برای برش فلزات از روش های گوناگونی مانند برش لیزری، برش واترجت، هوابرش، برش پلاسما، برش با تیغه های برش و … می توان استفاده کرد. برش لیزری در مواردی کاربرد دارد که کاربر بخواهد فلزات با ضخامت کم (معمولاً کمتر از 8 میلی متر) را برش بزند و نیز زمانی که تلورانس مورد نظر پایین است یا به عبارتی دقت برش بالا باشد. البته دستگاه های لیزری وجود دارند که قادر به برش فولاد تا چند سانت نیز هستند، اما به دلیل هزینه خرید زیاد و مصرف برق بالا، استفاده از آنها مرسوم نیست.
معرفی روشهای مختلف برش فلزات
روشهای قدیمی برش فلزات شامل فرزکاری، تراشکاری، برش هواگاز، برش پلاسما، برش واترجت و برش گیوتین است. ضخامت برش در تمامی این روشها از 1 میلیمتر تا 200mm متغیر است. اما در مقابل روش مدرن برش لیزر قرار دارند که به دلیل دقت برش میکرومتری (هزار برابر دقیقتر از روشهای قدیمی) و صرفه جویی در وقت و هزینه و همچنین کیفیت بالاتر در برش امروزه برای برش فلزات در اکثر موارد استفاده می گردد. در زیر بطور مختصر روشهای برش فلزان را شرح داده و جایگاه برش لیزر بیان می شود.
فرزکاری: این روش یکی از روشهای قدیمی برش فلزات است.
تراشکاری: در تراشکاری برش قطعه به صورت دورانی انجام میشود و قابلیت تولید اشکال مختلف از جمله شکل‌های مخروطی با تغییر وضعیت دستگاه را داراست.
سنگ زنی: در این روش از سایش بوسیله سنگ جهت برداشتن ماده از سطح فلز استفاده میشود و به طور کلی برای تولید سطح‌هایی با کیفیت بالا کاربرد دارد و میزان ضخامتی که از روی قطعه برداشته میشود، کم است.
سمباده زنی: این روش نیز همانند سنگ زنی از سایش استفاده می‌کند با این تفاوت که میزان بار برداشته شده از روی قطعه، از سنگ زنی بسیار کمتر است.
رزوه زنی: روش های مختلفی برای تولید پیچ و مهره و رزوه زنی وجود دارد که میتوان از استفاده از قلاویز و حدیده، استفاده از دستگاه های فرز یا تراش، رولینگ و فرمینگ نام برد.
اما در مقابل روشهای مدرن قرار دارند که به دلیل صرفه جویی در وقت و هزینه و همچنین کیفیت بالاتر در برش نسبت به روشهای سنتی برش فلزات کاربرد بیشتری دارند. روش های متداول‌تر عبارتنداز:
برش هواگاز: برش هواگاز برای برش آهن و فولاد مورد استفاده قرار می‌گیرد و قدمت بالایی دارد. این روش به دلیل تولید لبه های تمیز و دقیق، بسیار مناسب است. به طور معمول این روش برای ضخامت های 10 تا 2000 میلی متر کاربرد دارد ولی با استفاده از یک سری روش ها می تواند برای ضخامت های 6 تا 300 میلی متر نیز مورد استفاده قرار گیرد.
برش پلاسما: این روش به دلیل اینکه تنوع بالایی در قیمت و انجام کار دارد در بسیاری از کارها کاربرد دارد و نسبت به روش هواگاز سرعت بالاتری داشته و در بازه 1 میلی متر تا 30 میلی متر می تواند برای برش فلزات استفاده شود که با استفاده از یونیت های خاص می توان این بازه را بین 0.5 میلی متر تا 160 میلی متر افزایش داد.
برش لیزر: برش لیزر به عنوان یکی روش ها مدرن در بازه 10 تا 25 میلی متر مورد استفاده قرار می‌گیرد. لیزر در برش فلزات دارای دقت و کیفیت بالایی است. همچنین استفاده از این روش بسیار آسان می‌باشد و حتی بدون اپراتور نیز میتوان کار برش را انجام داد. لیزر در ضخامت های پایین دارای سرعت بالایی بوده ولی سرعت آن در ضخامت های بالا به شدت کاهش می‌یابد. برای برش فلزات مختلف از انواع لیزرهای مختلف استفاده میشود.
برش واترجت: در برش واترجت با استفاده از فشار آب فلزات را بسیار دقیق برش می دهند. کیفیت لبه ها در این روش حتی از برش لیزر فلزات هم بهتر است، زیرا هیچ تنش گرمایی برای فلز ایجاد نمی کند. این روش برای هر نوع فلزی با هر ضخامتی کاربرد دارد.
برش ورق با گیوتین: از روشهای سریع و بهینه برای برش ورق های فلزی میتوان از برش ورق با گیوتین نام برد. در این روش، برش بسیار تمیز و چهارگوش انجام میشود. این دستگاه با زاویه و فشار مناسبی، برش را ایجاد می کند و مجهز به CNC بوده که برای کنترل فعالیت دستگاه با تنظیم فاصله تیغه‌ها و تنظیم جریان برای انواع ورق ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
مزیت های برش لیزری نسبت به روش های سنتی
- سرعت پالس لیزر در برش لیزری حدود 100 نانو ثانیه (یک میلیون بار سریعتر از 0.1 ثانیه) می باشد. در این سرعت قطعه قبل از گرم شدن و تغییر شکل بریده میشود؛ در نتیجه در برش لیزر هیچ گونه سوختگی بر روی سطح کار و پلیسه پشت کار مشاهده نخواهد شد و خواص مكانيكي و فيزيكی متریال مورد استفاده حفظ می گردد.
- دستگاه ليزر هنگام برش هیچگونه تماسی با سطح ندارد و فشار فیزیکی به قطعه اعمال بنابراین له شدی در لبه های قطعات نخواهیم داشت.
- با توجه به توان بالای منبع تولیدکننده ليزر دستگاه هاي ليزر سرعت بالایی براي برش ليزری قطعات دارند.
- سطح مقطع لکه نوری برش لیزر بین 30 تا 100 میکرومتر است. این موضوع باعث میشود که دقت برش لیزر حداقل هزار برابر بیشتر از روشهای سنتی باشد و دستگاه لیزر بتواند سوراخها و برشهایی به ابعاد 50 میکرومتر ایجاد کند که البته این دقت برحسب ضخامت قطعه متفاوت می باشد.
پرتو لیزر برش با دستگاه CNC بر روی سطح برش تابیده می شود که بصورت دیجیتای و بدون دخالت دست توسط کامپیوتر طرح بر روی جسم بریده می شود. از مزایای استفاده دستگاه های برش لیزر CNC (سی ان سی) میتوان موارد زیر را نام برد.
- دقت بسیار بالا در برش بدون ایجاد پلیسه تا 0.1 میلیمتر
- در تكنولوژی برش ليزر فلزات، طرح های پيچيده و نقشه های دو بعدی و هر نقشه طراحی شده توسط ابزاری مثل اتوکد و... به راحتی قابل پیاده سازی می باشند.
- در برش لیزر شما نیازی به شیوه های سنتی (قالبسازی و پرسکاری) ندارید و قطعات بعد از برش لیزر CNC نیاز به ماشین کاری مجدد نیست.
- ایجاد هر نوع شکل دلخواه و پیچیده در قطعه بر اساس خواست مشتری بدون محدودیت
- صافی سطح بالا
- عدم وجود تمرکز تنش
- عدم سوختگی ناشی از برش
- ضایعات کم متریال
بنابراین میتوان گفت که لیزر های برش با توجه به دقت میکروکتری و عدم ایجاد سوختگی و تنش در جسم در صنایع مختلفی مانند صنایع نظامی، ساختمانی، هوافضا، پزشکی، آزمایشگاهی و پژوهشی، ارتباطاتی، فیزیک، شیمی و … کاربرد فراوانی دارند.