دستورالعملي براي گازهاي كمكي برش ليزر
برش با كمك ليزر يكي از روش‌هاي ايده‌آل براي برش فلزات محسوب ميشود. در فرايند برش ليزر بايد از گازهاي كمكي برش ليزر استفاده كرد. اين گازها نقش بسيار مهمي در ايجاد يك برش با كيفيت مناسب و دقيق ايفا مي‌كنند.
پرتو ليزر يك نوع منبع حرارتي به شمار مي‌آيد و با كمك پرتو ليزر مواد ذوب شده يا مي‌سوزند. چنانچه از گاز كمكي براي دستگاه برش ليزري استفاده نشود، بخش‌هاي ذوب شده قطعه‌كار در محل برش باقي‌مانده و پس از سرد شده دوباره به هم متصل خواهند شد.
گاز كمكي با خارج كردن مذاب فلز از محل دقيقاً جلوي همين امر را مي‌گيرد.
از جمله متداول‌ترين گازهاي كمكي مي‌توان به اكسيژن، نيتروژن، گاز تركيبي و هواي فشرده اشاره كرد. گازهاي ديگري مانند آرگون نيز قبلاً مورد استفاده قرار مي‌گرفتند.
اكسيژن
اكسيژن يكي از مهم‌ترين گازهاي كمكي برش ليزر به شمار مي‌آيد كه علاوه بر عملكرد تخليه ذرات مذاب به جهت افزودن حرارت به فرايند برش نيز مورد استفاده قرار مي‌گيرد. وقتي كه از اكسيژن استفاده ميشود، يك واكنش اكسيداسيون گرمازا رخ مي‌دهد.
واكنش گرمازا بدان معناست كه مقداري انرژي حرارتي يك فرايند شيميايي آزاد ميشود. ليزر همچنانان منبع اصلي گرما است و اكسيژن موجب تقويت اين منبع حرارتي خواهد شد. در طبقه بندي گازهاي كمكي، اكسيژن اهميت بسياري دارد.
گاز اكسيژن براي برش ورق در فرايند‌هاي برش فولادهاي معمولي ولي ضخيم كاربرد دارد. به منظور برش ورق فولادي ضخيم به حرارت بسيار زيادي نياز است.
منبع گرمايي اصلي يعني ليزر با گازهاي خنثي نمي‌توانند چنين حرارت بالايي را ايجاد كند. تنها گزينه مناسب در اين زمينه ليزر با گاز كمكي اكسيژن است.
بر اساس نحوه عملكرد گاز كمكي برش ليزر، يك دستگاه دو هزار واتي براي برش بالاي 3 ميلي‌متر ضخامت نياز به استفاده از اكسيژن دارد؛ اما در يك دستگاه هشت هزار وات حتي تا ضخامت 10 ميلي‌متر نيز استفاده از اكسيژن ضرورت ندارد.
كيفيت برش ليزر در فولاد معمولي با گاز كمكي اكسيژن داراي يك سري مسائل مختص به خود است. در واقع مهم‌ترين مسئله براي ايجاد يك برش مناسب تنضيمات متعادل پارامتر‌هاي مختلف است كه از جمله اين موارد مي‌توان به ميزان فشار اكسيژن، قدرت ليزر، سرعت برش و … اشاره كرد.
استفاده از اكسيژن براي اپراتورهاي كم‌تجربه تا حدودي چالش‌برانگيز خواهد بود، البته امكان آموزش و انتقال تجربه وجود دارد.
نبايد فراموش كنيد كه استفاده از اكسيژن به عنوان يكي از گازهاي كمكي برش ليزر موجب ايجاد يك لايه اكسيد ميشود. با توجه به مشكلاتي كه لايه اكسيد براي برخي عمليات توليدي ديگر ايجاد مي‌كند، اين لايه بايد سريعاً پاكسازي شده و از بين برود.
نيتروژن
از برش با نيتروژن (مناسب ترين گاز كمكي) به عنوان يكي از گازهاي كمكي برش ليزر با نام برش تميز نيز ياد مي‌كنند.
نيتروژن حالتي برعكس اكسيژن دارد و يك گاز خنك‌كننده به شمار مي‌آيد. نيتروژن يك گاز بي‌اثر بوده و قابل اشتعال نيست.
برش با هر گازي از جمله گاز نيتروژن موجب ايجاد يك واكنش گرماگير ميشود. نيتروژن نيز مانند اكسيژن با خروج ذرات مذاب از محل برش از به هم چسبيدن يا جوش خوردن قطعات برش داده شده جلوگيري مي‌كند.
به دليل اينكه نيتروژن واقعاً حرارتي اضافي ايجاد نمي‌كند، كل حرارت موردنياز از طريق پرتو ليزر به دست خواهد آمد؛ به همين دليل ميزان برش رابطه مستقيمي با قدرت دستگاه ليزر مورد نظر دارد.
به‌عنوان‌مثال هرچه دستگاه توان بيش‌تري داشته باشد، امكان برش موادي با ضخامت بالاتر نيز وجود دارد. به طور عمومي در دستگاه‌هايي كه ميزان فشار موردنياز بسيار بالا باشد، بايد به سراغ بررسي نقش گاز كمكي در دستگاه ليزر رفت.
البته فرايند برش با گاز نيتروژن نيز داراي اشكالات خاص خود است. وقتي كه از نيتروژن استفاده مي‌كنيد، ميزان مصرف كلي گاز افزايش مي‌يابد. در واقع ميزان مصرف نيتروژن حدوداً پنج تا ده برابر اكسيژن است.
همين موضوع موجب ميشود تا ميزان هزينه مربوطه با برش نيتروژن به عنوان يك گاز برش ليزر بيش از برش اكسيژن باشد، البته امروزه حتي با توجه به اين هزينه‌هاي عملياتي در بسياري از موارد همه كاربران به سراغ نيتروژن مي‌روند.
گازهاي تركيبي
يكي ديگر از مواردي كه در زمينه گازهاي كمكي برش ليزر بايد به آن اشاره كنيم، گازهاي تركيبي است. در اين سيستم از يك ميكسر به منظور تركيب كردن گاز اكسيژن و گاز نيتروژن استفاده ميشود.
در واقع بخش مهم اين فرايند خريداري ميكسر و تركيب دو گاز مدنظر است. در حال حاضر اين گزينه بيش‌ترين هزينه را در بين كليه روش‌هاي استفاده از گازهاي كمكي به خود اختصاص داده است.
اين هزينه بالا در زمينه خدمات برش ليزر با گاز داراي يك سري مزاياي خاص بوده، به ويژه اگر به دنبال برش آلومينيوم باشيد. گاز تركيبي موجب برش بهتر آلومينيوم ميشود.
در واقع اين نوع برش موجب ايجاد براده و پليسه خاصي بر روي لبه‌هاي آلومينيم نخواهد شد كه واقعاً يك ويژگي فوق‌العاده است. علاوه بر اين، سرعت برش آلومينيوم با استفاده از اين گاز دستگاه برش ليزر ده تا پانزده درصد افزايش مي‌يابد.
امكان خريد گاز تركيب شده در مراكز خاصي نيز وجود دارد، البته اين امر خود موجب افزايش بيشتر هزينه‌ها ميشود.
سيستم‌هاي هواي فشرده يا هواي با فشار بالا
در ابتدا از سيستم‌هاي هواي فشرده به عنوان منبع گازهاي كمكي برش ليزر با استفاده از كمپرسور 150 تا 200 psi كمك گرفته مي‌شد.اين ميزان فشار محدود بود و ظرفيت برش را حد اكثر تا ضخامت 3 ميلي‌متر تقليل مي‌داد.
امروزه استفاده از سيستم‌هاي 400 تا 500 psi مرسوم شده كه ميزان فشار نيتروژن در آن‌ها بسيار بالا است. در اين سيستم‌ها هوا وارد شده و فشرده ميشود تا يك فشار بسيار مناسب ايجاد شود.
شايد در نگاه اول خريد اين سيستم‌هاي گازهاي كمكي برش ليزر كمي گران قيمت به نظر برسد؛ اما نبايد فراموش كنيد كه با سرمايه‌گذاري اوليه مناسب و خريد تكنولوژي بهينه ديگر خيالمان از بابت تهيه چنين گازهايي كاملاً راحت خواهد بود.
در واقع شما سيستم اختصاصي توليد گازهاي كمكي خود را به دست خواهيد آورد. يكي ديگر از مواردي كه موجب افزايش محبوبيت اين موارد شده، كاهش هزينه‌ها پس از خريد است.
وقتي كه اين سيستم را به كار گيريد، ديگر نيازي به بستن يك قرارداد با تأمين‌كنندگان گازهاي كمكي وجود ندارد و هزينه‌هاي بعدي به شدت كاهش خواهد يافت.
با استفاده از اين سيستم‌ها مي‌توان آلومينيوم را نيز برش داد، در واقع اين سيستم‌ها براي برش آلومينيوم عالي هستند.
فولاد ضدزنگ نيز از جمله اقلامي به شمار مي‌آيد كه امكان برش آن با استفاده از سيستم گازهاي كمكي برش ليزر وجود دارد؛ اما ممكن است لبه برش كمي خاكستري رنگ شود.
همه اين موارد به نوع فلز مدنظر شما بستگي دارد.
.