فلز آهن در برش لیزری

خواص مکانیکی آهن مانند حداکثر تنش کششی، حداکثر استحکام کششی، سختی، وزن و ضریب انبساط تاثیر زیادی در فرآیند لیزر آهن ندارند. برش لیزری در حقیقت یک فرآیند حرارتی با گرمایش و سرمایش سریع می باشد. با این وجود در منطقه برش، خواص فیزیکی فلز ممکن است، تاثیرگذار باشند، اما بقیه سطح کار تاثیری نخواهند دید. به طور مثال برای فلزاتی با سختی و درصد آهن زیاد، پارامترهای لیزر از جمله طول موج، توان و نوع گاز می تواند، حدود 50 تا 100 درصد افزایش پیدا کند. دقت داشته باشید که با کاهش رسانایی فلز، مقاومت فلز در برابر پرتوهای لیزر کاهش پیدا می کند. اما به طور کلی تغییر پارامترهای لیزری، اثرات محدودی را فقط در محدوده برش فلز بر جای می گذارند.

برش لیزر آهن

تاثیر هدایت حرارتی در برش لیزر آهن

خاصیت هدایت حرارتی تاثیر بسیار زیادی در کیفیت، راندمان و سرعت برش لیزری دارد. انرژی لیزر آهن که به صورت گرما از قطعه آهنی هدر می شود، کارایی لیزر را پایین تر می آورد. این موضوع در مورد صفحات آهنی ضخیم با سرعت برش کمتر، اهمیت بیشتری دارد. اگر کل قطعه گرم شود، ممکن است، منجر به سوختگی قطعه گردد.

تاثیر خواص نوری در لیزر آهن

اکثر فلزات تا 80 درصد از نور مادون قرمز را در محیط منعکس می کنند. 20 درصد نور باقیمانده در لیزر آهن تبدیل به گرما شده و در فرآیند برش به کار گرفته می شود. بازتاب فلزات را می توان، با پوشش های طبیعی و مصنوعی بر روی سطح کار کاهش داد. سطح فلز نیز در بازتابش تاثیر دارد، ورق های آهنی با سطح زبر، بازتابش کمتری نسبت به سطوح صیقلی دارند. حتی زاویه ای که در آن برش ایجاد می شود نیز موثر است. طریقه اثرگذاری در این حالت کمی پیچیده است زیرا علاوه بر خواص مواد، طول موج لیزر نیز تاثیر زیادی در بازتابش نور دارد.

برش لیزر آهن

کلام پایانی

برش لیزر آهن یکی از روش های بی نقص برای ساخت قطعات و ورق های آهنی است. اما بسیاری از عوامل وجود دارند که کیفیت برش لیزری را بالا می برند. یکی از این عوامل، نوع دستگاه است. گروه صنعتی آرکا لیزر با بهره گیری از به روز ترین دستگاه ها و تجهیزات لیزر و فناوری پیشرفته، سابقه و تجربه ای درخشان در برش لیزری فلزات دارد. این مرکز آماده انجام انواع پروژه های صنعتی و برش لیزری آهن، خدمات برش CNC، خمکاری، ماشینکاری و … می باشد. برای مشاوره می توانید، وارد سایت https://arkalaser.com/ شده و با کارشناسان فروش ما در ارتباط باشید.

دسته‌بندی نشده

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

خانه درباره ماتماس با ما