برش لیزری

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 ایجاد می‌شود. لیزر صنعتی در صنایع مختلفی مانند صنایع نظامی، ساختمانی، هوافضا، پزشکی، آزمایشگاهی و پژوهشی، ارتباطاتی، فیزیک، شیمی و … کاربرد دارد.

تاریخچه

در سال ۱۹۶۵ اولین دستگاه برش لیزری برای ایجاد سوراخ در قالب‌های الماس استفاده شده‌است. این دستگاه توسط مرکز تحقیقات Western Electric Engineering ساخته شد. در سال۱۹۶۷ بریتانیا در ساخت دستگاه برش لیزری به کمک جت اکسیژن برای برش فلزات پیش‌گام شد. در اوایل سال۱۹۷۰ این تکنولوژی در کاربردهای هوافضا برای برش تیتانیم به‌کار گرفته شد. در همان موقع لیزرهای CO₂ برای برش غیر فلزات مانند:پارچه و … به‌کار گرفته شد؛ چراکه در آن زمان لیزر CO₂ به اندازه کافی برای غلبه بر هدایت حرارتی فلزات قدرت‌مند نبود.
صنایعی  مانند خودروسازی، ابزاردقیق، صنایع نظامی، صنعت چرم و پوشاک، صنایع مهندسی، ساخت و تولید، چوب و دکور ،صنایع سنگ و ... از جمله مواردی هستند که استفاده وسیعی از دستگاه برش لیزر دارند. باتوجه به قطعه نهایی مورد نیاز دستگاه برش لیزر یا دستگاه حکاکی لیزر استفاده می‌شود. دستگاه‌های برش لیزری به دو گروه فلزی و غیر فلزی تقسیم می‌شوند هر دستگاهی با قدرت (وات) و قابلیت‌های مختلفی تولید می‌شود که موارد استفاده آن متفاوت است.

نحوهٔ عملکرد

اشعهٔ لیزر از طریق تحریک مواد مولد لیزر توسط تخلیهٔ الکتریکی یا تابش یک لامپ در یک محفظه بسته تولید می‌شود. با تحریک مادهٔ مولد لیزر پرتو با استفاده از تکه‌های آینه منعکس می‌شود تا انرژی لازم برای تبدیل شدن به یک جریان نور تک‌رنگ منسجم را به دست آورد. آینه یا فیبر نوری معمولاً برای هدایت نور منسجم به لنز دستگاه استفاده می‌شود. این لنز در نقطهٔ کاری دستگاه متمرکز شده‌است. باریک‌ترین قسمت پرتو متمرکز شده قطری کمتر از ۰/۳۲میلی‌متر دارد.
عملکرد دستگاه برش لیزر به این صورت است که ابتدا اشعه لیزری از هد دستگاه بر روی جسمی که قصد برش و یا حکاکی آن را داریم تابیده می‌شود و سپس این پرتوی لیزری با توجه به میزان قدرتی که برای آن تعریف شده‌است قسمت مورد نظر را برش میدهد و یا موجب تصعید آن می‌شود(حکاکی) و در پایان قسمت‌های برش خورده با گاز فشار بالا از روی جسم برداشته شده تا سطح صاف و سیقلی قطعه اصلی باقی بماند.
دستگاه‌های تولید لیزر می‌توانند انواع مختلفی از لیزر را ایجاد نمایند. این لیزرها بااسامی : لیزر گازی، لیزر شیمیایی، لیزر رادیو اکتیو، لیزر جامد شناخته می‌شوند.بیشترین  استفاده در صنعت تنها از دو نوع لیزر گازی و لیزر جامد است. این دو نوع لیزر خود از بخش‌های مختلفی تشکیل شده‌اند به عنوان مثال می‌توان گفت که در بین لیزرهای صنعتی، گازی Co2 بیشترین میزان استفاده را دارد. چرا که از آن برای برش و ایجاد حکاکی بر روی انواع مختلف وسایل اعم از فلزات و غیر فلزات می‌توان استفاده نمود.
  دستگاه‌های لیزر در نوع خاص CO2 و فایبر ساخته می‌شوند که هر یک دارای مزایایی هستند. در لیزر فایبر برخلاف CO2 هیچ‌کدام از قطعات و یا آینه‌های به کار رفته در آن حرکتی نداشته و ثابت اند و به همین دلیل از نظر هزینه کلی بسیار سودمندتر خواهند بود.
دستگاه با تیوب لیزر RECI 100 W  تقریباً برای همه امور مناسب است. تیوب لیزر نصب شده بر روی دستگاه‌ها قابل تعویض و ارتقا می‌باشد.
به شرط آنکه منبع تغذیه دستگاه متناسب یا تیوب انتخاب شود.حتی ممکن است نیاز به تغییر تیوب باشد. توان تولیدی منبع دستگاه در این موارد بسیار مهم است و اینکه
بدانیم چه مقدار توان تولید می‌کند.
نوع دستگاه برش لیزر  و قدرت آن در صنایع مختلف مانند چرم  کیف و کفش و چوب و حکاکی متفاوت است.تیوب لیزر این دستگاه‌ها در توان مختلف تولید و ارائه میگردد. همچنین عمر مفید
این تیوب‌ها در بازار با 3000  ,7000, 10000 ساعت کار ارائه می‌شود. تغییر هد دستگاه یک امکان مناسب برای کارآیی بیشتر دستگاه می‌باشد.با تغییر هد این امکان فراهم می‌شود که
بتوان در راستای محور Z  تغییر ارتفاع داشته باشیم.و یک نکته مهم آن اینست که با تغییر هد دستگاه برش CO2  غیر فلز, می‌توان دستگاه را به یک دستگاه برش لیزر فلزات تبدیل کرد.

مزایای برش لیزری

سهولت در به‌کارگیری، کیفیت و تمیزی (عدم وجود لبه‌های اضافی در قسمت‌های برش خورده) محصول نهایی از مزایای استفاده از برش لیزری به جای برش‌های مکانیکی و سنتی است. از آنجایی که از ابتدای شروع عملیات برش تا پایان کار، پرتو لیزر به صورت مداوم و یکنواخت عمل برش را انجام می‌دهد، دقت کار افزایش می‌یابد. 
احتمال تاب برداشتن ماده در برش لیزر بسیار کم است چون، ناحیهٔ مؤثر حرارتی در این فرایند بسیار کوچک می‌باشد.
برش لیزری به علت دقت بالاتر و مصرف انرژی کمتر در هنگام برش، مزیت بیشتری نسبت به برش پلاسما دارد. با این وجود اغلب دستگاه‌های برش لیزری نمی‌توانند ضخامتی بیشتر از ضخامت برش دستگاه‌های پلاسما را برش دهند. امروزه دستگاه‌های برش لیزری قوی‌تری نیز در حال تولید است تا بتوانند ضخامت‌های بیشتری را برش دهند اما هزینهٔ تمام شدهٔ این دستگاه‌ها بیشتر از دستگاه‌های برش پلاسما است.مهمترین مزیت استفاده از دستگاه‌های لیزر برش فلز سرعت و دقت بالای کار می‌باشد .

تلرانس و پرداخت سطح

برش‌های لیزری جدید دارای دقتی در حدود ۲۵ میکرومتر(۰٫۰۱ میلی‌متر) هستند.
زبری استاندارد سطح (Rz) با ضخامت ورق افزایش می‌یابد اما با قدرت لیزر و سرعت برش کاهش می‌یابد.

مصرف انرژی

مهمترین اشکال دستگاه‌های برش لیزر مصرف زیاد برق آن‌ها است. بازدهی لیزرهای صنعتی چیزی در حدود ۵ تا ۴۵ درصد است. مقدار قدرت مورد نیاز برای برش لیزر در یک کار بخصوص به نوع ماده، ضخامت، روش مورد استفاده و نرخ برش مدنظر، بستگی دارد.

نرخ تولید و برش

حداکثر نرخ برش توسط عواملی چون قدرت لیزر، ضخامت ماده، نوع فرایند مورد استفاده و خواص مواد محدود شده‌است. برای همهٔ مقاصد و اهداف، یک لیزر می‌تواند تا ۳۰ برابر سریع‌تر از یک ارهٔ استاندارد باشد. دستگاه‌های برش CNC با هدایت کامپیوتری و توسط لیزری که از آن‌ها متساطع می‌شود عملیات مختلفی مانند برش لیزری، حک لیزری و … را انجام می‌دهند. این دستگاه‌ها مزایای زیادی دارند، مثلاً سرعت بسیار بالایی دارند و با توجه به هدایت شدن توسط کامپیوتر، خروجی‌های کاملاً یکسانی دارند.