نحوه کارکرد دستگاه برشCNC لیزر و انواع دستگاه های لیزر

با توجه به پیشرفت تکنولوژی در زمینه برش لیزر، امروزه از روش های نوین برای برش لیزر فولاد استفاده می شود. یکی از پیشرفته ترین و بهترین روش های برش لیزر فولاد استفاده از دستگاه CNC  و برش CNC لیزر می باشد. دستگاه برش CNC از دقت بسیار بالایی برخوردار می باشد، این دستگاه به دلیل داشتن دقت کاری بالا مورد توجه افراد زیادی قرار گرفته است.

معرفی برش CNC لیزر

امروز در این مقاله قصد داریم به جزئیات برش CNC لیزر بپردازیم. انواع دستگاه های لیزر را معرفی کنیم و نحوه کارکرد دستگاه برش CNC را مورد بررسی قرار دهیم.

برای آشنایی با برش CNC لیزر ادامه این مطلب را مطالعه کنید.

لیزر چیست و برش CNC لیزر چگونه صورت می گیرد؟

تعریف لیزر به این شکل است که لیزر وسیله ای می باشد که قابلیت تحریک کردن اتم و مولکول ها را دارد. تحریک اتم و مولکول به وسیله ی لیزر باعث انتشار نور در طول موج های خاص می شود، در نهایت نور تقویت می شود و یک پرتوی باریک از تابش نور ایجاد می شود. این پرتوی نور در مجموع دامنه محدودی از طول موج های مرئی، مادون قرمز و ماوراء بنفش را شامل می شود. در واقع می شود لیزر را به این معنی تفسیر کرد؛ تقویت نور به واسطه تحریک امواج.

بخش های اصلی  دستگاه لیزر

همه ی دستگاه های لیزر دارای سه بخش اصلی و مهم هستند که در ادامه به بررسی آن ها می پردازیم.

یک منبع تغذیه: کار اصلی منبع تغذیه این است که انرژی خارجی را به دستگاه لیزر منتقل می کند.

محیط تقویت کننده و فعال: در قسمت داخلی یک لیزر بخشی وجود دارد به نام محیط تقویت کننده یا فعال، هنگامی که انرژی از طریق منبع تغذیه به داخل دستگاه لیزر هدایت می شود، محیط تقویت کننده این انرژی را به شکل تابش و یا تشعشع ساطع می کند.

تشدیدگر: درون لیزر بخشی وجود دارد به نام محیط تقویت کننده یا فعال که به آن اشاره کردیم. محل قرار تعبیه محیط تقویت کننده بین دو آینه می باشد که به این محل تشدیدگر گفته می شود.

لیزر چگونه کار می کند و شیوه عملکرد آن چگونه است؟

درون دستگاه لیزر یک سری مواد نیمه هادی وجود دارد، جریان الکتریکی که توسط سلول  باطری تامین می شود، باعث تحریک اتم های این مواد نیمه هادی می شود. بر اثر این تحریک الکترون های اتم های مواد نیمه هادی به سطح بالاتری از انرژی می رسند و بر انگیخته می شوند. وقتی الکترون های اتم ها به سطح انرژی قبلی برگردند، فوتون های نوری از این الکترون ها منتشر می شود. فوتون های نوری منتشر شده از الکترون ها این قابلیت را دارند که بر روی دو آینه محیط فعال، در جهت های مختلف عقب و جلو شوند و بازتاب داشته باشند. حرکت الکترون ها به این صورت باعث می شود که پرتویی قوی شکل بگیرد و به مرور قوی تر شود.

برخی از فوتون های نوری در زاویه ای اشتباه قرار می گیرند، به همین دلیل قابلیت حرکت به سمت عقب و جلو را ندارند. این فوتون ها به عقب بر می گردند و به اتم ها برخورد می کنند. بر اثر این برخورد دو فوتون منسجم ساطع خواهند شد. آینه موجود در دستگاه لیزر اغلب نور را از دو جهت منتشر می کند، تا حدودی اجازه می دهد مقداری از نور از سطح آن عبور کند. زمانی که پرتو ساطع شده به میزان کافی قوی شد، این پرتو از آینه که بازتاب کننده است عبور می کند و به نقطه ای که دستگاه لیزر مشخص می کند برخورد می کند.

تاریخچه اختراع دستگاه لیزر

در سال هزار و نهصد و هفده آلبرت انیشتین پدیده انتشار تحریک شده را پیش بینی کرد. این پیش بینی باعث شد که پایه اختراع دستگاه لیزر بنا شود. در واقع پیش بینی انیشتین باعث شد اساس عملکرد دستگاه لیزر بنا نهاده شود. در سال هزار و نهصد سی و نه، والنتین فابریکات نظریه ای را مطرح کرد که بر اساس آن امکان استفاده از انتشار تحریک شده برای تقویت تشعشع وجود داشت. در سال هزار و نهصد و پنجاه چارلز تاونز، نیکولای باسوف و الکساندر پروخوروف نظریه ی کوانتومی انتشار تحریک شده را گسترش می دهند و بر اساس آن انتشار تحریک شده مایکروویورا مطرح می کنند. این سه دانشمند به خاطر ارائه این کار موفق به دریافت جایزه نوبل شدند.

در سال هزار و نهصد و پنجاه و نه، گوردون گولد، که در آن زمان دانشجوی ارشد دانشگاه کلمبیا بود نظریه ای را مطرح می کند. بر اساس نظریه او این امکان که برای تقویت نور از انتشار تحریک شده استفاده شود وجود داشت. او در این نظریه یک تشدید کننده نوری را معرفی می کند که قابلیت این را داشت یک پرتو باریک با نور منسجم ایجاد کند. او این تشدید کننده را لیزر نامید که اشاره کردیم به معنای تقویت نور به واسطه امواج تحریک شده است.

در سال هزار و نهصد و شصت، تئودور مایمن در آزمایشگاه های تحقیقاتی متعلق به هیوز در مالبیو، در ایالات کالیفرنیا اولین نمونه دستگاه لیزر را ساخت. در این دستگاه لیزر که مایمن ساخته بود، برای ایجاد محیط تقویت کننده یا همان محیط فعال از یاقوت مصنوعی استفاده می شد. از این محیط فعال یک پرتو قرمز عمیق ساطع می شود. این دستگاه لیزر برای اولین بار در بردیاب های نظامی مورد استفاده قرار گرفت، از آن جایی که این دستگاه قدرت بسیار بالایی دارد هنوز به شکل تجاری به منظور سوراخکاری در الماس مورد استفاده قرار می گیرد. در سال هزار و نهصد و شصت و سه، لیزر کربن دی اکسید، توسط پاتل در آزمایشگاه های بل ساخته شد.

دستگاه لیزر دی اکسید کربن نسبت دستگاه لیزر یاقوت هزینه خیلی کم تری دارد اما کارایی آن بیش تر است. این دلایل
در لیزر دی اکسید کربن باعث می شود که محبوب ترین نوع لیزر صنعتی، لیزر دی اکسید کربن باشد.

برش CNC لیزر و برش لیزر فولاد

با توجه به پیشرفت تکنولوژی در زمینه برش لیزر، امروزه از روش های نوین برای برش لیزر فولاد استفاده می شود. یکی از پیشرفته ترین و بهترین روش های برش لیزر فولاد استفاده از دستگاه CNC می باشد. دستگاه برش CNC از دقت بسیار بالایی برخوردار می باشد، این دستگاه به دلیل داشتن دقت کاری بالا مورد توجه افراد زیادی قرار گرفته است. به دلیل داشتن کیفیت بالا قطعا هزینه های مرتبط با استفاده از این دستگاه برش در مقایسه با سایر روش های برش بیش تر است. با استفاده از دستگاه برش CNC این امکان وجود دارد که علاوه بر برش فولاد سایر فلزات را نیز برش دهیم. دقت این دستگاه نیز در انجام برش بالا است.

فرآیند برش به وسیله ی دستگاه برش CNC

برای برش لیزر فولاد با استفاده این دستگاه، در ابتدا طرح های اصلی مربوط به برشکاری همراه با اندازه های دقیق آن، در نام افزارهای مخصوص برشکاری رسم می شوند. بعد از ارائه این اطلاعات نقشه نهایی مربوط به برشکاری به دستگاه برش داده می شود. بعد از ارائه این طرح ها، دستگاه برش CNC طبق نقشه مربوطه، عملیات مربوط به برشکاری را با دقت کاری بالایی انجام می دهد. همه ی فرآیندهای مربوط به عملیات برشکاری با استفاده از دستگاه برش لیزر فولاد CNC به طور اتوماتیک انجام می شوند، به همین دلیل ایجاد خطا در این فرآیندها اغلب امکان پذیر نیست.

 در زمانی که عملیات های مرتبط به برشکاری به طور دستی و توسط انسان انجام شوند، امکان ایجاد خطا های ناخواسته در طول فرآیند برش لیزر فولاد بیش تر می شود. علاوه بر دستگاه برش CNC، دستگاه برش دی اکسید کربن نیز مورد استفاده قرار می گیرد. از دستگاه برش لیزر دی اکسید کربن نیز برای برش فولاد استفاده می شود. از دستگاه برش لیزر دی اکسید کربن برای برش ورقه های فولادی استفاده می شود که ضخامت آن ها بیست  پنج میلی متر و کمتر باشد. شیوه عملکرد دستگاه برش لیزر دی اکسید کربن نیز مانند دستگاه برش CNC می باشد، برای انجام دادن عملیات مرتبط با برشکاری با استفاده از دستگاه برش لیزر دی اکسید کربن نیز به نقشه عملیات برش نیاز است. استفاده دستگاه برش لیزر دی اکسید کربن و استفاده از دستگاه برش لیزر CNC از جمله کاربردی ترین روش های برش در این روزها هستند. با توجه به این که پروژه برشکاری در چه موقعیتی انجام می شود و چه شرایطی لازم است، از روش مناسب و دستگاه مورد نظر استفاده می شود.

مزیت های استفاده از دستگاه برش لیزر فولاد

استفاده از دستگاه برش  CNCلیزر برای برش فولاد، دارای مزیت های بسیاری می شود. در ادامه هر یک از مزیت های مربوط به برش لیزر را بررسی می کنیم.

سرعت بالای برشکاری: یکی از مهم ترین مزیت های استفاده از لیزر، برای برش فولاد این است که عملیات برشکاری با سرعت بالایی انجام می شود. دقت کاری این روش نیز بسیار بالا است. در صنایع مختلف استفاده از ورق های فولادی که برش آن ها به طور دقیق انجام شده است و اندازه های مناسب دارند بسیار اهمیت دارد، برای به دست آمدن چنین ورقه هایی استفاده از لیزر بهترین گزینه است.

امکان تنظیم کردن اشعه لیزر برای موارد مختلف: از مزیت های دیگر استفاده از لیزر برای برش فولاد این است که اشعه لیزر برای انجام برش های مختلف قابل تنظیم است. برای برش ورقه های فولادی که قطر متفاوت دارند، قدرت اشعه لیزر نیز باید در قدرت های مختلف تنظیم شود.

عدم ایجاد آلودگی صوتی در هنگام انجام عملیات برشکاری: از دیگر مزایای استفاده از لیزر برای برشکاری، ایجاد صدای کم هنگام برش است. در روش های دیگر برشکاری سر و صدای زیادی ایجاد می شود که باعث ایجاد آلودگی صوتی می شود. در برشکاری به وسیله ی لیزر این معضل حل شده است و صدای کم تری ایجاد می شود.

کیفیت بالای برشکاری هنگام استفاده از لیزر: یکی دیگر از مزیت های لیزر در هنگام برش، این است که کیفیت برش ورقه های فولادی به بهترین نحو صورت می گیرد. در روش های دیگر لبه های اضافی ایجاد می شود که کیفیت کار را پایین می آورد.