| مورد بررسی | نقش گاز کمکی |
|---|---|
| بهبود کیفیت برش | جلوگیری از اکسیداسیون و لبه‌های دندانه‌دار |
| افزایش سرعت | کمک به خروج ذرات مذاب و کاهش مقاومت برش |
| خنک‌کاری | جلوگیری از آسیب به لنز و نازل دستگاه |
| انتخاب نوع گاز | اکسیژن برای سرعت، نیتروژن برای کیفیت، هوا برای اقتصادی بودن |
در کار با دستگاه برش لیزری ، نقش پررنگ گاز کمکی به‌خوبی قابل مشاهده است. اگرچه ممکن است به نظر برسد که تمام فرآیند توسط لیزر انجام می‌شود، اما در واقع این گاز کمکی است که کیفیت نهایی را تضمین می‌کند. طبق گزارش منتشرشده توسط SPIE، گاز کمکی در برش لیزری موجب خروج سریع مواد مذاب از ناحیه برش می‌شود و همین امر افزایش سرعت و جلوگیری از ایجاد لبه‌های ناهموار را به دنبال دارد.در برش فولاد ضدزنگ، استفاده از نیتروژن تفاوت محسوسی در کیفیت سطح ایجاد می‌کند. لبه‌ها صاف و بدون تغییر رنگ باقی می‌مانند. همان‌طور که Laser Institute of America اشاره کرده است، نیتروژن به دلیل خاصیت خنثی بودن، مانع اکسیداسیون و تغییر رنگ در فلزات می‌شود.
در مقابل، هنگام برش سریع فولاد نرم، اکسیژن برتری دارد. واکنش اکسیداسیون موجب آزاد شدن انرژی اضافی در ناحیه برش می‌شود و سرعت فرآیند را افزایش می‌دهد. با این حال، کیفیت لبه در این حالت نسبت به نیتروژن پایین‌تر بوده و برای قطعات تزئینی یا حساس مناسب نیست. این موضوع در تحلیل‌های فنی شرکت Trumpf نیز تأیید شده است؛ جایی که بر انتخاب بین اکسیژن و نیتروژن بر اساس اولویت تولید (کیفیت یا سرعت) تأکید شده است.
در پروژه‌ای دیگر، تست استفاده از هوای فشرده انجام شد. مزیت اصلی آن هزینه پایین بود، اما محدودیت عمده در یکنواختی کیفیت برش مشاهده شد. برای ورق‌های نازک آلومینیوم نتیجه قابل قبول بود، اما در ضخامت‌های بالاتر، خروجی به هیچ‌وجه با نیتروژن قابل مقایسه نبود. طبق مقاله منتشرشده در ScienceDirect، ترکیب ۷۸٪ نیتروژن موجود در هوا کیفیت را به سطح نیتروژن نزدیک می‌کند، اما ۲۱٪ اکسیژن باقی‌مانده همچنان مشکلاتی در لبه‌ها ایجاد می‌کند.
انواع گاز کمکی برش لیزری
با توجه به مواد مختلف برش و ضخامت متفاوت مواد یکسان، گازهای کمکی متفاوتی باید انتخاب شوند. گازهایی که بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از:
- هوا :هوا به طور مستقیم توسط کمپرسور هوا تامین می شود. در مقایسه با سایر گازهای کمکی، مزیت استفاده از ان در دستگاه برش لیزری فیبری این است که سود اقتصادی بالاست و هوا حاوی 20 درصد اکسیژن است که می تواند نقش خاصی در پشتیبانی از احتراق داشته باشد. اما از نظر راندمان برش، به مراتب راندمان از اکسیژن به عنوان گاز کمکی کمتر است.با استفاده از هوا به عنوان گاز کمکی در دستگاه برش لیزری فیبری، پس از برش لایه اکسید روی سطح برش ظاهر می شود.
- نیتروژن:برخی از فلزات هنگام برش از اکسیژن به عنوان گاز کمکی استفاده می کنند و یک لایه اکسید برای محافظت ظاهر می شود، در حالی که برخی از فلزات برای جلوگیری از اکسید شدن نیاز به استفاده از نیتروژن به عنوان گاز کمکی دارند.
- اکسیژن :هنگامی که از اکسیژن به عنوان گاز کمکی استفاده می شود، معمولا هنگام پردازش فولاد کربنی، چون رنگ خود فولاد کربنی نسبتاً تیره است، هنگامی که دستگاه برش لیزری فیبری فولادی با کمک اکسیژن برش داده می شود، سطح قطعه کار اکسید و سیاه می شود.
- آرگون :آرگون یک گاز بی اثر است و وظیفه اصلی آن جلوگیری از اکسیداسیون است. نقطه ضعف آن این است که هزینه آن نسبتاً بالا است.
| نوع گاز | مزایا | معایب | کاربرد اصلی |
|---|---|---|---|
| نیتروژن | کیفیت سطح عالی، بدون اکسیداسیون | هزینه بالا | برش استیل ضدزنگ و آلومینیوم |
| اکسیژن | سرعت بالا، مناسب ضخامت زیاد | لبه اکسیدشده و زبر | فولاد کربنی، کاربردهای صنعتی سنگین |
| هوا | اقتصادی و در دسترس | کیفیت پایین‌تر نسبت به نیتروژن | ورق‌های نازک، پروژه‌های کم‌هزینه |
تفاوت بین اکسیژن و نیتروژن و ارگون به عنوان گاز کمکی در دستگاه برش لیزری فیبری
اکسیژن (O₂)
اکسیژن پرکاربردترین گاز کمکی در برش لیزری فیبری به ویژه در برش فولادهای کربنی و کم آلیاژ است.
-
مکانیسم:
واکنش اکسیداسیون بین اکسیژن و آهن در محل برش، یک فرآیند اگزوترمیک (گرمازا) است که انرژی بیشتری نسبت به انرژی پرتو لیزر آزاد می‌کند. این واکنش باعث افزایش دمای محل برش و تسریع ذوب و برش ماده می‌شود. -
مزایا:
-
افزایش چشمگیر سرعت برش
-
تولید لبه‌های برش با کیفیت مناسب در فولادهای کربنی
-
-
معایب:
-
ایجاد اکسید در لبه برش که ممکن است در برخی کاربردها نامطلوب باشد
-
احتمال آسیب حرارتی به قطعات حساس
-
-
کاربرد توان:
در دستگاه‌های برش لیزری فیبری با توان 1500 تا 6000 وات، استفاده از اکسیژن به‌طور معمول سرعت برش فولادهای نازک را افزایش می‌دهد.
نیتروژن (N₂)
نیتروژن به عنوان گاز کمکی غیرواکنشی (بی‌اثر) در برش فلزات خاص مانند فولاد ضدزنگ و آلومینیوم کاربرد دارد.
-
مکانیسم:
نیتروژن مانع از واکنش اکسیداسیون در محل برش می‌شود و از ایجاد اکسید در لبه‌ها جلوگیری می‌کند. همچنین به عنوان یک گاز محافظ عمل می‌کند و از بازگشت شعله یا گازهای داغ به سمت لنزهای دستگاه جلوگیری می‌کند. -
مزایا:
-
تولید لبه‌های برش بسیار تمیز، بدون اکسید و با کیفیت بالا
-
محافظت از تجهیزات اپتیکی دستگاه
-
مناسب برای برش مواد حساس به اکسیداسیون مانند فولاد ضدزنگ و آلومینیوم
-
-
معایب:
-
سرعت برش معمولاً کمتر از زمانی است که اکسیژن استفاده می‌شود
-
هزینه بالاتر نسبت به اکسیژن
-
هوای فشرده و گازهای بی‌اثر ارگون
هوای فشرده و گازهای بی‌اثر مانند آرگون نیز در برخی موارد به عنوان گاز کمکی استفاده می‌شوند، به خصوص زمانی که هدف حذف ذرات یا خنک‌کاری بدون واکنش شیمیایی است.
-
کاربرد:
-
در برش‌های تخصصی که نیاز به عدم واکنش شیمیایی دارند
-
به عنوان جایگزین اقتصادی‌تر در برخی کاربردها
-
-
معایب:
-
سرعت و کیفیت برش معمولاً کمتر از استفاده از اکسیژن یا نیتروژن است
-
شما عزیزان میتوانید سوالات و نقطه نظرات خود در مورد دستگاه برش لیزری را با مهندسین ما در شرکت nspv در میان بگذارید. برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد گازهای استفاده شده در دستگاه برش لیزری تولید شده توسط شرکت نوین صنعت پرتوگستر وندا یا خرید دستگاه های برش لیزری،تمیزکننده لیزری،جوش لیزری و…با کارشناسان ما تماس بگیرید.