مقدمه

برش لیزری CO2 به انگلیسی (CO2 Laser Cutter) یک ابزار برش لیزری است که از یک پرتوی متمرکز نور برای برش دقیق طیف وسیعی از مواد مسطح و ایجاد طرح های پیچیده استفاده می کند. این مواد می توانند از کاغذ تا صفحات فولادی باشند. لیزرهای CO2 یکی از محبوب ترین فناوری های لیزر هستند که بسیاری از دستگاه های صنعتی و مبتدی از آن استفاده می کنند.

فهرست مطالب

لیزر CO2 می تواند اکثر فلزات، پلاستیک ها، چوب و کاغذ را برش دهد، اما در برش مواد با قابلیت بازتاب بالا دچار مشکل می شود. لیزر CO2 به تعمیر و نگهداری منظم نیاز دارند و لوله لیزر (Laser Tube) باید هر چند وقت یک بار تعویض شود. این مقاله توضیح می دهد که لیزر CO2 چیست، از چه چیزی ساخته شده است و چگونه از آن استفاده می شود. یک دستگاه برش لیزری CO2 معمولی در شکل زیر نشان داده شده است:

درون یک لیزر CO2 چیست؟

چندین جزء مهم در داخل دستگاه برش لیزری CO2 وجود دارد. مهمترین قسمت آن لوله لیزر است که معمولا به بدنه دستگاه برش لیزری ثابت است. منبع تغذیه (Power Supply) برای یونیزه کردن مولکول های گاز CO2 ضمن تامین انرژی موتورهای محرک مورد نیاز است. آینه ها برای هدایت پرتو به سمت هد برش متحرک (Cutting Head) و در نهایت به لنز فوکوس استفاده می شوند. لوله لیزر با استفاده از یک سیستم خنک کننده در دمای مطلوب نگه داشته می شود.

هد برش بر روی یک دروازه (Gantry) نصب می شود و با استفاده از موتورهای استپ یا سروو به صورت افقی در سرتاسر سطح برش حرکت می کند. برخی از لیزرهای برش دارای منبع هوای فشرده یا گاز هستند که به داخل هد برش تزریق شده و به فرآیند برش کمک می کنند. برخی از لیزرهای کوچکتر دارای یک محفظه تهویه با درب هستند که به نگه داشتن دود در داخل دستگاه کمک می کند.

انواع لوله‌های لیزری CO2: قلب تپنده دستگاه‌های برش لیزری

لوله لیزری CO2، قلب تپنده دستگاه‌های برش لیزری CO2 است. این لوله‌ها مسئول تولید پرتو لیزری با طول موج 10.6 میکرومتر هستند که برای برش، حکاکی و علامت‌گذاری روی طیف وسیعی از مواد استفاده می‌شود. انواع مختلفی از لوله‌های لیزری CO2 وجود دارد که هر کدام ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارند. در این بخش، به بررسی انواع اصلی این لوله‌ها، یعنی مهر و موم شده، جریان سریع و RF، می‌پردازیم.

1. لوله‌های لیزری CO2 مهر و موم شده (Sealed-off CO2 Laser Tubes)

  • ساختار: این نوع لوله‌ها به صورت کاملاً مهر و موم شده هستند و حاوی مخلوطی از گازهای CO2، نیتروژن و هلیوم می‌باشند.

مزایا:

  • طول عمر بالا: به دلیل مهر و موم بودن، خطر نشت گاز وجود ندارد و طول عمر لوله افزایش می‌یابد.
  • پایداری بالا: خروجی لیزر در این نوع لوله‌ها بسیار پایدار و یکنواخت است.
  • هزینه نگهداری پایین: به دلیل عدم نیاز به تعویض گاز، هزینه‌های نگهداری کاهش می‌یابد.

معایب:

  • طول عمر محدود: با گذشت زمان، گازهای داخل لوله تخریب شده و عملکرد لوله کاهش می‌یابد.
  • توان خروجی محدود: توان خروجی این نوع لوله‌ها معمولاً نسبت به سایر انواع کمتر است.

کاربردها: مناسب برای دستگاه‌های برش لیزری با توان متوسط و برای کاربردهای عمومی مانند برش چوب، پلاستیک و کاغذ.

2. لوله‌های لیزری CO2 جریان سریع (Fast Axial Flow CO2 Laser Tubes)

  • ساختار: در این نوع لوله‌ها، گازهای درون لوله به صورت مداوم در گردش هستند و از یک مخزن خارجی تأمین می‌شوند.

مزایا:

  • توان خروجی بالا: به دلیل جریان مداوم گاز، می‌توان توان خروجی بالاتری را نسبت به لوله‌های مهر و موم شده به دست آورد.
  • طول عمر بیشتر: با تعویض منظم گاز، طول عمر لوله افزایش می‌یابد.

معایب:

  • هزینه نگهداری بالاتر: به دلیل نیاز به تعویض گاز، هزینه‌های نگهداری افزایش می‌یابد.
  • پیچیدگی بیشتر: ساختار این نوع لوله‌ها پیچیده‌تر بوده و نیاز به سیستم‌های کنترل دقیق‌تری دارد.

کاربردها: مناسب برای دستگاه‌های برش لیزری با توان بالا و برای کاربردهایی که نیاز به برش مواد ضخیم‌تر و با سرعت بالاتر دارند.

3. لوله‌های لیزری CO2 RF (Radio Frequency Excited CO2 Laser Tubes)

  • ساختار: در این نوع لوله‌ها، از فرکانس رادیویی برای تحریک گازهای درون لوله استفاده می‌شود.

مزایا:

  • توان خروجی بسیار بالا: این نوع لوله‌ها قادر به تولید توان خروجی بسیار بالایی هستند.
  • طول عمر بسیار بالا: به دلیل طراحی خاص، طول عمر این لوله‌ها بسیار طولانی است.
  • پایداری بسیار بالا: خروجی لیزر در این نوع لوله‌ها بسیار پایدار و یکنواخت است.

معایب:

  • هزینه بالا: این نوع لوله‌ها گران‌ترین نوع لوله‌های لیزری CO2 هستند.
  • پیچیدگی بالا: ساختار این نوع لوله‌ها بسیار پیچیده بوده و نیاز به سیستم‌های کنترل دقیق‌تری دارد.

کاربردها: مناسب برای دستگاه‌های برش لیزری صنعتی با توان بسیار بالا و برای کاربردهایی که نیاز به دقت و کیفیت بسیار بالا دارند.

جدول مقایسه انواع لوله‌های برش لیزری CO2

ویژگیمهر و موم شدهجریان سریعRF
توان خروجیمتوسطبالابسیار بالا
طول عمرمتوسطبالابسیار بالا
هزینه نگهداریپایینمتوسطبالا
پیچیدگیکممتوسطبالا
کاربردهاعمومیصنعتیصنعتی با دقت بالا

انتخاب نوع لوله لیزری مناسب

انتخاب نوع لوله لیزری CO2 مناسب به عوامل مختلفی از جمله توان مورد نیاز، نوع مواد مورد برش، بودجه و نوع کاربرد بستگی دارد. برای انتخاب بهترین نوع لوله، بهتر است با یک متخصص در این زمینه مشورت کنید.

نکات مهم:

  • طول عمر لوله‌های لیزری CO2 به عوامل مختلفی مانند کیفیت ساخت، شرایط کاری و نحوه نگهداری بستگی دارد.
  • برای افزایش طول عمر لوله لیزری، باید به نکات زیر توجه کرد:
    • استفاده از خنک‌کننده مناسب
    • جلوگیری از نوسانات برق
    • تمیز نگه داشتن سیستم اپتیکی
    • تعویض به موقع فیلترها

سیستم‌های خنک‌کننده در لیزرهای CO2: محافظی حیاتی برای عملکرد بهینه

سیستم‌های خنک‌کننده یکی از اجزای حیاتی در دستگاه‌های لیزری CO2 هستند. این سیستم‌ها وظیفه دارند تا گرمای تولید شده در طول فرآیند لیزر را دفع کرده و دمای اجزای داخلی دستگاه را در محدوده مطلوب نگه دارند. اهمیت این سیستم‌ها در حفظ کارایی، دقت و طول عمر دستگاه‌های لیزری بر هیچ‌کس پوشیده نیست.

چرا خنک‌سازی در لیزرهای CO2 اهمیت دارد؟

  • حفظ پایداری خروجی لیزر: گرمای بیش از حد می‌تواند باعث نوسانات در خروجی لیزر، کاهش توان و تغییر طول موج شود.
  • افزایش طول عمر اجزا: دمای بالا می‌تواند به اجزای داخلی دستگاه مانند لوله لیزر، آینه‌ها و لنزها آسیب برساند و طول عمر آن‌ها را کاهش دهد.
  • بهبود دقت برش: گرمای بیش از حد می‌تواند باعث انبساط حرارتی اجزا شود و دقت برش را کاهش دهد.
  • جلوگیری از آسیب دیدن مواد: در برخی موارد، گرمای بیش از حد می‌تواند به مواد در حال برش آسیب برساند.

انواع سیستم‌های خنک‌کننده در لیزرهای CO2

سیستم‌های خنک‌کننده در لیزرهای CO2 به طور کلی به دو دسته تقسیم می‌شوند:

1. خنک‌کننده هوا (Air Cooling)

  • نحوه عملکرد: در این روش، از جریان هوا برای دفع گرما استفاده می‌شود. هوا به صورت اجباری یا طبیعی بر روی اجزای گرم دستگاه دمیده می‌شود و گرمای آن‌ها را جذب می‌کند.

مزایا:

  • سادگی و هزینه پایین
  • عدم نیاز به مایع خنک‌کننده

معایب:

  • کارایی پایین در مقایسه با سایر روش‌ها
  • حساسیت به گرد و غبار

کاربردها: معمولاً در لیزرهای CO2 با توان پایین و برای کاربردهای ساده‌تر استفاده می‌شود.

2. خنک‌کننده مایع (Liquid Cooling)

  • نحوه عملکرد: در این روش، از یک مایع خنک‌کننده مانند آب یا مایع خنک‌کننده صنعتی برای انتقال گرما از اجزای گرم دستگاه به یک مبدل حرارتی استفاده می‌شود.

مزایا:

  • کارایی بسیار بالا
  • قابلیت کنترل دقیق دما
  • قابلیت خنک‌سازی اجزای مختلف دستگاه به صورت جداگانه

معایب:

  • پیچیدگی بیشتر و هزینه بالاتر
  • نیاز به تعویض دوره ای مایع خنک‌کننده

کاربردها: معمولاً در لیزرهای CO2 با توان بالا و برای کاربردهای صنعتی استفاده می‌شود.

انواع مایع خنک‌کننده:

  • آب: ارزان‌ترین و رایج‌ترین مایع خنک‌کننده است، اما رسانایی حرارتی پایینی دارد.
  • مایع خنک‌کننده صنعتی: دارای رسانایی حرارتی بالا و نقطه جوش بالایی است و برای خنک‌سازی دقیق‌تر استفاده می‌شود.

اجزای اصلی یک سیستم خنک‌کننده مایع:

  • پمپ: برای گردش مایع خنک‌کننده در سیستم
  • مبدل حرارتی: برای انتقال گرما از مایع خنک‌کننده به محیط اطراف
  • ترموستات: برای کنترل دمای مایع خنک‌کننده
  • لوله‌ها و اتصالات: برای انتقال مایع خنک‌کننده

اهمیت انتخاب سیستم خنک‌کننده مناسب

انتخاب سیستم خنک‌کننده مناسب برای یک دستگاه لیزری CO2 به عوامل مختلفی از جمله توان لیزر، نوع کاربرد، محیط کار و بودجه بستگی دارد. یک سیستم خنک‌کننده مناسب می‌تواند باعث افزایش طول عمر دستگاه، بهبود کیفیت برش و کاهش هزینه‌های نگهداری شود.

نکات مهم در انتخاب سیستم خنک‌کننده:

  • ظرفیت خنک‌کنندگی: سیستم خنک‌کننده باید قادر به دفع تمام گرمای تولید شده توسط لیزر باشد.
  • پایداری دما: سیستم خنک‌کننده باید بتواند دمای اجزای داخلی دستگاه را در محدوده مطلوب نگه دارد.
  • قابلیت اطمینان: سیستم خنک‌کننده باید قابل اعتماد و دارای عمر طولانی باشد.
  • هزینه: هزینه اولیه و هزینه‌های نگهداری سیستم خنک‌کننده باید در نظر گرفته شود.

در نهایت، انتخاب سیستم خنک‌کننده مناسب برای یک دستگاه لیزری CO2، به کمک یک متخصص در این زمینه توصیه می‌شود.

لنزهای فوکوس: قلب تیزبین دستگاه برش لیزری CO2

لنزهای فوکوس یکی از اجزای حیاتی در دستگاه‌های برش لیزری هستند. این لنزها وظیفه متمرکز کردن پرتو لیزر بر روی سطح ماده را بر عهده دارند تا برش دقیق و با کیفیتی بالا حاصل شود. انتخاب نوع لنز مناسب به عوامل مختلفی مانند نوع ماده مورد برش، ضخامت ماده و توان لیزر بستگی دارد.

انواع لنزهای فوکوس

لنزهای فوکوس بر اساس جنس، طول کانونی و پوشش‌های محافظ مختلفی تولید می‌شوند. برخی از انواع رایج این لنزها عبارتند از:

  • لنزهای زینک سلناید (Zinc Selenide): این نوع لنزها به دلیل مقاومت بالا در برابر حرارت و طول موج لیزر CO2، پرکاربردترین نوع لنز در دستگاه‌های برش لیزری هستند.
  • لنزهای ژرمانیوم: این لنزها مقاومت بالایی در برابر سایش دارند و برای برش مواد سخت‌تر مانند فلزات استفاده می‌شوند.
  • لنزهای با پوشش محافظ: برخی از لنزها دارای پوشش‌های محافظی هستند که از آن‌ها در برابر خراش، آلودگی و حرارت محافظت می‌کند.

تأثیر لنزهای فوکوس بر کیفیت برش لیزری CO2

  • اندازه نقطه کانونی: لنزهای مختلف، اندازه نقطه کانونی متفاوتی ایجاد می‌کنند. نقطه کانونی کوچک‌تر به معنای دقت و کیفیت برش بالاتر است.
  • طول عمر لنز: طول عمر لنز به جنس آن، پوشش محافظ و شرایط کاری بستگی دارد. لنزهای با کیفیت پایین‌تر سریع‌تر آسیب می‌بینند و نیاز به تعویض دارند.
  • کیفیت سطح برش: کیفیت سطح برش به عوامل مختلفی از جمله نوع لنز، تنظیمات دستگاه و نوع ماده مورد برش بستگی دارد. لنز مناسب می‌تواند کیفیت سطح برش را بهبود بخشد.
  • عمق نفوذ: لنزهای با طول کانونی کوتاه‌تر، عمق نفوذ بیشتری در ماده ایجاد می‌کنند و برای برش مواد ضخیم‌تر مناسب‌تر هستند.

عوامل موثر در انتخاب لنز فوکوس

  • نوع ماده مورد برش: برای هر نوع ماده، لنز مناسب با جنس و طول کانونی مشخصی وجود دارد.
  • ضخامت ماده: برای برش مواد ضخیم‌تر، لنزهای با طول کانونی کوتاه‌تر مورد نیاز است.
  • توان لیزر: لنز باید بتواند توان لیزر را تحمل کند و بدون آسیب دیدن، پرتو را متمرکز کند.
  • کیفیت برش مورد نظر: برای دستیابی به کیفیت برش بالا، باید از لنز با کیفیت و مناسب استفاده شود.

نکات مهم در استفاده از لنزهای فوکوس

  • تمیز بودن لنز: لنز باید همیشه تمیز باشد تا پرتو لیزر به طور کامل متمرکز شود.
  • محافظت از لنز: لنز باید در برابر ضربه، حرارت و آلودگی محافظت شود.
  • تنظیم صحیح فاصله کانونی: فاصله کانونی لنز باید به درستی تنظیم شود تا نقطه کانونی در محل مورد نظر قرار گیرد.
  • تعویض به موقع لنز: لنزهای آسیب دیده باید به موقع تعویض شوند تا از کاهش کیفیت برش جلوگیری شود.

انتخاب لنز فوکوس مناسب، یکی از عوامل کلیدی در دستیابی به کیفیت برش بالا در دستگاه‌های لیزری است. با در نظر گرفتن عوامل مختلفی مانند نوع ماده، ضخامت ماده، توان لیزر و کیفیت برش مورد نظر، می‌توان لنز مناسب را انتخاب کرد و از حداکثر کارایی دستگاه بهره‌مند شد.

نقش گازهای کمکی در فرآیند برش لیزری CO2

در فرآیند برش لیزری CO2، گازهای کمکی نقش بسیار مهمی در بهبود کیفیت برش، افزایش سرعت و کنترل فرآیند ایفا می‌کنند. این گازها با دمیدن به ناحیه برش، به چندین شکل به این فرآیند کمک می‌کنند.

انواع گازهای کمکی و نقش آن‌ها

اکسیژن (O2):

  • اکسیداسیون: اکسیژن با مواد قابل احتراق واکنش داده و باعث ایجاد گرما و افزایش سرعت برش می‌شود.
  • حذف مواد مذاب: جریان سریع اکسیژن به حذف مواد مذاب از ناحیه برش کمک می‌کند و کیفیت لبه برش را بهبود می‌بخشد.
  • کاربردها: معمولاً برای برش فلزاتی مانند فولاد کربنی و فولاد کم آلیاژ استفاده می‌شود.

نیتروژن (N2):

  • بی اثر بودن: نیتروژن یک گاز بی‌اثر است و با مواد واکنش نشان نمی‌دهد.
  • خنک‌کاری: نیتروژن به خنک کردن ناحیه برش کمک کرده و از ایجاد تغییر رنگ و اعوجاج در قطعه کار جلوگیری می‌کند.
  • حذف مواد مذاب: نیتروژن به حذف مواد مذاب از ناحیه برش کمک می‌کند و کیفیت لبه برش را بهبود می‌بخشد.
  • کاربردها: معمولاً برای برش فلزاتی مانند فولاد ضد زنگ، آلومینیوم و مس استفاده می‌شود.

هوای فشرده:

  • ترکیبی از گازها: هوای فشرده مخلوطی از نیتروژن، اکسیژن و گازهای دیگر است.
  • کاربردهای عمومی: هوای فشرده برای برش طیف وسیعی از مواد، از جمله فلزات، پلاستیک‌ها و چوب، استفاده می‌شود.

نقش کلی گازهای کمکی

  • تسهیل فرآیند برش: گازهای کمکی با ایجاد یک جریان گازی در ناحیه برش، به حذف مواد مذاب، دود و ذرات کمک می‌کنند و از انسداد نازل جلوگیری می‌کنند.
  • بهبود کیفیت برش: با انتخاب گاز مناسب و تنظیم فشار آن، می‌توان به کیفیت برش بهتری از نظر صافی سطح، دقت ابعادی و عدم وجود تغییر رنگ دست یافت.
  • افزایش سرعت برش: برخی از گازها مانند اکسیژن، با ایجاد واکنش شیمیایی، سرعت برش را افزایش می‌دهند.
  • حفاظت از لنز: جریان گاز از لنز محافظت کرده و از آسیب دیدن آن جلوگیری می‌کند.

عوامل موثر در انتخاب گاز کمکی

  • نوع ماده: نوع ماده مورد برش، مهم‌ترین عامل در انتخاب گاز کمکی است.
  • ضخامت ماده: ضخامت ماده نیز بر انتخاب گاز و فشار آن تأثیر می‌گذارد.
  • کیفیت برش مورد نظر: برای دستیابی به کیفیت برش بالا، باید گاز مناسب و تنظیمات بهینه را انتخاب کرد.
  • هزینه: هزینه گاز نیز یکی از عوامل مهم در انتخاب است.

گازهای کمکی دیگر

علاوه بر اکسیژن، نیتروژن و هوای فشرده، از گازهای دیگری مانند آرگون، هلیوم و مخلوطی از این گازها نیز در برخی کاربردهای خاص استفاده می‌شود.

نکات مهم

  • تنظیم فشار گاز: فشار گاز باید به دقت تنظیم شود تا بهترین نتیجه حاصل شود.
  • خلوص گاز: استفاده از گاز با خلوص بالا، کیفیت برش را بهبود می‌بخشد.
  • جریان گاز: جریان گاز باید به اندازه کافی قوی باشد تا مواد مذاب را از ناحیه برش حذف کند.

پارامترهای برش در برش لیزری CO2: کلید رسیدن به برش ایده‌آل

پارامترهای برش، تنظیماتی هستند که بر روی برش لیزری CO2 اعمال می‌شوند تا نتیجه نهایی برش با بالاترین کیفیت و دقت حاصل شود. این پارامترها مانند اهرم‌هایی هستند که با تنظیم دقیق آن‌ها می‌توان بر روی کیفیت برش، سرعت فرآیند و هزینه‌های تولید تأثیر گذاشت. در ادامه به بررسی دقیق برخی از مهم‌ترین پارامترهای برش و تأثیر آن‌ها بر کیفیت برش می‌پردازیم.

توان لیزر (Power)

توان لیزر به میزان انرژی‌ای که پرتو لیزر در واحد زمان منتقل می‌کند، گفته می‌شود. این پارامتر مستقیماً بر روی عمق نفوذ برش و سرعت برش در برش لیزری CO2 تأثیر می‌گذارد.

تأثیر بر کیفیت برش:

  • توان بالا: عمق نفوذ بیشتری در ماده ایجاد می‌کند و برای برش مواد ضخیم‌تر مناسب‌تر است. اما ممکن است باعث ایجاد تغییر رنگ و اعوجاج در لبه‌های برش شود.
  • توان پایین: برای برش مواد نازک‌تر و ایجاد برش‌های ظریف‌تر مناسب است.

سرعت برش (Speed)

سرعت برش به میزان سرعتی که هد لیزر بر روی سطح ماده حرکت می‌کند، گفته می‌شود. این پارامتر بر روی کیفیت سطح برش، عرض برش و زمان برش تأثیر می‌گذارد.

تأثیر بر کیفیت برش:

  • سرعت بالا: ممکن است باعث ایجاد سطح برش زبر و ناهموار شود.
  • سرعت پایین: کیفیت سطح برش را بهبود می‌بخشد، اما زمان برش را افزایش می‌دهد.

فاصله کانونی (Focal Length)

فاصله کانونی به فاصله بین لنز فوکوس و سطح ماده اشاره دارد. این پارامتر بر روی اندازه نقطه کانونی و عمق نفوذ برش تأثیر می‌گذارد.

تأثیر بر کیفیت برش:

  • فاصله کانونی کوتاه: نقطه کانونی کوچک‌تر و عمق نفوذ بیشتری ایجاد می‌کند. برای برش مواد ضخیم‌تر مناسب است.
  • فاصله کانونی بلند: نقطه کانونی بزرگ‌تر و عمق نفوذ کمتری ایجاد می‌کند. برای برش مواد نازک‌تر و ایجاد برش‌های ظریف‌تر مناسب است.

سایر پارامترهای مهم

علاوه بر پارامترهای ذکر شده، پارامترهای دیگری نیز بر کیفیت برش لیزری CO2 تأثیر می‌گذارند که عبارتند از:

  • نوع گاز: نوع گاز کمکی (مانند اکسیژن، نیتروژن، هوا) بر روی سرعت برش، کیفیت سطح برش و نوع واکنش شیمیایی در ناحیه برش تأثیر می‌گذارد.
  • فشار گاز: فشار گاز بر روی سرعت حذف مواد مذاب و کیفیت لبه برش تأثیر می‌گذارد.
  • نوع ماده: جنس و ضخامت ماده، نوع لیزر و تنظیمات دستگاه را تعیین می‌کند.
  • طراحی گرافیکی: طراحی فایل برش بر روی کیفیت برش تأثیر می‌گذارد.

تعامل پارامترها

پارامترهای مختلف برش با یکدیگر در تعامل هستند. به عنوان مثال، افزایش توان لیزر باعث افزایش سرعت برش می‌شود، اما ممکن است کیفیت سطح برش را کاهش دهد. بنابراین، برای دستیابی به بهترین نتیجه، باید تمام پارامترها به صورت همزمان تنظیم شوند.

اهمیت تنظیم دقیق پارامترها

تنظیم دقیق پارامترهای برش، برای دستیابی به کیفیت برش مطلوب، کاهش هزینه‌های تولید و افزایش بهره‌وری دستگاه بسیار مهم است. یک تنظیم نادرست می‌تواند باعث ایجاد عیوب مختلفی در برش لیزری CO2 مانند سوختگی، ذوب شدن، ترک خوردگی و تغییر رنگ شود.

پارامترهای برش، ابزارهای قدرتمندی برای کنترل کیفیت و دقت برش در دستگاه‌های برش لیزری CO2 هستند. با درک کامل این پارامترها و نحوه تعامل آن‌ها با یکدیگر، می‌توان به نتایج بسیار خوبی در فرآیند برش دست یافت. برای تنظیم دقیق این پارامترها، بهتر است از نرم‌افزارهای تخصصی دستگاه برش لیزری CO2 و تجربه اپراتور استفاده شود.

تفاوت بین برش لیزری CO2 و لیزر فیبر چیست؟

لیزرهای فیبر می توانند بسیاری از مواد قابل برش با لیزرهای CO2 را برش دهند، اما بر خلاف لیزرهای CO2، این لیزرها می توانند مواد با بازتاب بالا مانند فولاد ضد زنگ و آلومینیوم را نیز برش دهند.

در لیزر CO2 از لوله ای استفاده می شود که در درجه اول با مولکول های گاز CO2 پر شده است. یک میدان الکتریکی قوی برای یونیزه کردن مولکول‌های CO2 استفاده می‌شود که باعث می‌شود الکترون‌ها به سطح انرژی بالاتری حرکت کنند. این یونیزاسیون باعث می‌شود مولکول‌های CO2 هنگام بازگشت الکترون‌هایشان به حالت پایدار، فوتون ساطع کنند. هنگامی که این فوتون ها از نزدیکی یک مولکول برانگیخته دیگر عبور می کنند، باعث آزاد شدن فوتون دیگری می شوند.

این فرآیند یک اثر آبشاری ایجاد می کند. این فوتون ها سپس بین دو آینه در لوله، یکی بازتابنده و دیگری نیمه بازتابنده، به عقب و جلو می جهند. هنگامی که نور در لوله به آستانه مشخصی می رسد، از آینه نیمه شفاف عبور کرده و از طریق یک سری آینه های دقیق به عدسی فوکوس هدایت می شود.

اما لیزر فیبر یک لیزر حالت جامد است. لیزر فیبر به جای یک لوله پر از گاز، دارای یک فیلامان فیبر نوری حاوی نئودیمیم است. نور به این فیلامان هدایت می شود و هنگامی که به بخش حاوی نئودیمیم می رسد، الکترون های نئودیمیم را برانگیخته می کند که فوتون هایی با طول موج خاص آزاد می کنند. هنگامی که این فوتون ها از نزدیکی دیگر اتم های نئودیمیم برانگیخته عبور می کنند، باعث می شوند الکترون های برانگیخته به حالت پایدار بیفتند و فوتون های جدیدی ساطع شوند.

یک لیزر فیبر از گریتینگ های براگ (Bragg grating) یا شبکه پراش براگ استفاده می کند که عملکردی مشابه آینه ها در یک لیزر CO2 دارند. گریتینگ‌های براگ باعث می‌شوند فوتون‌ها به عقب و جلو پرتاب شوند تا در نهایت انرژی کل آن‌ها افزایش یابد. سپس نور در فیلامان به عقب و جلو می رود تا زمانی که به سطح انرژی بالایی برسد و از گریتینگ و طول فیلامان عبور کند تا به آینه فوکوس برسد.

لیزرهای CO2 نیاز به تعمیر و نگهداری منظم دارند در حالی که لیزرهای فیبر اینطور نیستند. لیزرهای فیبر در مقایسه با لیزرهای CO2 ارزان تر هستند و هزینه کارکرد آنها نیز پایین تر است.

برش لیزری CO2 چه چیزی را می تواند برش دهد؟

برش لیزری CO2 می تواند طیف وسیعی از مواد مختلف را برش دهد که آن را به یک ابزار برش همه منظوره عالی تبدیل می کند. برخی از مواد معمول که برای برش لیزری CO2 مناسب هستند در زیر ذکر شده است:

  1. چوب
  2. فوم
  3. لاستیک
  4. کاغذ
  5. پلاستیک
  6. چوب پنبه
  7. فیبر کربن
  8. پارچه
  9. مقوا
  10. فولاد

لازم به ذکر است که لیزر CO2 عموما برای مواد با بازتاب بالا مانند آلومینیوم یا فولاد ضد زنگ مناسب نیستند.

هزینه دستگاه برش لیزری CO2 چقدر است؟

قیمت یک دستگاه برش لیزری CO2 می تواند از ۵۰۰۰ تا ۱،۰۰۰،۰۰۰ دلار باشد. عامل اصلی تعیین کننده این هزینه، اندازه میز دستگاه و توان لیزر آن است که می تواند از چند صد وات تا چند هزار وات متغیر باشد. لیزرهای گران‌تر معمولا برای کاربردهای صنعتی مانند برش فلز استفاده می‌شوند، در حالی که دستگاه برش لیزری CO2 ارزان‌تر برای موادی مانند چوب، کاغذ و پلاستیک مناسب‌تر هستند.

لیزرهای CO2 چقدر عمر می کنند؟

نقطه ضعف لیزر CO2 لوله لیزر است که معمولا اولین قطعه ای است که خراب می شود و تعویض آن بسیار پرهزینه است. یک لامپ لیزر می تواند از چند ماه تا چندین سال دوام بیاورد. با این حال، طول عمر دقیق لیزر به عوامل متعددی از جمله، کیفیت لوله لیزر، اثربخشی خنک‌سازی لوله، توان عملیاتی، تمیزی مسیر نوری، و میزان استفاده از دستگاه برش لیزر بستگی دارد.

دستگاههای برش لیزری CO2 معمولا در کجا استفاده می شوند؟

دستگاههای برش لیزری CO2 در طیف وسیعی از کاربردها استفاده می شوند. آنها یکی از محبوب ترین فناوری ها برای برش ورق ها و صفحات فولادی هستند. اکثر دستگاه های برش لیزری سطح مبتدی نیز از لیزرهای CO2 استفاده می کنند و برای برش چوب، پلاستیک و کاغذ برای کاربردهای هنری استفاده می شوند.

قدرت توان تولید شده توسط لیزر CO2 چقدر است؟

یک لیزر CO2 در سطح مبتدی معمولا دارای توان ۱۵۰ وات است، در حالی که یک لیزر CO2 صنعتی معمولا در محدوده ۴ تا ۶ کیلووات کار می کند.

طول موج تولید شده توسط لیزر CO2 چیست؟

لیزر CO2 طول موج ۱۰۶۰۰ نانومتر تولید می کند. این طول موج بسیار خاص برای مولکول گاز CO2 است که برای تولید انرژی لیزر استفاده می شود.

نحوه استفاده از برش لیزری CO2

برای استفاده از دستگاه برش لیزری CO2 ابتدا باید فایل طراحی، مانند یک تصویر رستر یا وکتور، در یک نرم افزار برش لیزری مناسب بارگذاری شود. اکثر دستگاه‌های برش لیزری مبتدی بسته‌های نرم‌افزاری اختصاصی دارند که به‌طور خاص برای کمک به کاربران جهت بهینه‌سازی نتایج تنظیم شده‌اند. هنگامی که فایل آماده شد، می توان آن را از طریق وای فای، اترنت یا فلش درایو روی دستگاه برش لیزری بارگذاری کرد. در مرحله بعد، مواد برش باید در دستگاه برش لیزری قرار داده شوند. سپس برش می تواند شروع شود. پس از اتمام کار، قطعات آماده می شوند و در صورت نیاز می توان آنها را پس پردازش کرد.

آیا استفاده از لیزر CO2 برای برش چوب بی خطر است؟

بله، استفاده از لیزرهای CO2 برای برش چوب ایمن است و کاربرد زیادی هم در برش و حکاکی چوب دارند. با این حال، لیزرهای CO2 با توان کمتر (تا ۱۵۰ وات) برای برش چوب ترجیح داده می شوند تا خطر آتش سوزی از بین برود.

آیا استفاده از لیزر CO2 برای برش کاغذ بی خطر است؟

بله، استفاده از لیزر CO2 برای برش کاغذ ایمن است. این لیزرها به طور گسترده برای برش کاغذ به طرح های ظریف و پیچیده استفاده می شوند. با این حال، برای این کار از لیزرهای CO2 با توان پایین (تا 150 وات) استفاده می شود. به دلیل قابلیت اشتعال آسان کاغذ، باید از تنظیمات بهینه مانند طول کانونی کوتاه استفاده کرد و در حین برش، کاغذ کاملاً صاف باشد.

آیا لیزرهای CO2 می توانند باعث آتش سوزی شوند؟

بله، لیزرهای CO2 می توانند باعث آتش سوزی شوند. لیزرهای CO2 ابزارهای برشی هستند که از دمای بسیار بالا برای ذوب و سوزاندن مواد استفاده می کنند. برخی از مواد، به ویژه چوب و کاغذ، به راحتی آتش می گیرند. با این حال، با استفاده از تنظیمات صحیح توان، سرعت و تمرکز پرتو لیزر برای ماده مورد نظر، می توان این خطر را کاهش داد. همچنین می توان از ماسک های انتقال دهنده ای که روی ورق چسبانده می شوند برای جلوگیری از آتش گرفتن لبه های برش خورده استفاده کرد.

سوالات متداول(FAQ)

برش لیزری CO2 چه موادی را می‌تواند برش دهد؟

برش لیزری CO2 می‌تواند طیف وسیعی از مواد مانند چوب، پلاستیک، کاغذ، چرم، پارچه، شیشه و برخی فلزات را برش دهد. با این حال، برای برش مواد با قابلیت بازتاب بالا مانند آلومینیوم نیاز به تنظیمات خاصی است و ممکن است دستگاه به تنهایی قادر به برش این مواد نباشد.

تفاوت بین برش لیزری CO2 و برش لیزری فیبر چیست؟

برش لیزری CO2 برای برش مواد غیرفلزی مانند چوب و پلاستیک مناسب‌تر است، در حالی که لیزر فیبر برای برش فلزات نازک و برخی از مواد غیرفلزی کارآمدتر است. همچنین، لیزرهای فیبر معمولاً مصرف انرژی کمتری دارند و نگهداری آنها ساده‌تر است.

آیا استفاده از برش لیزری CO2 خطرناک است؟

برش لیزری CO2 زمانی که به درستی استفاده شود و تمامی اقدامات ایمنی رعایت شود، نسبتاً ایمن است. اما، به دلیل قدرت بالای پرتوی لیزر، تماس مستقیم با چشم یا پوست می‌تواند خطرناک باشد و باید از عینک‌های محافظ و سیستم‌های ایمنی مناسب استفاده کرد.

چه عواملی بر کیفیت برش لیزری CO2 تأثیر می‌گذارند؟

عواملی مانند توان لیزر، سرعت برش، فاصله کانونی لنز، نوع و ضخامت ماده، و استفاده از گازهای کمکی می‌توانند بر کیفیت برش تأثیر بگذارند. تنظیم دقیق این پارامترها برای دستیابی به بهترین نتیجه ضروری است.

چقدر هزینه برای تعمیر و نگهداری دستگاه برش لیزری CO2 نیاز است؟

هزینه‌های نگهداری دستگاه‌های برش لیزری CO2 شامل تعویض دوره‌ای لوله لیزر، لنزهای فوکوس، و اجزای خنک‌کننده می‌شود. این هزینه‌ها بسته به نوع و کیفیت دستگاه، میزان استفاده و محیط کار متغیر است، اما معمولاً برای لیزرهای CO2 هزینه‌های نگهداری متوسطی در نظر گرفته می‌شود.

چگونه می‌توان طول عمر لوله لیزری CO2 را افزایش داد؟

برای افزایش طول عمر لوله لیزری CO2، باید به نگهداری مناسب دستگاه توجه کرد. استفاده از خنک‌کننده مناسب، جلوگیری از نوسانات برق، تمیز نگه داشتن سیستم اپتیکی و تعویض به موقع فیلترها می‌تواند به طولانی‌تر شدن عمر لوله کمک کند.

خلاصه

این مقاله لیزر برش CO2 را معرفی کرد، توضیح داد که چیست و برای چه کاربردهایی استفاده می شود. این مقاله برای اولین بار بر روی سایت بازارگاه ساخت و تولید ایرا به نشانی Digimfg.ir منتشر شده است.

علائم تجاری

Glowforge علامت تجاری Glowforge Inc. CORPORATION DELAWARE است.

منابع

xometry.com/resources/sheet/co2-laser-cutter

سلب مسئولیت

محتوای ارائه شده در این صفحه وب صرفا جنبه اطلاع رسانی دارد. DIGIMFG هیچگونه ضمانت یا مسئولیتی، چه به صورت صریح یا ضمنی، در خصوص صحت، کامل بودن یا اعتبار اطلاعات بر عهده نمی گیرد. پارامترهای عملکرد، تلرانس های هندسی، ویژگی‌های طراحی خاص، کیفیت یا نوع مواد، یا فرایندها را نباید نمایانگر آنچه توسط تأمین کنندگان یا تولیدکنندگان شخص ثالث در شبکه DIGIMFG ارائه می‌شود، دانست. خریدارانی که به دنبال دریافت قیمت هستند موظفند تا الزامات فنی ویژه موردنیاز برای قطعات را تعریف کنند. برای کسب اطلاعات بیشتر، لطفاً به شرایط و ضوابط ما مراجعه کنید.

نوشته‌های مشابه

دیدگاهتان را بنویسید

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