بطور کلی لیزرهای حکاکی و برش را میوان به دو دسته کلی لیزرهای حکاکی و برش فلزات و غیر فلزات تقسیم کرد که در این مقاله به انواع آنها می پردازیم.
لیزرهای حکاکی و برش فلزات چه مدلهایی دارند؟
به طور کلی لیزرهای حکاکی و برش صنعتی از لحاظ نوع کاربرد به دو دسته لیزرهای فلزات و لیزرهای غیر فلزات تقسیم بندی می شوند. از نظر علمی این دسته بندی بخاطر میزان جذب متفاوت اشیاء در طول موجهای مختلف است. اجسام فلزی معمولا پرتو لیزر با طول موج بیشتر از 2 میکرومتر را بازتاب می کنند و جذبی در این طول موجها ندارند. بنابراین لیزرهای موثر بر فلزات طول موجهایی در محدوده 1 میکرومتر یا کمتر دارند.
از نظر علمی لیزرهای صنعتی با توجه به ماده تولید کننده پرتو (به اصطلاح ماده بهره)، به چهار دسته کلی لیزر گازی، لیزر مایع شیمیایی، لیزر حالت جامد و لیزر فیبری تقسیم می شوند. لیزرهای مایع شیمیایی رنگی (Dye laser) نسل قدیم لیزرها بودند که بخاطر مشکل بودن ترکیب غلظت ماده شیمیایی و تثبیت آن برای مدت زمان طولانی امروزه تقریبا منسوخ شده اند.
پرکاربردترین لیزر گازی در صنعت، لیزر CO2 می باشد. این لیزر در طول موج 10.6 میکرومتر کار می کند که فلزات در این طول موج کاملا بازتاب دارند و جذب ندارند. بعلاوه جذب غیرفلزات در این طول موج بیشتر است و این طول موج در توانهای پایین آسیب چندانی به چشم نمی زند. بنابراین اکثر حکاکی و برش لیزر در غیر فلزات توسط آنها انجام می شود. لیزرهای CO2 اکثرا بصورت پیوسته کار میکنند که عامل ایجاد لیزر تخلیه الکتریکی منبع با ولتاژ چند هزار ولت در گاز دی اکسید کربن درون یک محفظه شیشه ای می باشد. لیزرهای CO2 امکان برش و حکاکی غیر فلزات از قبیل : چوب ، MDF ، چرم ، پلکسی ،سنگ مزار ، ادوات موسیقی ، شومینه ، کیف ، کفش ، کابینت و ... را دارند. البته لیزرهای CO2 امکان برش آلیاژهای فلزی مثل استیل نچسب و کامپوزیتهای فلزی را نیز دارند و گاهی بعنوان عامل مشتعل کننده گاز در برشهای خاص گازی فلزات نیز استفاده می شوند.
دسته دیگر لیزرهای صنعتی دارای ماده بهره جامد هستند. دو لیزر معروف این دسته نیودیم یاگ (Nd:YAG) و نیودیوم وانادایت (Nd:YVO4) هستند. در این لیزرها ماده یاگ و وانادایت در واقع کریستال شیشه ای هستند که در توانهای بالا استقامت خوبی در مقابل گرما دارند. در حالی که عمل اصلی جابه جایی الکترونها در ترازهای لیزری ماده بهره نئودیم اتفاق می افتد. در گذشته انرژی به کریستال بهره این لیزرها توسط فلش لامپهای مخصوصی که مشابه لامپ فلش دوربینهای عکاسی هستند،اعمال می شد که هدر رفت انرژی بسیار زیادی داشتند و کیفیت پرتو خروجی برای برش نیز چندان مطلوب نبود. اما امروزه انرژی ماده بهره لیزرهای حالت جامد توسط لیزر دیودها (LD) که مشابه LED هستند، تامین می شوند. این روش جدید تامین انرژی ماده بهره به دمش دیودی () معروف است. تاکنون این تکنولوژی تنها دست اروپا و آمریکا بوده است و کشورهای آسیایی و چین محصول لیزر حالت جامد دمش دیودی ندارند. به تازگی یک شرکت در اصفهان، لیزر حکاکی و برش یاگ دمش دیودی تولید کرده است که تیزی پرتوی بسیار بالایی دارد. پرتو این لیزر به حدی تیز است که میتواند با کمترین تعداد عبور و کمترین پلیسه و کسری کار فلزات و غیر فلزات را برش دهد یا بر روی آنها حکاکی نماید.
لیزرهای حالت جامد وانادایت که تکنولوژی روز آمریکا هستند، 4 برتری نسبت به لیزرهای یاگ دارند.
1. زمان یک پالس آنها بیش از 10 برابر کوتاه تر از لیزرهای یاگ است که موجب میشود که قطعه قبل از گرم شدن و تغییر شکل دادن و تولید پلیسه کردن بریده شود. بعلاوه شدت ضربه پالس نوری برش 10 برابر قوی تر گردد.
2. قطر لکه نوری آنها حدود 10 برابر کوچکتر از یاگ است که باعث می شود نسبت به لیزرهای یاگ بسیار تیز تر و دقیقتر برش دهند.
3. کیفیت پرتو خروجی این لیزرها چند برابر بهتر از یاگ است که باعث میشود که برش تیزتر باشد و پلیسه و کسری کار بشدت کاهش یابد.
4. این نوع لیزرها را میتوان با هوا نیز خنک کرد که نیازی به چیلر و خنک سازی با مایع نداشته باشند.
با افتخار میتوان گفت که لیزر حکاکی و برش وانادایت با دمش لیزر دیود از انتها نیز در ایران و در شرکتی در اصفهان تولید می شود. شرکت لیزر گستر نیز کار الاین لیزری این نوع لیزرها و خدمات آنها در جنوب ایران و استان فارس را بر عهده دارد.
دسته چهارم لیزرهای صنعتی دستگاههای لیزر فایبر هستند که عمل تولید لیزر درون فیبر نوری انجام می گردد. لیزرهای فایبر قابلیت برش و حکاکی فلزات و غیر فلزات از قبیل : نقره، طلا، آلومینیوم، استیل، برنج، تیتانیوم، پلاتین، MDF و پلاستیک را دارند اما بیشتر برای فلزات استفاده می شوند. این نوع لیزرها کیفیت برش و حکاکی پایین تری نسبت به لیزرهای حالت جامد دمش دیودی دارند و در صورت خرابی امکان تعمیر و ارتقاء در ایران ندارند و باید تعویض شوند. لیزرهای فایبر موجود در ایران تماما چینی بوده و بدلیل قیمت بسیار پایین نمونه چینی آنها ارزش ساخت در ایران ندارند.