برش لیزر چیست و تعریف های آن

تعریف تکنولوژی برش لیزر

برش لیزری فناوری است که در آن از اشعه لیزر برای برش اجسام استفاده می‌شود؛ و نوعاً از این فناوری در زمینه صنعت استفاده می‌شود. برش لیزری توسط استعمال اشعه لیزر از یک خروجی قوی لیزر روی اجسامی که می‌خواهند بریده شوند انجام می‌شود. قسمتی از جسم مورد نظر که بریده می‌شود یا آب می‌شود یا می‌سوزد یا تصعید می‌شود و توسط فشار گاز از روی جسم پاک می‌شود. و سر انجام سطح بریده شده با کیفیت خیلی عالی بریده می‌شود.

لیزر تکنولوژی ای است که توسط تقویب اپتیکی بر پایه تابش گسیل برانگیختگی، (ترجمه فارسی عبارت انگلیسی Light Amplification by Stimulated Emission Radiation), نور تولید می کند. ساده ترین ساختار تولید لیزر شامل دو آینه است که به صورت موازی روبروی هم قرار گرفته اند به گونه ای که یک نوسان ساز را تشکیل می دهند، با ایجاد یک محیط فعال بین آینه که روند تابش و بازتابش بین آن دو را تقویت کند عمل لیزش اتفاق می افتد.

انواع مختلف لیزر

لیزر انواع مختلفی مانند لیزر گازی، لیزر شیمیایی، لیزر رادیواکتیو، لیزر جامد، لیزر فیبری و … دارد، اما در لیزر صنعتی تنها از دو نوع آن یعنی لیزر گازی و جامد استفاده می شود. لیزر های صنعتی جامد و گازی نیز هر کدام به انواع مختلفی تقسیم می شوند، مثلاً در میان انواع لیزر های صنعتی گازی، لیزر صنعتی CO2 بیشترین کاربرد را داشته و از آن برای برش و حکاکی انواع مواد مختلف مانند چوب، پلکسی گلاس، شیشه، پارچه و … استفاده می شود و محبوب ترین لیزر در صنعت است.

لیزر صنعتی جامد نیز بیشتر لیزر یاگ است که برای حکاکی و برش فلزات از آن استفاده می شود.

دستگاه لیزر CNC که از این تکنولوژی استفاده می کنند را می توان به دو بخش دستگاه لیزر فلزات و دستگاه لیزر غیر فلزات تقسیم کرد. این دستگاه ها با هدایت کامپیوتری و توسط لیزری که از آنها متساطع می شود عملیات مختلفی مانند برش لیزری، حک لیزری و … را انجام می دهند.

این دستگاه ها مزایای زیادی دارند، مثلاً سرعت بسیار بالایی دارند و با توجه به هدایت شدن توسط کامپیوتر، خروجی های کاملاً یکسانی دارند. لیزر صنعتی در صنایع مختلفی مانند صنایع نظامی، ساختمانی، هوافضا، پزشکی، آزمایشگاهی و پژوهشی، ارتباطاتی، فیزیک، شیمی و … کاربرد دارد.

برش لیزری چيست

لیزر مخفف عبارت light amplification by stimulated emission of radiation می باشد و به معنای تقویت نور توسط تشعشع تحریک شده است. تاریخچه کشف لیزر به سالهای ۱۹۶۰ برمی‌گردد. اولین بار تولید لیزر از گاز CO۲ در سال ۱۹۶۱ با طول موج ۱۰/۶mm توسط جوان، بِنِت و هیرت (Javan, Bennett, Hereto) صورت گرفت و در سال ۱۹۶۴ لیزر با طول موج ۱/۰۶mm از Nd:YA۶ تولید شد.

از سال ۱۹۶۲ به بعد گزارشهای متعددی در زمینه کاربردهای متالورژیکی لیزر که شامل جوشکاری نیز می‌باشد، موجود است. تا سال ۱۹۷۰ از لیزرهای با توان بالا و پیوسته در جوشکاری استفاده نشد و از لیزرهای پالسی استفاده شد.

مشخصه اصلی در جوشکاری لیزری و اشعه الکترونی توسط Ready در سال ۱۹۷۱ وجود حالت جوشکاری نفوذی یا (سوراخ کلیدی) در تابش لیزر گزارش شده‌است. در واقع ایجاد سوراخ کلید در فلزات، در شدّ‌تهای بالای لیزر (MW/cm3) است و در نتیجه Keyhole نیاز به یک زمان کافی برای ایجاد شدن دارد و نمی‌تواند به آسانی در جوشکاری لیزری پالسی Overlap ایجاد شود.

از سالهای ۷۲ـ۱۹۷۱ به بعد استفاده از لیزرهای CO۲ پیوسته این مسیر را تغییر داد. جوشهایی با نفوذ کامل در مقیاسهای بزرگ فولاد زنگ نزن مانند جوشهای اشعه الکترون در حالت سوراخ کلیدی ایجاد شدند. این تحقیقات در کشورهای ژاپن، آلمان و انگلستان انجام شدند.

پیشرفتهای بعدی در جوشکاری لیزری CO۲ بر بهینه‌سازی بیشتر، منابع لیزر، افزایش کیفیت باریکه لیزر و فهم اندر کنش طراحی اتصال، سرعت جوشکاری، تمرکز اشعه و اثرات پلاسما در جوش‌پذیری متمرکز شد.

مطالعات در این زمینه تا توانهای KW۱۵ـ۱۲ ادامه یافته‌است. جوشکاری با Nd: YA۶ به علّت کم بودن طول موج آن (۱/۰۶mm) و کاهش باز تابش از مواد فلزی استفاده بیشتری نسبت به CO۲ می‌تواند داشته باشد. در سالهای آینده استفاده از لیزرهای دیودی (Diode) پیشرفتهای زیادی را در جوشکاری لیزری ایجاد خواهد کرد.

نوری که توسط لیزر گسیل می گردد در یک سو و بسیار پر انرژی و درخشنده است و قدرت نفوذ بالایی نیز دارد. به طوری که در الماس فرو می رود. امروزه استفاده از این تکنولوژِ در صنعت به عنوان جوش آورنده فلزات و در پزشکی به عنوان چاقوی جراحی بدون درد بسیار متداول است.