دستگاه برش لیزر چیست؟
دستگاه برش لیزر (Laser Cutting Machine) یک تجهیز صنعتی پیشرفته است که با استفاده از پرتو لیزر متمرکز، متریالهای مختلف—بهویژه فلزات—را با دقت بالا برش میدهد. این فناوری جایگزین روشهای سنتی مانند پانچ، ارهکاری یا قالبزنی شده و توانسته با ارائه دقت میلیمتری، سرعت بالا و انعطافپذیری در طراحی برشها، تحولی اساسی در خطوط تولید ایجاد کند.
در صنایع امروز، دقت، سرعت و انعطافپذیری، تعیینکننده موفقیت در فرآیندهای تولید هستند. دستگاه برش لیزری فلزات (Fiber Laser Cutting Machine)، پاسخی مهندسیشده به همین نیازهاست. سهند لیزر با تکیه بر سالها تجربه در طراحی و ساخت تجهیزات صنعتی، دستگاههایی را ارائه میدهد که توان برش فلزات را با بالاترین کیفیت و بدون نیاز به مراحل تکمیلی نظیر پرداخت و ماشینکاری نهایی فراهم میکنند.
در این تکنولوژی، پرتو متمرکز لیزر فایبر با دمای بسیار بالا، بدون تماس مستقیم با سطح قطعه، فرآیند برش را انجام میدهد. این روش باعث کاهش سایش مکانیکی، جلوگیری از تنش حرارتی اضافی و حفظ خواص ساختاری فلز میشود.
امکان برش آهن، استیل، آلومینیوم، برنج و مس با ضخامتهای مختلف
توان خروجی متنوع از 3kW تا 60kW مناسب برای تولید سبک تا صنعتی سنگین
کنترل دقیق برش در مسیرهای پیچیده با حداقل تاببرداشتن قطعه
سازگار با خطوط تولید خودکار و قابل ادغام با سیستمهای CNC
کاهش محسوس مصرف انرژی و مواد مصرفی نسبت به روشهای سنتی
پشتیبانی کامل، آموزش اپراتور و خدمات پس از فروش در سراسر کشور
دستگاههای سهند لیزر مناسب صنایعی هستند که به برش انبوه، بدون خطا و با کمترین توقف تولید نیاز دارند: از قطعهسازی و بدنه خودرو تا تجهیزات پزشکی، آسانسور، صنایع تابلوسازی و سازههای فلزی سنگین.
اصول عملکرد دستگاه حکاکی لیزری
برش لیزری فلزات یک فرآیند پیشرفته و غیرتماسی است که در آن از پرتو نوری متمرکز (Laser Beam) برای ذوب، تبخیر یا اکسید کردن ماده استفاده میشود. این فناوری بر پایه اصول فوتوترمال (Photothermal Interaction) و جذب انرژی الکترومغناطیسی توسط سطح فلز عمل میکند.
1. تولید و تقویت پرتو لیزر (Laser Generation)
در دستگاههای فایبر، پرتو لیزر توسط یک منبع لیزر فیبری (Fiber Laser Source) تولید میشود. این پرتو دارای طول موجی بسیار دقیق (معمولاً حدود 1064 نانومتر) است که توسط فیبر نوری تقویت و هدایت میشود.
2. انتقال و هدایت پرتو (Beam Delivery)
پرتو لیزر از طریق فیبر نوری به هد برش (Cutting Head) منتقل میشود. در داخل هد، عدسیهای مخصوص، پرتو را روی نقطهای بسیار کوچک (Focus Point) متمرکز میکنند تا انرژی در آن نقطه به حداکثر برسد.
3. تمرکز حرارت و نفوذ در فلز
وقتی پرتو متمرکز به سطح فلز برخورد میکند، انرژی آن به صورت گرما جذب ماده میشود. در نتیجه، ماده در ناحیه تمرکز به سرعت به نقطه ذوب یا تبخیر میرسد. این پدیده باعث ایجاد یک شکاف بسیار باریک و دقیق (Kerf) در مسیر حرکت لیزر میشود.
اجزای تشکیل دهنده دستگاه حکاکی لیزر
| قطعه | نقش |
|---|---|
| هد برش | تمرکز و هدایت پرتو لیزر روی قطعهکار |
| منبع لیزر | تولید پرتو لیزر با توان مشخص |
| نازل | خروج پرتو لیزر به همراه گاز کمکی |
| لنز فوکوس | متمرکز کردن پرتو لیزر |
| چیلر | خنکسازی منبع لیزر و تجهیزات حساس |
| قطعه | نقش |
|---|---|
| کنترلر | مدیریت حرکت و دستورات برش |
| موتورها و درایورها | حرکت دقیق میز و هد برش در محورهای X، Y و Z |
| سیستم گاز کمکی | تزریق گاز در محل برش |
| بدنه و سازه | پایه و نگهدارنده تمام اجزای دستگاه |
| میز کار | محل قرارگیری قطعهکار در حین برش |
سورس لیزر (Laser Source)
در دستگاههای لیزر فایبر، سورس (مثلاً برندهایی مثل IPG، Raycus یا MAX) پرتو لیزر را از طریق فیبر نوری تولید و به هد برش منتقل میکند. قدرت آن معمولاً از ۱۰۰۰ وات تا ۲۰۰۰۰ وات بسته به نوع کار متغیر است.
کاربرد: انتخاب سورس با توان مناسب، مستقیماً بر ضخامت قابل برش، سرعت کار و کیفیت نهایی تأثیر دارد.
چیلر (Water Chiller)
یک واحد مستقل است که با گردش آب خنک، اجزای حساس مانند سورس لیزر، هد و درایورها را در دمای بهینه نگه میدارد.
کاربرد: افزایش طول عمر دستگاه و جلوگیری از توقف ناگهانی بهدلیل داغ شدن.
هد برش (Laser Cutting Head)
شامل آینهها، لنز متمرکزکننده و نازل خروجی است. هد برش قابلیت تنظیم ارتفاع خودکار دارد و با کمک سنسور فاصلهسنج (capacitive sensor) فاصله بین نازل و قطعهکار را حفظ میکند.
کاربرد: تمرکز دقیق پرتو لیزر روی سطح ماده و ایجاد برش با کیفیت بالا.
لنز (Focusing Lens)
معمولاً درون هد برش قرار دارد و با تغییر فاصله کانونی، تأثیر زیادی بر کیفیت و دقت برش میگذارد.
کاربرد: کاهش قطر پرتو و تمرکز انرژی برای برش ظریف و دقیق.
نازل (Nozzle)
نازل در پایینترین بخش هد برش قرار دارد و گاز کمکی (نیتروژن) از طریق آن به سطح برش دمیده میشود.
کاربرد: خارج کردن مواد مذاب از محل برش، بهبود کیفیت و جلوگیری از اکسید شدن لبهها.
کنترلر (CNC Controller)
سیستم الکترونیکی و نرمافزاری است که نقشهها (معمولاً با فرمت DXF یا PLT) را دریافت کرده و مسیر دقیق برش را برای دستگاه تعریف میکند.
کاربرد: کنترل حرکت محورها، تنظیم توان لیزر، سرعت، و گاز کمکی.
درایور و سروو موتورها (Servo Driver & Motors)
موتورها از نوع سروو (با فیدبک) هستند تا دقت در موقعیتیابی حفظ شود؛ درایورها سیگنال کنترلر را به حرکت فیزیکی تبدیل میکنند.
کاربرد: حرکت نرم و دقیق دستگاه طبق نقشه طراحی شده.
گیربکس و ریلها (Gearbox & Linear Guides)
بسته به طراحی دستگاه، از گیربکسهای دقیق و ریلهای خطی برای حرکت بدون لرزش استفاده میشود.
- کاربرد: تضمین ثبات و تکرارپذیری بالا در خطوط برش.
گاز کمکی (Assist Gas System)
شامل نیتروژن (برای برش استیل با لبه نقرهای)، اکسیژن (برای آهن و افزایش سرعت) و هوای فشرده (برای کاهش هزینه).
کاربرد: افزایش کیفیت برش و دفع مواد مذاب.
گاز کمکی (Assist Gas System)
بسته به طراحی دستگاه، از گیربکسهای دقیق و ریلهای خطی برای حرکت بدون لرزش استفاده میشود.
- کاربرد: تضمین ثبات و تکرارپذیری بالا در خطوط برش.
میز کار (Working Table)
میز کار دستگاه معمولاً از تیغههای فلزی مقاوم در برابر حرارت تشکیل شده که امکان عبور پرتو لیزر و خروج ضایعات را فراهم میکنند. این میزها در برخی مدلها بهصورت دو پلتفرمه (Dual Pallet Table) طراحی شدهاند تا در حین برش، امکان آمادهسازی قطعه بعدی وجود داشته باشد. طراحی میز باید کاملاً تراز، بدون لرزش و متناسب با ابعاد قطعهکار باشد.
ابعاد رایج میز کار:
1.5 × 3 متر ، 2 × 3 متر ، 2 × 4 متر ، 2 × 6 متر
- کاربرد: تثبیت قطعهکار، انتقال ایمن قطعات، افزایش بهرهوری با تعویض سریع متریال، و پشتیبانی از برش در ابعاد صنعتی
کاربرد های دستگاه برش لیزر
صنعت خودروسازی
برش قطعات فلزی و آلومینیومی با دقت بالا
ایجاد طرحهای پیچیده روی قطعات خودرو
برش اجزای مختلف موتور و بدنه
صنعت هوافضا
برش دقیق قطعات فلزی مورد استفاده در هواپیماها
ایجاد سوراخهای دقیق و پیچیده روی قطعات
ساخت قطعات حساس به وزن و دقت بالا
صنعت الکترونیک
برش دقیق قطعات پلاستیکی و فلزی برای دستگاههای الکترونیکی
ساخت مدارهای چاپی و قطعات دقیق الکترونیکی
ایجاد قطعات با طراحیهای دقیق برای موبایلها و لپتاپها
صنعت معماری و طراحی داخلی
برش و حکاکی روی ورقهای فلزی، چوبی و آکریلیک برای طراحی دکوراسیون
ساخت نمای بیرونی ساختمانها با استفاده از مواد مختلف
برش دقیق پنلها برای طراحیهای خاص
صنعت مد و پوشاک
برش پارچهها و انواع مواد نرم با دقت بالا
حکاکی طرحهای خاص روی چرم و پارچه
برش دقیق و سریع الگوها برای تولید پوشاک
صنعت جواهرسازی
برش و حکاکی دقیق روی طلا، نقره و دیگر فلزات گرانبها
ایجاد طرحهای دقیق و پیچیده برای جواهرات
برش دقیق سنگهای قیمتی
صنعت تبلیغات
برش و حکاکی متریالهای تبلیغاتی مانند فلز، چوب، و آکریلیک
ساخت تابلوهای تبلیغاتی با جزئیات پیچیده
طراحی لوازم تبلیغاتی با دقت بالا
صنعت بستهبندی
برش و حکاکی دقیق مقوا، پلاستیک و فلزات برای بستهبندی محصولات
طراحی بستهبندیهای سفارشی و خلاقانه
برش و تولید قطعات بستهبندی با اندازههای دقیق
صنعت هنر و صنایع دستی
برش دقیق و پیچیده چوب، فلز، کاغذ و مواد دیگر برای آثار هنری
حکاکی تصاویر و طرحهای هنری روی متریالهای مختلف
ساخت اشیاء دکوری و هنری با طراحیهای پیچیده
صنعت ساخت و ساز
برش قطعات فلزی برای ساخت سازهها و ساختمانها
ایجاد سوراخهای دقیق و برشهای پیچیده در فلزات سنگین
طراحی و ساخت قالبها و قطعات صنعتی
مزایای کاربرد دستگاه برش لیزری
دقت بسیار بالا: برشهای بسیار دقیق و با حداقل خطا
سرعت بالا: امکان برش سریع و بدون نیاز به زمان انتظار طولانی
قابلیت برش مواد مختلف: از فلزات، چوب، پلاستیک، شیشه، و حتی سنگ
عدم نیاز به ابزارهای مصرفی: برخلاف سایر روشهای برش، دستگاههای لیزری به ابزار مصرفی نیاز ندارند
کیفیت بالا: برشهای تمیز و دقیق با لبههای صاف و بدون نیاز به فرآیندهای اضافی
امکان طراحیهای پیچیده: دستگاههای لیزری قادر به برش طرحها و الگوهای پیچیده و جزیی هستند که با سایر روشها غیرممکن است.
راههای افزایش طول عمر دستگاه برش لیزر
برای افزایش طول عمر دستگاه برش لیزری و کاهش هزینههای نگهداری، باید از روشهای مختلفی برای مراقبت و بهینهسازی استفاده کرد. در ادامه، راهکارهایی برای افزایش عمر دستگاه برش لیزر آورده شده است:
1. نگهداری و تمیزکاری منظم
تمیز کردن لنزها و آینهها: لنز و آینههای دستگاه برش لیزری باید به طور منظم تمیز شوند. آلودگی روی این قطعات میتواند به عملکرد دستگاه آسیب بزند و حتی منجر به کاهش کیفیت برش شود.
تمیز کردن سطح دستگاه: سطح دستگاه و میز کار باید تمیز و بدون ذرات فلزی یا دیگر مواد اضافی باشد تا از آسیب به قطعات حساس جلوگیری شود.
2. کنترل دمای محیط
دستگاههای لیزری به دمای محیط حساس هستند. استفاده از سیستمهای خنککننده مناسب برای تنظیم دما بهویژه در فصول گرم میتواند از افزایش دمای دستگاه جلوگیری کرده و عمر آن را طولانیتر کند.
استفاده از چیلر مناسب برای خنکسازی منبع لیزر و قطعات حساس، از داغ شدن و خرابی دستگاه جلوگیری میکند.
3. تنظیمات بهینه قدرت لیزر
برای جلوگیری از فرسایش بیش از حد قطعات، باید از تنظیمات بهینه قدرت لیزر استفاده کرد. اعمال قدرت لیزر بیشتر از حد نیاز میتواند باعث کاهش عمر منبع لیزر شود.
کاهش توان لیزر در هنگام برش مواد نازکتر و استفاده از سرعت بالاتر میتواند عمر دستگاه را افزایش دهد.
4. بازبینی و کالیبراسیون منظم
انجام کالیبراسیون منظم دستگاه، شامل تنظیمات هد لیزر، آینهها و لنزها، برای اطمینان از دقت عملکرد دستگاه ضروری است.
بررسی دقیق ترمزها، موتورها و درایورها بهطور دورهای به جلوگیری از مشکلات احتمالی کمک میکند.
5. استفاده از گاز کمکی مناسب
استفاده از گاز کمکی با کیفیت (مانند نیتروژن یا اکسیژن) برای افزایش کیفیت برش و جلوگیری از ایجاد دوده و آلودگی در سیستم میتواند به طول عمر دستگاه کمک کند.
6. نظارت بر سیستم خنککننده
سیستمهای خنککننده (چیلر) باید به طور مرتب بررسی شوند و مطمئن شوید که سطح مایع خنککننده به درستی تنظیم است و هیچ گونه نشتی وجود ندارد.
7. بهکارگیری نرمافزار بهینهسازی
استفاده از نرمافزارهای بهینهسازی برای طراحی مسیر برش و کاهش زمان کاری دستگاه میتواند از بار زیاد روی دستگاه جلوگیری کرده و به افزایش عمر آن کمک کند.
8. اجتناب از استفاده مداوم دستگاه
دستگاههای لیزری نباید به طور مداوم و بیوقفه کار کنند. در صورت نیاز به استفاده زیاد، بهتر است دستگاه را به طور دورهای خاموش کنید تا از داغ شدن بیش از حد جلوگیری شود.
9. جلوگیری از آسیب به هد برش
هد برش لیزری یکی از قطعات حساس دستگاه است. برای جلوگیری از آسیب، باید مراقب برخورد قطعات فلزی یا مواد سخت با هد لیزر باشید.
10. نگهداری سیستمهای حرکت
روغنکاری و نگهداری سیستمهای حرکت (موتورها و ریلها) برای جلوگیری از سایش و خرابی ضروری است. استفاده از مواد مناسب برای روغنکاری سیستمهای حرکتی میتواند عملکرد بهتری را تضمین کند.
11. بازرسی و تعمیرات دورهای
انجام بازبینیهای منظم توسط تکنسینهای متخصص برای شناسایی و تعمیر مشکلات احتمالی قبل از تبدیلشدن آنها به خرابیهای بزرگتر میتواند هزینههای نگهداری را کاهش دهد و عمر دستگاه را افزایش دهد.
12. آموزش اپراتورها
آموزش اپراتورها و کاربران دستگاه برش لیزری درباره اصول نگهداری، تنظیمات و استفاده صحیح از دستگاه بسیار مهم است. اپراتورهای آگاه قادر به تشخیص سریع مشکلات احتمالی و جلوگیری از آسیب به دستگاه خواهند بود.
با رعایت این نکات، میتوان طول عمر دستگاه برش لیزری را افزایش داد و از عملکرد بهینه آن در طول زمان اطمینان حاصل کرد.
برای آشنایی بیشتر و خرید
برای آشنایی بیشتر و خرید