وبلاگ

مقایسه فناوری برش لیزر فایبر با لیزر CO2

 

در برش لیزر صنعتی عمدتا دو نوع فناوری وجود دارد: فایبر و CO2. به نظر می رسد که راحت ترین انتخاب، گزینه ای است که سرعت برش بالاتر و کارایی بهتری  داشته باشد اما انتخاب پیچیده تر از آن است که فکر می کنید. برای برش ورق های ضخات متوسط هیچ گزینه ای به غیر از واترجت و پلاسما و هوا گاز وجود ندارد ولی در مورد ورق های با ضخامت متر از ۲۰ میل و فناوری لیزر این طور نیست.

برش لیزر چگونه کار می کنند؟

واژه لیزر (به انگلیسی: Laser) به معنی «تقویت نور به روش گسیل القایی تابش» است.لیزر ابزاری است که نور را به صورت پرتوهای موازی بسیار باریکی که طول موج مشخصی دارند ساطع می‌کنند. این دستگاه از ماده‌ای جمع‌کننده یا فعال کننده نور تشکیل شده که درون محفظه تشدید نور قرار دارد. این ماده پرتو نور را که به وسیله یک منبع انرژی بیرونی (از نوع الکتریسیته یا نور) به وجود آمده، تقویت می‌کند.

نخستین بار طرح اولیه لیزر (میزر) را انیشتین داد. کار لیزر به این‌گونه است که با تابش یک فوتون به یک ذره (اتم یا مولکول یا یون) برانگیخته، یک فوتون دیگر نیز آزاد می‌شود که این دو فوتون با هم، هم فرکانس هستند. با ادامه این روند شمار فوتون‌ها افزایش می‌یابد که می‌توانند باریکه‌ای از فوتون‌ها را به وجود بیاورند.

لیزر از نظر ماهیت هیچ تفاوتی با نور عادی ندارد و خواص فیزیکی لیزر، آن را از نورهای ایجاد شده از دیگر منابع متمایز می‌سازد. از نخستین روزهای تکنولوژی لیزر، به خواص ویژه آن پی برده شد که خود این خواص بستری عظیم برای کاربردهای وسیع این پدیده در علوم گوناگون به ویژه صنعت و پزشکی ایجاد کرده‌است. پیشرفت دانش بدون تکنولوژی لیزر امکان‌پذیر نیست.

لیزر CO2

ماده فعال در این سیستمها یک گاز است که به صورت خالص یا همراه با گازهای دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرند. بعضی از این مواد عبارتنداز: نئون به همراه هلیوم (لیزر هلیم_نئون)، دی‌اکسید کربن به همراه نیتروژن و هلیوم، آرگون، کریپتون، هگزا فلورئید و … . لیزر دی اکسید کربن دارای دو ویژگی منحصر به فرد است که آنها را برای برش صنعتی ایده آل می کند:

اولی: لیزر با طول موج نور ۱۰٫۶ متری است که در نزدیکی مادون قرمز قرار می گیرد و ایده آل برای گرم کردن.

دومین ویژگی مفید، بهره وری بالا، بیش از ۳۰ درصد، استثنایی برای لیزرگازی است. این ترکیبی به قدرت بالا و راندمان گرمایی خوب کمک می کند.

رزوناتور یا تشدید کننده، به همراه دستگاه پمپاژ و خنک کننده ها و تجهیزات انتقال پرتو لیزر از طریق لنزها و همچنین آینه ها همگی در کابین های جداگانه ای قرار می گیرند که ترکیب این فناوری ها می تواند منجر به برش یا جوش لیزری شود.

قدرت ۶ کیلووات با ترکیب گاز دی اکسید کربن در موارد ورقهای فلزی نازک می تواند گزینه ای ایده آل برای برشکاری سریع و تمیز فولاد باشد گرچه قدرت لیزر به تنهایی مهم نیست و فاکتورهای زیادی برای برش انواع آهن و فولاد مهم اند.

لیزر فایبر

این نوع لیزرکارایی خوبی دارد اما در کنار آن حتما باید دستگاه های خنک کننده ای باشند تا نور لیزر به صورت منسجم،با قدرت و بدون محدودیت عملیاتی بتواند به برشکاری یا حتی جوشکاری بپردازد. لیزرهای فایبر از فیبرهای نوری استفاده می کنند که با استفاده از دیودها “پمپ” می شوند تا دستگاه های برش لیزر اجزای بسیار کمتری داشته و بدون مصرف گاز هزینه های عملیاتی را کاهش دهند. آنها همچنین انرژی پمپ شده را به نور لیزر تبدیل می کنند تا دو برابر کارایی لیزر گاز و معمولا از نیمی از قدرت استفاده کنند. طول موج نور که توسط لیزرهای فایبر نیز تولید می شود، کوتاهتر از CO ۲ است ، به طور معمول ۱ um، با قطر کانونی بسیار کوچک، که می تواند گرمای شدید با شدت بالاتر به مقدار بزرگتر از CO ۲ تولید کند. آنها همچنین می توانند بازتاب نور مواد بسیار بازتابنده مانند برنج یا آلومینیوم را کاهش دهند که می تواند به دستگاه CO ۲ آسیب برساند .

کدام نوع بهتر است؟

از منظر کارآیی و سادگی، فایبر به عنوان یک برنده شفاف به نظر می رسد، اما برای ورق فولادی ضخیم (معمولا ۸ تا ۱۲ میلیمتر) قدرت و سرعت CO ۲ هنوز در پیشتاز است، اگر چه گزینه های مثبت و منفی فایبر در مقایسه با کیفیت و سرعت برش تقریبا برابر است. به دلیل تفاوت طول موج و پرتو در بین دو نوع، قدرت اندازه گیری دقیق عملکرد، نسبی نیست.

به عنوان مثال دستگاه لیزر فایبر ۲ کیلو واتی ممکن است در مقایسه با لیزر CO2  ۳ کیلو واتی در فولاد با ضخامت کم بهتر به نظر برسد اما به طور کلی در ورقهای بالای ۱۲ میلیمتر این نوع لیزرها حتما باید با پلاسما و واترجت به چالش کشیده شوند.فناوری لیزر فایبر کمیت های مقیاس پذیر دارد هرچند در مقدار قدرت در بعضی موارد می تواند برابر با لیزر CO2  در شرایط سخت عمل کند. برش فولاد هنوز هم شایع ترین مورد برای فرآیند برش با لیزر است اما هنوز راهی برای کاهش هزینه های پیچیده برش لیزر اندیشیده نشده است.

سایر تکنیک های برشکاری که با لیزر رقابت می کنند عبارتند از: برش هواگاز، پلاسما و واترجت. هر کدام از مزایای خاصی برخوردارند. برای یک محیط برش معمولی برای تولید فولاد ملایم، پلاسما اغلب با لیزر مقایسه می شود در ورق های نازک تر از ۹۰ میل به برشهای لیزر می توان اعتماد کرد اما با افزایش ضخامت پلیت های مورد استفاده مشتری پلاسما گزینه بسیار بهتر و سریعتری است. هرچند که هزینه های برش پلاسما در این موارد فراتر از لیزر است.اگر چه تکنولوژی فایبر به سرعت در حال گسترش به مواد ضخیم تر است. با این حال، جایی که لیزر درخشش دارد، دقت بخشی برش است، عمدتا به دلیل عرض بسیار کوچک خط برش  به لحاظ دقت، لیزرها می توانند سطوح ۰٫۰۰۵ تا نهایتاً ۱۰٫۰ اینچ را به دست آورند، در حالی که پلاسما معمولا دو تا سه برابر این رقم است.

گاز مورد استفاده نیز مهم است، هم برای سرعت و هم برای هزینه. گازهای بی اثر مانند نیتروژن یا هوا به طور عمده برای بیرون راندن مواد مذاب از برش وبه طور کلی چاک دادن نقطه ذوب شده استفاده می شوند. اکسیژن کمک به برش سریع تر برای هر دو فرآیند است، اما محاسبات هزینه را نیز نباید از یاد برد.

سرعت برش لیزر  CO ۲    کم است اما همان طور که گفته شد توانایی برش ورق های ضخیم تر را دارد. نیتروژن می تواند یک مسئله مشابه را نشان دهد که در سطح بسیار نازک از واحد فایبر، نیاز به گاز بیشتری برای برش را دارد. این یک هزینه بزرگ در تولید حجم بالا است و نشان می دهد که چرا انتخاب نوع دستگاه مهم است و شما نباید گول تبلیغات غیر واقعی این محصولات را بخورید. لیزرهای فایبر مصرف انرژی کمتری نسبت به واحدهای CO ۲ دارند ،

در این میان اپراتور دستگاه نیز نکته مهمی است. هزینه حقوق یک اپراتور دستگاه لیزر می تواند تاثیر بسزایی به قیمت تمام شده و اجرت برش لیزر داشته باشد.در اروپا و آسیا، مصرف انرژی به دلایل هزینه و بارگذاری، غالبا مهم تر است.

نتیجه گیری

برای ورق نازک، لیتیم فایبر، فن آوری غالب برای برش با سرعت بالا است، در حالی که در بخش های ضخیمتر، CO ۲ برای کار با کیفیت بالا و با سرعت برش خوب تر ترجیح داده می شود. اگر دقت کافی نیست، پلاسما یک گزینه مناسب برای قطعات ضخیم است، اما لیزرهای فیبر درحال رشد هستند، و میتوانند برای کارهای با تیراژ بالا بهترین گزینه باشند.

بازدید: 50

دیدگاهتان را بنویسید

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