مزایا و معایب دستگاه برش لیزر
دستگاه برش لیزر چیست؟
برش لیزری یک فرآیند حرارتی با کاربردهای فراوان در دنیای تولید صنعتی است. افزایش استفاده از دستگاه‌های برش لیزری لزوم آموزش و دانستن مزایا و معایب دستگاه برش لیزر را الزامی می‌کند. دستگاه‌های برش لیزری قادر به حکاکی و برش سریع ورق های فلزی حتی با پیچیده ترین اشکال هستند و پرداخت‌های باکیفیت را ارائه می‌دهند.
این دستگاه نور ساطع شده از لیزر را در یک پرتو لیزر با چگالی بالا از طریق سیستم مسیر نوری متمرکز می کند. پرتو لیزر سطح قطعه کار را تحت تابش قرار می‌دهد تا قطعه کار به نقطه ذوب یا نقطه جوش برسد و گاز پرفشار کواکسیال با پرتو، فلز مذاب یا تبخیر شده را از بین می‌برد. با حرکت موقعیت نسبی تیر و قطعه کار، مواد در نهایت یک شکاف تشکیل می‌دهند تا به هدف برش برسند.
انواع دستگاه برش لیزر
با توجه به لیزرهای مختلف، می توان آن را به: دستگاه برش لیزر CO2، دستگاه برش لیزر YAG و دستگاه برش لیزر فایبر تقسیم کرد.
از نظر قدرت، می توان آن را به: دستگاه برش لیزر فیبر با توان بالا، متوسط ??و کم تقسیم کرد.
با توجه به مواد برش، می توان آن را به: دستگاه برش لیزری فلزی و غیر فلزی تقسیم کرد.
با توجه به ابعاد پردازش، می توان آن را به: دستگاه های برش لیزری دو بعدی و سه بعدی تقسیم کرد.
مزایای دستگاه برش لیزری
در مقایسه با سایر انواع برش، برش لیزری مزایای زیادی دارد. این موارد عبارتند از:
- دقت و دقت برش بالاتر
- لبه های با کیفیت بالاتر
- عرض برش باریک
- منطقه تحت تاثیر حرارت کوچکتر و تغییر شکل مواد کمتر
- کاهش آلودگی مواد و ضایعات
- کاهش هزینه های نگهداری
- ایمنی عملیاتی بالاتر
در مقایسه با دستگاه‌های برش سنتی، دستگاه‌های برش لیزری می‌توانند طرح‌های مختلف را با دقت و دقت بالاتر برش دهند. از آنجایی که دستگاه‌های برش لیزر را می‌توان به طور کامل توسط CNC کنترل کرد، آنها می‌توانند به طور مکرر و پیوسته قطعات پیچیده با تلرانس بالا تولید کنند. برش لیزری همچنین می‌تواند برش‌ها و لبه‌های با کیفیت بالا را ایجاد کند، معمولاً بدون تمیز کردن، پردازش یا تکمیل بیشتر، در نتیجه نیاز به سایر فرآیندهای تکمیل را کاهش می‌دهد.
سایر مزایا
ماهیت غیر تماسی فرآیند برش لیزری همچنین خطر تغییر شکل مکانیکی را به خصوص برای مواد انعطاف پذیر یا نازک کاهش می‌دهد و خطر آلودگی مواد را کاهش می‌دهد. به دلیل تحمل کمتر، عرض برش باریکتر، نواحی تحت تأثیر حرارت کوچکتر و تغییر شکلهای کوچکتر مواد، طراحی قطعات برش لیزری را می‌توان نزدیکتر به هم بر روی مواد مرتب کرد. این طراحی فشرده میزان هدر رفت مواد را کاهش می‌دهد و در نتیجه هزینه‌های مواد را در طول زمان کاهش می‌دهد.
اگرچه سرمایه گذاری اولیه تجهیزات برش لیزری معمولاً بیشتر از سایر فرآیندهای برش است ولی هزینه‌های عملیاتی و نگهداری نسبتاً کم است. دستگاه‌های برش لیزری می‌توانند چندین عملیات و کاربرد را بدون نیاز به خرید یا جایگزینی ابزارهای جداگانه و سفارشی انجام دهند. این ویژگی برش لیزری نه تنها هزینه کل تجهیزات را کاهش می‌دهد، بلکه زمان تحویل بین فرآیندها و برنامه های مختلف را نیز کاهش می دهد.
علاوه بر این، از آنجایی که برش لیزری یک فرآیند غیر تماسی است، در مقایسه با فرآیندهای برش تماسی (مانند برش مکانیکی یا برش با قالب چرخشی)، اجزای لیزر خستگی کمتری دارند و بنابراین عمر مفید بیشتری دارند. همراه با جایگزینی نسبتا ارزان اجزای لیزر، دوام اجزای لیزر بیشتر هزینه کل تجهیزات را کاهش می دهد.
از دیگر مزایای برش لیزری می‌توان به کاهش خطر آسیب اپراتور و ایجاد یک محیط عملیاتی ساکت‌تر اشاره کرد. فرآیند برش لیزری به سختی از اجزای مکانیکی استفاده می‌کند و در داخل محفظه رخ می دهد، بنابراین خطر آسیب اپراتور کم است. از آنجایی که در طول فرآیند برش لیزری نویز کمتری تولید می‌شود، محیط کار کلی نیز بهبود یافته است.
معایب دستگاه برش لیزری
اگرچه برش لیزری مزایایی نسبت به سایر اشکال برش دارد، اما این فرآیند دارای محدودیت هایی نیز می باشد، از جمله:
- محدوده مواد قابل اجرا
- بهره وری ناسازگار
- سخت شدن فلز
- مصرف انرژی و توان بالاتر
- هزینه تجهیزات بالاتر
همانطور که قبلا ذکر شد، برش لیزری برای انواع فلزات و غیر فلزات مناسب است. با این حال، مواد در حال برش و خواص آن معمولاً کاربرد مکانیزم‌های برش خاص، گازهای کمکی و انواع لیزر را محدود می کند. علاوه بر این، ضخامت مواد نقش مهمی در تعیین قدرت لیزر بهینه، فشار گاز کمکی و موقعیت فوکوس برای کاربردهای برش لیزری دارد. مواد مختلف یا ضخامت‌های مختلف در یک ماده واحد نیز نیاز به تنظیم سرعت و عمق برش در کل فرآیند برش دارند. این تنظیمات باعث ایجاد ناهماهنگی زمان تولید و افزایش زمان چرخش به خصوص در تولید انبوه می‌شود.
سایر معایب
یکی از مزیت‌های برش لیزری این است که برش‌هایی با کیفیت بالا ایجاد می کند که معمولاً نیازی به تمیز کردن، پردازش یا تکمیل ثانویه ندارند. اگرچه این از برخی جهات سودمند است، اما سخت شدن نهایی لبه های برش لیزری می‌تواند برای برخی از کاربردها مشکل ساز باشد. به عنوان مثال، قطعاتی که نیاز به مراحل بیشتری دارند (مانند پوشش‌های پودری یا رنگ‌ها) باید پس از فرآیند برش لیزری قبل از دریافت پوشش‌ها یا رنگ‌های لازم، عملیات سطحی شوند. افزودن این مرحله زمان چرخش و هزینه کل پردازش را افزایش می دهد.
محدودیت‌های مواد
اگرچه برش لیزری می‌تواند هزینه‌های تعمیر و نگهداری و هزینه‌های مواد را در طول زمان کاهش دهد، برای کاربردهای تولیدی خاص، ممکن است استفاده از سایر فرآیندهای برش مقرون به صرفه تر باشد. به عنوان مثال، اگرچه مواد فلزی و غیرفلزی را می توان با لیزر برش داد، پلاستیک های برش لیزری گازهای بالقوه مضر و سمی را آزاد می‌کنند. این گازهای گلخانه‌ای به تجهیزات کنترل آلودگی هوا نیاز دارند و در نتیجه هزینه تجهیزات لازم را افزایش می دهند. مواد بازتابنده در صورت عدم استفاده صحیح می توانند به سیستم لیزر آسیب بزنند. برخی از مواد مانند PVC به دلیل انتشار دود سمی نباید با لیزر برش داده شوند.
برش لیزری برای همه مواد مناسب نیست. برخی از فلزات مانند مس و آلومینیوم که بازتابی بالایی دارند، می توانند به طور موثر برش چالش برانگیز باشند. مس و آلومینیوم را می‌توان به طور موثر با لیزرهای فایبر مدرن برش داد، اگرچه آنها به قدرت بالاتر و تکنیک های خاصی نیاز دارند. علاوه بر این، محدودیت‌هایی در ضخامت مواد قابل برش وجود دارد. به طور معمول، برش لیزری برای مواد نازک‌تر کارآمدتر است و برش مواد بسیار ضخیم می‌تواند آهسته و کمتر موثر باشد.
هزینه اولیه بالا
برای تولیدکنندگان و تعمیرگاه ها، اگرچه هزینه تعویض و نگهداری قطعات نسبتاً کم است، سرمایه گذاری اولیه در تجهیزات برش لیزری اغلب در مقایسه با فرآیندهای برش سنتی بیشتر است. علاوه بر این، تجهیزات برش لیزری معمولاً نسبت به سایر فرآیندهای برش انرژی و انرژی بیشتری مصرف می کنند و در نتیجه هزینه‌های عملیاتی بیشتر می‌شود. به طور کلی، تجهیزات اولیه و هزینه‌های عملیاتی بالا ممکن است برش لیزری را برای عملیات‌های کم هزینه نامناسب کند.
برش‌های لیزری با کیفیت بالا، به ویژه آنهایی که ویژگی های پیشرفته و قدرت بالاتری دارند، می توانند گران باشند. این هزینه می تواند مانعی برای کسب و کارهای کوچک یا کسانی که بودجه محدودی دارند باشد. در حالی که سرمایه گذاری اولیه زیاد است، باید مقرون به صرفه بودن بلندمدت در نظر گرفته شود. برای تولید با حجم بالا، کارایی برش لیزری می‌تواند هزینه‌های اولیه را در طول زمان جبران کند.