• 7533 682 912 (98+)
  • قزوین شهرصنعتی البرز حکمت۴ مجتمع شهید بهشتی

تکنولوژی برش لیزر فایبر فلزات

تکنولوژی برش لیزر فایبر فلزات

بررسی انواع تکنولوژی‌های برش لیزر فلزات با تمرکز بر دستگاه‌های برش لیزر فایبر

مقدمه

برش لیزر یکی از مهم‌ترین فناوری‌های تولید در صنایع فلزی است که با استفاده از پرتوی متمرکز نور، امکان برش دقیق انواع فلزات را فراهم می‌کند. در سال‌های اخیر، پیشرفت منابع لیزر باعث شده است دستگاه‌های برش لیزر فایبر (Fiber Laser) به انتخاب اول صنایع فلزی تبدیل شوند و تا حد زیادی جایگزین لیزرهای CO₂ و YAG شوند.


انواع تکنولوژی‌های برش لیزر فلزات

امروزه چهار تکنولوژی اصلی در برش لیزری فلزات استفاده می‌شود:

  1. لیزر CO₂
  2. لیزر Fiber
  3. لیزر Nd:YAG
  4. لیزر Disk

1- لیزر CO₂

Image
Image
Image
Image

نحوه عملکرد

در این فناوری، گاز CO₂ با تحریک الکتریکی تولید پرتو لیزر با طول موج 10.6 میکرون می‌کند. انرژی لیزر توسط آینه‌ها به هد برش منتقل می‌شود.

مزایا

  • کیفیت مناسب برش
  • مناسب برای فلزات نازک
  • مناسب برای چوب، MDF، پلکسی و پلاستیک
  • فناوری شناخته شده

معایب

  • مصرف برق بالا
  • راندمان پایین (حدود ۱۰ تا ۱۵ درصد)
  • هزینه تعمیرات زیاد
  • نیاز به تنظیم مرتب آینه‌ها
  • سرعت پایین‌تر نسبت به فایبر

کاربردها

  • صنایع چوب
  • تبلیغات
  • برش استیل نازک
  • پلکسی و پلاستیک

2- لیزر Fiber (فایبر)

Image
Image
Image
Image
Image
Image
Image

نحوه عملکرد

در این تکنولوژی، نور توسط دیودهای لیزری تولید شده و وارد فیبر نوری دوپ شده با یون اربیوم یا ایتربیوم می‌شود. انرژی درون فیبر تقویت شده و مستقیماً به هد برش منتقل می‌شود.

در این سیستم دیگر خبری از آینه‌های بزرگ نیست و انتقال انرژی توسط فیبر نوری انجام می‌شود.


مزایا

سرعت بسیار بالا

در ورق‌های نازک تا چند برابر سریع‌تر از CO₂ است.


مصرف برق کم

راندمان:

  • CO₂ : حدود ۱۰٪
  • Fiber : حدود ۳۵ تا ۵۰٪

در نتیجه مصرف برق تقریباً نصف تا یک‌سوم خواهد بود.


کیفیت برش بسیار بالا

  • لبه صاف
  • پلیسه کمتر
  • دقت بالا
  • تلرانس بسیار کم

هزینه نگهداری پایین

به دلیل:

  • نداشتن آینه
  • نداشتن تیوب گازی
  • قطعات متحرک کمتر

هزینه سرویس بسیار پایین‌تر است.


طول عمر بالا

منبع فایبر معمولاً:

حدود

100,000 ساعت

عمر مفید دارد.


معایب

  • قیمت خرید اولیه بیشتر
  • برش مواد غیرفلزی مانند چوب و پلکسی مناسب نیست.
  • قطعات اپتیکی بسیار حساس هستند.

3- لیزر Nd:YAG

Image
Image
Image
Image
Image

یکی از نسل‌های قدیمی لیزر صنعتی است.

مزایا

  • مناسب حکاکی
  • امکان کار پالسی

معایب

  • راندمان پایین
  • هزینه تعمیر بالا
  • سرعت کمتر

امروزه تقریباً جای خود را به فایبر داده است.


4- Disk Laser

Image
Image
Image
Image
Image
Image

این تکنولوژی توسط شرکت TRUMPF توسعه یافته است.

مزایا:

  • کیفیت پرتو بسیار بالا
  • مناسب ضخامت‌های زیاد
  • پایداری فوق‌العاده

عیب:

قیمت بسیار بالا


مقایسه کلی تکنولوژی‌ها

ویژگیFiberCO₂YAGDisk
سرعت⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐
دقت⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐⭐
مصرف برقبسیار کمزیادزیادکم
هزینه تعمیرکمزیادزیادمتوسط
قیمت دستگاهزیادمتوسطمتوسطبسیار زیاد
مناسب فلزاتعالیخوبخوبعالی
مناسب غیرفلزاتضعیفعالیضعیفضعیف

مقایسه هزینه بهره‌برداری

فرض کنیم روزانه ۸ ساعت کار انجام شود.

موردFiberCO₂
مصرف برقکمزیاد
هزینه قطعات مصرفیکمزیاد
سرویس دوره‌ایکمزیاد
توقف دستگاهکمبیشتر
هزینه هر متر برشکمتربیشتر

در کارخانه‌هایی که تولید انبوه دارند، اختلاف هزینه بهره‌برداری سالانه می‌تواند بسیار قابل توجه باشد.


مقایسه سرعت برش

برای فولاد کربنی ۱ میلی‌متر:

  • Fiber: حدود ۳۰ تا ۶۰ متر در دقیقه (بسته به توان و تنظیمات)
  • CO₂: حدود ۱۰ تا ۲۰ متر در دقیقه

در ضخامت‌های بالا اختلاف سرعت کمتر می‌شود، اما فایبر همچنان معمولاً عملکرد بهتری دارد.


کیفیت لبه برش

Fiber

  • لبه براق
  • عمود بودن مناسب
  • پلیسه بسیار کم
  • نیاز کمتر به پرداخت

CO₂

  • کیفیت خوب
  • در برخی ضخامت‌ها پلیسه بیشتر

گازهای کمکی

دستگاه‌های فایبر معمولاً از این گازها استفاده می‌کنند:

  • اکسیژن (برش فولاد کربنی)
  • نیتروژن (استیل و آلومینیوم بدون اکسید شدن)
  • هوای فشرده (کاهش هزینه تولید)

توان‌های رایج دستگاه‌های فایبر

توانکاربرد
1.5 kWورق نازک
3 kWکارگاه عمومی
6 kWتولید صنعتی
12 kWتولید سنگین
20 تا 60 kWصنایع بزرگ

کاربردهای دستگاه برش لیزر فایبر

Image
Image
Image
Image
Image
Image
Image

از مهم‌ترین کاربردها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • ساخت قطعات ماشین‌آلات صنعتی
  • صنایع خودروسازی
  • تجهیزات پزشکی
  • تابلوهای برق
  • کابینت‌های فلزی
  • آسانسور
  • تجهیزات آشپزخانه صنعتی
  • سازه‌های فلزی
  • صنایع نفت و گاز
  • تجهیزات کشاورزی
  • قطعات دکوراتیو فلزی
  • تولید تابلوهای تزئینی و معماری
  • قفسه‌ها و استندهای فروشگاهی
  • قطعات تهویه و کانال‌سازی
  • بدنه دستگاه‌های صنعتی

نمونه قطعات قابل تولید

  • شاسی ماشین‌آلات
  • براکت‌ها
  • فلنج‌ها
  • صفحات نصب
  • تابلوهای برق
  • قطعات دکوراتیو
  • حفاظ‌های فلزی
  • قطعات آسانسور
  • قطعات استیل صنایع غذایی
  • بدنه دستگاه‌ها
  • قطعات دقیق با سوراخ‌کاری و اشکال پیچیده

جمع‌بندی

در حال حاضر، لیزر فایبر به دلیل سرعت بالا، کیفیت برش ممتاز، مصرف انرژی پایین، هزینه نگهداری کم و قابلیت برش طیف وسیعی از فلزات، به استاندارد اصلی صنعت برش فلزات تبدیل شده است. اگرچه سرمایه‌گذاری اولیه برای خرید دستگاه‌های فایبر بیشتر از برخی فناوری‌های قدیمی است، اما در تولید مستمر این هزینه از طریق کاهش مصرف انرژی، افزایش سرعت تولید و کاهش هزینه‌های تعمیر و نگهداری جبران می‌شود. به همین دلیل، برای بیشتر واحدهای صنعتی و کارگاه‌های مدرن، انتخاب دستگاه برش لیزر فایبر از نظر اقتصادی و فنی مقرون‌به‌صرفه‌ترین گزینه به شمار می‌آید.