برش لیزر آهن چیست ؟

برش لیزر آهن بدلیل ارزان قیمت بودن خود آهن نسبت به سایر فلزات و همچنین هزینه های اندک برش لیزری مورد مصرف در اکثر کارخانجات است. در جهان امروز از لیزر در صنایع گوناگونی بکار برده می شود. دلیل آن هم این است که این تکنولوژی قدرت برش همه ی آهن آلات با قطرهای مختلف دارد. به جز برش لیزر برای آهن آلات میتوان از برش پلاسما نیز استفاده کرد اما ما در این مقاله به برش لیزر می پردازیم.

برش لیزر آهن
برش لیزر آهن


چرا لیزرها برای برش استفاده می شوند

لیزر برای بسیاری از اهداف استفاده می شود. یکی از راه های استفاده آنها برای برش صفحات فلزی است. در صفحه استیل خفیف ، فولاد ضد زنگ و آلومینیوم ، روند برش لیزری بسیار دقیق است ، کیفیت برش بسیار خوبی را به همراه دارد ، از عرض بسیار کمتری برخوردار است و منطقه ای از تأثیر گرما کوچک دارد و امکان برش اشکال بسیار پیچیده و سوراخ های کوچک را فراهم می آورد.

اکثر مردم از قبل می دانند که کلمه “LASER” در واقع مخفف تقویت نور توسط Stimulated Emission of Radiation است.

اما چگونه از طریق نور صفحه آهنی بریده می شود؟

پرتو لیزر ستونی از نور با شدت بسیار بالا ، از یک طول موج یا رنگ است. در مورد لیزر معمولی CO2 ، آن طول موج در قسمت مادون قرمز طیف نور است ، بنابراین برای چشم انسان نامرئی است. این پرتو از قطر لیزر ، که باعث ایجاد پرتو می شود ، از مسیر پرتو دستگاه فقط در حدود ۳/۴ اینچ قطر است. این ممکن است در جهات مختلف توسط بسیاری از آینه ها ، یا “تسمه های تابشی” پرتاب شود ، قبل از اینکه در نهایت روی صفحه متمرکز شود. پرتو متمرکز لیزر درست قبل از برخورد به صفحه ، از شاخه نازل عبور می کند.

همچنین از طریق آن سوراخ نازل جریان می یابد ، گاز فشرده شده مانند اکسیژن یا نیتروژن.

نمونه برش لیزر آهن
نمونه برش لیزر آهن


پارامتر های تاثیر گذار در برش لیزر آهن

تمرکز پرتو لیزر می تواند توسط یک لنز مخصوص یا توسط یک آینه خمیده انجام شود و این امر در سر برش لیزر صورت می گیرد. پرتو باید دقیقاً متمرکز شود تا شکل نقطه تمرکز و چگالی انرژی موجود در آن نقطه کاملاً گرد و سازگار باشد و در نازل محور باشد. با تمرکز پرتوی بزرگ به پایین یک نقطه ، چگالی گرما در آن نقطه شدید است. به فکر استفاده از ذره بین برای تمرکز پرتوهای خورشید بر روی برگ ، و چگونگی شروع آتش سوزی باشید. حال در مورد تمرکز ۶ کیلووات انرژی در یک نقطه فکر کنید و می توانید تصور کنید که آن نقطه چقدر داغ می شود.

چگالی در برش لیزر چیست؟

چگالی توان بالا منجر به گرم شدن سریع ، ذوب شدن و تبخیر جزئی یا کامل مواد می شود. هنگام برش فولاد خفیف ، گرمای پرتو لیزر برای شروع یک فرآیند سوزاندن “سوخت اکسی” معمولی کافی است ، و گاز برش لیزر مانند اکثر مشعل سوخت اکسیژن ، اکسیژن خالص خواهد بود. هنگام برش فولاد ضد زنگ یا آلومینیوم ، پرتوی لیزر به راحتی مواد را ذوب می کند و از نیتروژن با فشار بالا برای دمیدن فلز مذاب از داخل مخزن استفاده می شود.

در گیف زیر نمونه ای از برش لیزر آهن مشاهده میکنید.

برش لیزر آهن

بش لیزر آهن
بش لیزر آهن


در دستگاه برش لیزری CNC ، سر برش لیزری بر روی صفحه فلزی به شکل قسمت مورد نظر منتقل می شود ، بنابراین بخش را از صفحه جدا می کنید. یک سیستم کنترل ارتفاع خازنی فاصله بسیار دقیقی بین انتهای نازل و صفحه ای که برش داده می شود ، حفظ می کند. این فاصله مهم است ، زیرا تعیین می کند که محل کانونی نسبت به سطح صفحه کجاست. کیفیت برش را می توان با بالا بردن یا پایین آمدن نقطه کانونی از بالای سطح صفحه ، در سطح یا دقیقاً زیر سطح تحت تأثیر قرار داد.

بسیاری از پارامترهای دیگر نیز وجود دارد که بر کیفیت برش تأثیر می گذارند ، اما هنگامی که همه به درستی کنترل شوند ، برش لیزر یک فرآیند برش پایدار ، قابل اعتماد و بسیار دقیق است

کمی در مورد آهن بیشتر بدانیم

حدود به ۶ هزار سال پیش بود که اولین نشانه های آهن در بین سومریان و مصریان پیدا شد که آن هم بدین صورت بود سر نیزه ها و زیورالاتی را از تکه های شهاب سنگ ها می ساختند. محصولات ساخته شده در آن زمان فاقد نیکل بودند.

برش لیزر آهن
برش لیزر آهن


قوم هایی که در خاورمیانه بودند فهمیدند با حرارت دادن بسیار زیاد آهن نرم در لایهای از ذغال و آب دادن آن در آب یا روغن می شود آهنی سخت تر تولید کرد. بنابراین آهن جدید که دارای سطح فولادی بود، از برنزی که قبلا کاربرد بیشتشری داشت محکم تر و مقاوم‌ تر بود.

نکته: آهن رایج ترین عنصر زمین است که حدود پنج درصد پوسته زمین را تشکیل میدهد.

آهن از سنگ معدن هماتیت که عمدتا Fe2O3 می باشد، استخراج می شود. این فلز را بوسیله روش کاهش با کربن که عنصری واکنش پذیرتر است جدا می کنند. این عمل در کوره بلند در دمای تقریبا ۲ هزار درجه انجام می‌ شود.

کمی توضیحات بیستر درباره خود لیزر

انتشار پالس های برش لیزر آهن با اشکال زمانی مختلف را توصیف کنید. به طور خاص ، انتشار پالس های لیزری به شکل گاوسی شبیه سازی شده است. نتایج مدل با نتایج حاصل از ساختار چند فوکوس و مدلهای کانونی غیر خطی در حال حرکت مقایسه شده است ، و نشان داده شده است که مکاتبات خوبی بین نتایج مدل دوچرخه ما و نتایج دو مدل دیگر وجود دارد.

برش لیزر آهن استوانه
برش لیزر آهن استوانه


شبیه سازی گاووس به چه معناست

نتایج شبیه سازی ما نشان می دهد که پالس برش لیزر آهن Gaussian یک ساختار چند فوکوس را در محیط غیرخطی Kerr ایجاد می کند که با سرعت بسیار سریع در داخل آن حرکت می کند. نشان داده شده است که این حرکت سریع نقاط کانونی می تواند در طول تکثیر پالس ، رشته هایی به شکل سرخچه مخروطی ایجاد کند. (بعضی از ارقام فقط در ژورنال آنلاین ممکن است با رنگ ظاهر شوند)

اپتیک غیر خطی

علاقه فزاینده ای به پدیده های خود متمرکز و تشکیل رشته های پالس های لیزر نانو ثانیه در طول توسعه اولیه اپتیک غیرخطی رخ می دهد . این هنوز هم یک تحقیق گسترده است ، زیرا خود تمرکز پالس های لیزر می تواند باعث آسیب در رسانه شفاف شود و شدت قابل دستیابی لیزرهای پرقدرت را محدود کند. خود ساختاری و گسترش خود طیفی نیز می تواند در پالس خروجی این لیزرها به دلیل پدیده های خود متمرکز قابل مشاهده باشد.

پروژه برش لیزر آهن
پروژه برش لیزر آهن


در چهار دهه گذشته تعداد زیادی از نشریات به جنبه های مختلف انتشار پرتوهای لیزر در رسانه های نوری غیرخطی اختصاص داده شده است. چندین مدل نظری از تمرکز خود ارائه و مورد بررسی قرار گرفت که برش لیزر آهن در اکثر مدل های توصیف انتشار نور در رسانه های غیر خطی با غیرخطی بودن کر نگران بودند ، که در آن شاخص انکسار بصورت خطی با شدت نور متفاوت است.

هر یک از این مدل ها مزایا و معایب خاص خود را دارد و می تواند برخی از ویژگی های مشاهده شده تجربی انتشار پالس را در رسانه های غیرخطی کر توضیح دهد. در بین این مدلها ، ساختار چند فوکوس و کانونهای غیر خطی در حال حرکت از نظر تئوریک پیشرفته‌ترین بوده و در بسیاری از آزمایشات ، به ویژه برای پالسهای لیزری با ماندگاری نانو ثانیه تأیید شده اند در واقع ، در مورد تمرکز خود در مورد پرتوهای لیزری یاقوتی تک روبی با طول ۸ نبض پالس در تولوئن و CS2 تحقیق کردند و پیش بینی MNLF را تأیید کردند که رشته های مشاهده شده اثری از مکانهای کانونی غیر خطی است که در طی آن زمان در امتداد محور انتشار حرکت می کنند

الگوی عدم انحراف پرتو لیزر

اخیراً ، یک مدل مجاری برای پیش بینی پارامترهای پرتوی گاوسی هنگام انتشار در رسانه غیرخطی Kerr ایجاد شده است این یک الگوی ثابت برای برش لیزر آهن است که بر اساس تئوری عاری از انحراف و این فرضیه که رسانه های غیرخطی Kerr از ماهیت مجرا برخوردار هستند. با این حال ، باید توجه داشت که در آزمایش های واقعی که برای مشاهده پدیده خود محور طراحی شده اند ، پرتوی حادثه غالباً ثابت نیست. این آزمایشات بیشتر با استفاده از لیزرهای پالس تنظیم شده است که در آن قدرت پرتو با توجه به زمان پاکت پالس با زمان متفاوت است. به منظور افزایش انطباق مدل مجاری با واقعی ما مدل را با توجه به وابستگی زمانی از شدت پرتو لیزر که در ضریب شکست مواد Kerr ظاهر میشود نتایج مدل با فرض پالس لیزری شکل گاوسی با مدت زمان نانو ثانیه انجام میشود.

دستگاه برش لیزر آهن
دستگاه برش لیزر آهن


زنگ آهن چیست

آهن ها دارای سطح صاف و نقره‌ای براق مایل به رنگ خاکستری‌ هستند. ولی زمانی که در هوا با اکسیژن ترکیب بشوند به رنگ قرمز یا قهوه‌ای در خواهند آمد که به آن ها اکسید دارای ترکیبات آهن یا زنگ آهن گفته می شود.

چگونگی برش لیزر آهن

همانطور که می دانید برای برش لیزر آهن ابتدا لیزر با قدرت بسیار فراوانی اهن را سوراخ و سپس طرح مورد نظر را بر روی ورق آهن اجرا می کند. همچنین اینکه جدای از لیزر می توان از گازهای نیتروژن یا اکسیژن بکار برد که هر کدام از این دسته از گاز ها فواید خاص خود را دارد. طی ۱۵ سال گذشته ، لیزرهای با قدرت بالاتر به سازندگان اجازه داده اند تا مواد ضخیم تری را برش دهند ، اما از کیفیت لبه گاهی اوقات رنج می برد. در اوایل بدست آوردن مواد ضخیم با سطح صاف و در مقیاس آسیاب و ترکیب مداوم که به لیزر اجازه می دهد لبه ای به طور مداوم برش دهد که امری دشوار بود.

کنترل بهتر فرآیند

با افزایش قدرت لیزرها در برش لیزر آهن و شروع به برش مواد ضخیم تر ، دستیابی به یک قسمت بدون قطره با کیفیت لبه خوب دشوارتر شد. OEM های دستگاه برش لیزری این مسئله را مشاهده کردند و باعث می شوند کنترلرها بیش از اجرای یک برنامه ، کارهای بیشتری انجام دهند. آنها بدون نیاز به یک اپراتور فصلی ، پردازش را آسان تر و مطمئن تر کردند.

نکته : کیفیت برش لیزری نیتروژن نسبت به اکسیژن بیشتر است اما برای قطرهای ضخیم مناسب نیست.

نکته : اگر گاز اکسیژن را به همراه لیزر بکار ببریم می توان سرعت cnc را افزایش داد.

سی ان سی برش لیزر آهن
سی ان سی برش لیزر آهن


فواید بکارگیری برش لیزری آهن

حال اگر به برش آهن توسط cnc را نگاه کنید متوجه خواهید شد که برش بصورت یکدست و تمیز است پس کار برش داده شده نسبت به روش‌ سنتی و مکانیکی خیلی تمیز و با دقت زیادی انجام شده است. در نظر داشته باشید این ویژگی تنها فواید برش لیزری نیست در زیر به چندین مورد دیگر اشاره کرده ایم که عبارتند از :

  • تاب بر نداشتن اهن
  • توانایی اجرای همه طرح های پیچیده و انعطاف پذیری بالا
  • هزینه های بسیار کم
  • سرعت بسیار بالا حین برش
  • اجرای اندازه های یکسان در برش های مشابه
  • توانایی تولید انبوه و بی عیب
  • نداشتن تیکه های پرت
  • دقت بسیار زیاد و …
  • تاب بر نداشتن اهن
  • هنگامی که لیزر برش میدهد با قسمت کمی از آهن درگیر میشود پس آهن تاب بر نمیدارد.
  • توانایی اجرای همه طرح های پیچیده و انعطاف پذیری بالا
  • همه میدانیم cnc هر نوع طرحی را میتواند اجرا کند پس اگر اشکال پیچیدهای دارید برش لیزر بهترین است.
  • هزینه های بسیار کم
  • برش لیزر هزینه های کمتری نسبت به برش هواگاز که توسط انسان اجرا می شود دارد.
  • سرعت بسیار بالا حین برش

برش لیزر آهن نسبت به سایر رقبای خود ( برش واتر جت یا پلاسما و … ) سرعت بی نظیری دارد. علاوه بر سالها تجربه و دانش به دست آمده ، ترکیبی از فاکتورهای بسیار مهمی وجود دارد که به شما امکان می دهد برش لیزر آهن بسیار پر کیفیتی داشته باشید. در ضمن سرعت بالای این برش بدین معنا نیست که کیفیت کار افت می کند بلکه برش را به بهترین نحوه انجام می دهد.

اجرای اندازه های یکسان در برش های مشابه

اگر برش های یکسانی دارید برش لیزر بهترین گزینه است چون cnc دچار اشتباه حرکتی نمیشود.

توانایی تولید انبوه و بی عیب

فقط کافیست جی کد مورد نظر خود را بی عیب گرفت سپس یک اپراتور برای اجرای طرح ها کفایت می کند! به همین سادگی میتوان به صورت سه شیفت با سی ان سی کار کرد و تولید خود را به حداکثر رساند.

نداشتن تیکه های پرت

اگر در برش لیزر آهن نیاز برش هایی داشتید که سایز های کوچکی بودند می توان همه ی این تیکه ها را در ارتکم کنار هم قرار دهیم و در نهایت کمترین حد پرتی را داشته باشیم.

دقت بسیار زیاد سی ان سی در برش لیزر آهن

همانگونه که در بالا خواندید حین کار با لیزر احتمال صدمه یا تغییر شکل قطعات آهنی وجود ندارد پس در نهایت تولیداتی بسیار دقیق خواهیم داشت.



دیدگاهتان را بنویسید

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