در فرآیند برش لیزر، انتخاب مواد مناسب باعث افزایش دقت و سرعت برش و کاهش هزینه‌ها و زمان تولید می‌شود. موادی که قابلیت برش لیزر را دارند، شامل فلزات، پلاستیک‌ها، چوب، کاغذ و حتی پارچه هستند.
در انتخاب مواد برای برش لیزر، ابتدا باید محدودیت‌های فنی این فرآیند را در نظر گرفت. برخی از محدودیت‌های اصلی شامل ضخامت، نوع و شکل مواد و سایز قطعات برش شده هستند.
همچنین، خصوصیات فیزیکی مواد نیز باید در نظر گرفته شوند. برای مثال، مقاومت به حرارت، شفافیت، سختی و ظرفیت جذب نور برای انتخاب مواد پلاستیکی و شفاف و مقاومت به خوردگی برای انتخاب فلزات است.
در انتخاب مواد، همچنین باید به هزینه‌های تولید مواد نیز توجه کرد. برای مثال، یک ماده گران قیمت ممکن است برای کاربردهای مشخصی مناسب باشد، اما در صورتی که برای کاربردهای روزمره به کار رود، هزینه‌های تولید بسیار بالا خواهد بود.
تعریف برش لیزری
برش لیزری یک فرآیند صنعتی است که در آن از پرتوهای لیزر جهت برش و شکل دهی مواد استفاده می‌شود. در این فرآیند، پرتو لیزر به صورت متمرکز شده و با توان بالا به نقطه‌ای از ماده تابانده می‌شود که منجر به ذوب و برش آن ماده می‌شود. برش لیزری به دلیل دقت و سرعت بالا، کیفیت بالا و عدم نیاز به تماس مستقیم با ماده، در بسیاری از صنایع از جمله خودروسازی، فضایی، پزشکی و الکترونیک استفاده می‌شود.
عوامل موثر در انتخاب مواد مناسب برش
در انتخاب مواد برای برش لیزر، عوامل زیر باید در نظر گرفته شوند:
- ضخامت: دستگاه برش لیزر با توجه به ضخامت مواد مورد استفاده، نیاز به قدرت لیزر مناسب دارد. هرچه مواد ضخیم‌تر باشند، نیاز به لیزری قوی‌تر است و برش آنها ممکن است زمان بیشتری طول بکشد.
- نوع مواد: این مورد در تعیین تنظیمات لیزر و همچنین سرعت برش موثر است. برای مثال، فلزات معمولاً با لیزرهای قدرتمند برش داده می‌شوند، در حالی که پلاستیک‌ها و چوب با لیزرهای کم قدرت و با سرعت بیشتر برش داده می‌شوند.
- تحمل گرما: تحمل گرما از مشخصه‌های مهمی است که می‌تواند در انتخاب روش برش و همچنین ماده‌ی قابل برش تاثیر بسزایی داشته باشد.
در صورتی که ماده‌ی شما به اندازه‌ی کافی تحمل گرما نداشته باشد، ممکن است در حین برش شکسته شده و یا حتی ذوب شود. همچنین، در برخی موارد، تولید گاز یا دود در حین برش می‌تواند خطراتی برای سلامتی فرد کارگر و یا محیط زیست ایجاد کند. لذا برای انتخاب روش برش مناسب، بهتر است توصیه‌های تولید کننده‌ی دستگاه را رعایت کرده و در صورت لزوم، با کارشناسان متخصص مشورت کنید.
- کیفیت پرداخت کاری: با توجه به مواد مورد استفاده و تنظیمات دستگاه نتیجه کار می تواند متفاوت باشد. برخی از مواد ممکن است پس از برش به مراحل تکمیلی برای پرداخت کاری نیاز داشته باشند تا یک سطح صاف داشته باشند.
- هندسه‌ی ماده: دستگاه‌های مخصوص برش لیزری در یک صفحه‌ی بصورت مسطح می توانند، عملیات برشکاری و یا حکاکی را تکمیل کنند. می توان گفت که هد لیزر بر روی سطوح ناهموار به خوبی حرکت نمی کند.
موادی که معمولاً با استفاده از لیزر برش داده می‌شوند شامل فلزات (فولاد، آلومینیوم، مس و… )، پلاستیک‌ها (آکریلیک، پلی‌کربنات، پلی‌پروپیلن و… )، چوب (MDF، نئوپان، بلوط و…)، کاغذ، پارچه و حتی چرم هستند.
اما موادی که نباید با استفاده از لیزر برش داده شوند عبارتند از: PVC، فوم پلی‌استایرن، پلی‌وینیل
مزایای برش لیزری
برش لیزری یکی از خدمات با کیفیت بالایی است که توسط شرکت‌های مختلف ارائه می‌شود. برش لیزری در مقایسه با روش CNC بسیار مقرون به صرفه است و دارای مزایای فراوانی است. از مزایای آن می توان به سازگاری با بیشتر مواد و متریال‌ها اشاره کرد. همچنین حکاکی به صورت 3 بعدی نیز از جمله مزایای دیگری است که می‌توان برای برش لیزری ذکر کرد.
در برابر آلودگی و هدررفت مواد اولیه، برش لیزری مقاوم است. سرعت تولید نیز با استفاده از این روش برش، بسیار بالا است و دقت در برش به خوبی حفظ می‌شود. همچنین، اپراتور برش در این روش امنیت بالایی دارد که این نیز یکی از مزیت های استفاده از دستگاه برش لیزری است.
استفاده از دستگاه‌های برش به صورت لیزری نیز به دلیل کاهش هزینه تعمیرات و نگهداری، صرفه اقتصادی بسیاری دارد. همچنین، با استفاده از این روش برش، لبه‌های با کیفیت و ظرافت بیشتری حاصل می‌شود که این نیز از دیگر مزایای استفاده از برش لیزری است.
برای کلیه آلیاژها می‌توان از این روش برش استفاده کرد و به دلیل مزایای فراوان آن، شرکت‌های بسیاری این خدمات را در اختیار مشتریان خود قرار می‌دهند.
مواد مناسب برای برش توسط دستگاه برش لیزری
موادی که برای برش لیزر مناسب هستند شامل:
- اکریلیک (PMMA): لبه برشی صاف، نیاز به سیستم تهویه، در فشار گاز زیاد، لبه‌ی برش‌خورده منحرف می‌شود.
- فولاد کربنی و نرم: در انواع فولادها با توجه به مقدار کربن استفاده شده و در صورتیکه میزان کربن بیشتر باشد فولاد سخت‌ترخواهد شد، البته قابل ذکر است که لیزرهای پرقدرت تا ضخامت صفحه‌ی فولادی ۲۰ میلیمتر را می توانند برش دهند.
- فولاد ضد زنگ: آلیاژ فولادی حاوی کروم یا نیکل، مقاوم در برابر مواد شیمیایی، لیزر فایبر برای برش لیزری فولاد ضد زنگ مناسب‌تر است.
- آلومینیوم: این ماده دارای نسبت مقاومت به وزن مناسبی است ولی با وجود حالت بازتابنده در هنگام ذوب، برش آن با لیزر گاها دشوار خواهد شد، البته می توان این نوع ماده را با لیزرهای CO2 نیز برش داد، بهتر است از لیزر فایبر برای برش لیزری این فلز استفاده شود.
- برنج: آلیاژی های از مس، روی و برخی عناصر آلیاژی ثانویه، مقاوم در برابر خوردگی، رسانای الکتریکی، با اصطکاک کم.
- چوب: این ماده به راحتی با استفاده از لیزرهای CO2 همچنین با توان پایین در حدود ۱۵۰ تا ۸۰۰ قابل برش هستند، نیاز به وجود یک سیستم تهویه با توجه به ایجاد دود زیاد نیاز خواهد بود، با توجه به اینکه چوب های طبیعی دارای دانه هایی هستند بعد از لیزر باید پرداخت شوند.
- تخته فیبری: این ماده دارای چگالی متوسط (MDF) و همچنین با چگالی بالا (HDF) هستند و البته، تخته فیبری فشرده (HardBoard) قوی‌تر و نیز محکم‌تر از MDF، خواهد بود. با این وجود در زمان برش، چسب تبخیر خواهد شد و باعث ایجاد دودهای خطرناکی می شود که به تهویه‌ی هوا نیاز دارد، به دلیل همگن بودن خطوط، برش یک دستی ایجاد می‌کنند.
- چرم: این ماده در هنگام برش بسیار سخت و محکم می باشد و برخی از چرم‌های مصنوعی احتمال دارد که حاوی PVC نیز باشند که در موقع برش مقداری بخارات خورنده ایجاد می کنند.
- نمد: این پارچه‌ای کم‌بافت نیز می تواند برای برش با لیزر مناسب باشد.
موادی که برای برش توسط دستگاه برش لیزری مناسب نیستند
در ادامه لیستی از مواد دیگری که باید با دقت و حوصله بیشتری برای برش با دستگاه لیزر استفاده شوند را ذکر می‌کنم:
- شیشه: شیشه به علت ناهمگونی در سطح خود، به صورت ناگهانی پاره می‌شود که می‌تواند، برای افراد نزدیک آن و تجهیزات برش لیزر خطر آفرین باشد.
- فلزات شعاعی: فلزات شعاعی مانند مس، برنج و نیکل ممکن است هنگام برش با لیزر گاز زیادی تولید کنند و این باعث ایجاد حرارت زیاد و خطر آتش‌سوزی می‌شود.
- مواد شفاف: مواد شفاف مانند پلکسی گلاس، سیلیکون و نایلون به صورت ناگهانی در هنگام برش لیزر پاره می‌شوند و ممکن است باعث خطر جدی برای افراد نزدیک شوند.
- چوبهای مرطوب: چوبهای مرطوب به صورت ناگهانی در هنگام برش لیزر منفجر می شوند و باعث خطر آتش‌سوزی خواهد شد.
- مواد پلاستیکی با عملکرد خاص: مواد پلاستیکی با عملکرد خاص مانند PETG، PTFE و PEEK به دلیل دارا بودن ویژگی‌های خاص و تولید گازهای خطرناک هنگام برش، نیاز به رعایت شرایط خاصی دارند.
- مواد سخت: مواد سخت مانند الماس و سرامیک به دلیل سختی و خش‌پذیری بالای خود، نیاز به دستگاه‌های خاصی دارند که بتوانند آنها را برش دهند.
- مواد انفجاری: مواد انفجاری مانند TNT، RDX و C4 نمی‌توانند با دستگاه لیزر برش داده شوند زیرا ممکن است منجر به انفجار شوند.
- فوم‌های سخت: فوم‌های سخت مانند فوم PVC صنعتی به دلیل تولید دود خطرناک در هنگام برش با لیزر، نباید با این دستگاه برش داده شود.
- مواد حساس به حرارت: موادی مانند پلی استایرن و پلی پروپیلن حساس به حرارت هستند و در هنگام برش با دستگاه لیزر، آتش می‌گیرند.
- مواد لاستیکی: مواد لاستیکی مانند EPDM، سیلیکون و نئوپرن به دلیل دارا بودن ویژگی‌های خاص مناسب نیستند.
خلاصه مطلب
برش لیزری یک روش کارآمد برای برش مواد است، اما همه مواد به همین راحتی قابل برش نیستند. موادی که شامل ترکیبات شیمیایی خطرناک هستند، مانند PVC، PVB، PTFE و متریال‌های حاوی هالوژن‌ها، نمی‌توانند با برش لیزری برش داده شوند. استفاده از برش لیزری در صنایع مختلف، از جمله فلزی، تبلیغاتی، چوبی، پوشاک و چرمی، رواج دارد.
سرعت و دقت بالای آن موجب کارآمدی بیشتری در برش مواد می‌شود. علاوه بر این، برش لیزری می‌تواند به‌عنوان روشی سریع و ارزان برای نمونه‌سازی مورد استفاده قرار گیرد. با این حال، قبل از استفاده از برش لیزری، محدودیت‌های آن باید به‌دقت شناسایی شود تا دستگاه و محیط اطراف را دچار خطر نکند.
سوالات متداول
- مواد اولیه استفاده شده در دستگاه برش لیزر چیست؟
مواد اولیه استفاده شده در دستگاه برش لیزر شامل لیزر، مخزن گاز، آینه‌های بازتابنده و لنزها می‌شود.
- چه نوع لیزری در دستگاه برش لیزر استفاده می‌شود؟
در دستگاه برش لیزر اغلب از لیزر CO2 استفاده می‌شود، اما لیزرهای دیگری همچون لیزر فیبر و لیزر Nd:YAG نیز استفاده می‌شوند.
- چگونه مخزن گاز در دستگاه برش لیزر کار می‌کند؟
مخزن گاز در دستگاه برش لیزر گازهایی را مانند کربن دی‌اکسید، نیتروژن و هلیوم در خود ذخیره می‌کند. هنگامی که لیزر فعال شد، گازهای ذخیره شده در مخزن با استفاده از انرژی الکتریکی به وضعیت پلاسمایی تبدیل می‌شوند و برای ایجاد لیزر استفاده می‌شوند.
- آیا همه مواد قابل برش با دستگاه برش لیزر هستند؟
خیر، دستگاه برش لیزر برای برش بسیاری از مواد مانند فلزات، چوب، پلاستیک و شیشه مناسب است، اما برای برش برخی مواد مانند سرامیک و سنگ استفاده نمی‌شود.
- آیا برش با دستگاه برش لیزر بر روی موادی که حاوی فلزات نیستند، مانند چوب یا پلاستیک، امن است؟
بله، برش با دستگاه برش لیزر بر روی موادی که حاوی فلزات نیستند، امن است. با این حال، باید از دستگاه با مراقبت کامل استفاده شود و از شعاع لیزر دوری کافی داشته باشید تا از بروز صدمات جسمانی جلوگیری شود.
