در ماشنهای فایبر برش لیزر فلزات شامل برش لیزر آهن، برش لیزر استیل، برش لیزر لوله و پروفیل و برش لیزری مس و برنج و آلومینیوم پارامترهایی مانند فشار گاز مورد استفاده، قدرت لیزر، سرعت برش، موقعیت فوکوس و پارامترهای برش در شکل و کیفیت برش تاثیرگذار هستند. برای بدست آوردن کیفیت مناسب در برش لیزر فلزات، تنظیم کردن این پارامترها به شکل دقیق و مناسب بسیار مهم و حیاتی می باشد.
اثر فشار گاز موردنیاز برش لیزر
در برش های لیزر فایبر منطقه برش بسیار گرم شده و این گرما باعث انفجاز گاز مورداستفاده برش و همچنین حوضچه برش و حتی احتراق و انفجار سرباره برش خواهد شد. گازهای مورد استفاده در برش لیزر شامل گازهای اکسیژن، هوای فشرده، نیتروژن یا ازت و دیگر گازهای بی اثر هستند. در بسیاری از دستگاههای برش فلزات و غیرفلزات استفاده از هوای فشرده یا گازهای بی اثر باعث جلوگیری از احتراق متریال در حال برش می شود و جلوگیری از احتراق فلز مورد برش مهمترین پارامتر در دستگاههای فایبر می باشند.
برای مثال استفاده از اکسیژن به عنوان گاز موثر در برش لیزر در برخی از فلزات باعث ایجاد اکسیداسیون در سطح فلز شده و این واکنش شیمیایی راندمان برش لیزر در اینگونه فلزات را افزایش می دهد. وقتی فشار گاز در حین برش خیلی زیاد باشد، جریان حرکت ماده خوراکی روی سطح برش فلز و همچنین درون حوضچه برش توانایی تخلیه و از بین بردن مواد مذاب را کاهش می دهد و باعث ایجاد شیار پهن در محل برش و سطح زیر مقطع برش لیزر می گردد. اگر فشار هوای کمکی در جریان برش کم باشد باعث می شود تا تخلیه ماده مذاب از درون حوضچه برش صورت نگیرد و سطح زیرین فلز در حال برش دارای پلیسه می گردد. بنابراین بدست اوردن فشار بهینه گاز برش امری مهم و حیاتی می باشد.
اثر قدرت لیزر
میزان قدرت لیزر در حین برش لیزر فایبر تاثیر بسیار زیادی در کیفیت ناحیه برش خورده دارد. میزان قدرت موردنیاز برای برش بستگی خیلی زیادی به عواملی همچون جنس فلز تحت برش لیزر فلزات و همچنین مکانیسم برش لیزر دارد. برای مثال متریال هایی مانند استیل که دارای خواص انتقال حرارتی بالا، نقطه ذوب بالا و خاصیت انعکاس نور را دارند برای برش داده شدن نیاز به قدرت لیزر بالاتری دارند. بصورت عمومی باید توجه کنیم که هر نوع فلزی برای برش داده شدن با لیزر نیازمند قدرت لیزر مناسب خود می باشد.
کم کردن یا زیاد کردن قدرت لیزر باعث ایجاد پلیسه در زیر سطح فلز و یا فرسودگی و خرابی مقطع برش میشوند و در نهایت کیفیت عملیات برش لیزر را کاهش می دهد. بنایراین دانستن قدرت مناسب برش مهمترین پارامتر موثر در تنظیمات دستگاههای برش لیزر ورق و برش لیزر لوله و پروفیل می باشند.
در مجموع با افزایش توان خروجی، چگالی لیزر برای برش افزایش می یابد که این باعث افزایش شیار برش می گردد. با افزایش پهنای پالس لیزر خروجی، میانگین قدرت خروجی لیزر افزایش می یابد که باعث افزایش توان لیزرهای فایبر می شود. همچنین افزایش فرکانس لیزر باعث پهن شدن شیار برش می شود. اگر این افزایش فرکانس از یک میزان مشخص بالاتر برود برعکس باعث نازکتر شدن شیار برش لیزر می گردد.
اثر سرعت برش لیزر
در پروسه برش لیزری، سرعت برش اثر محسوس و مهمی بر کیفیت برش فلزات دارد. سرعت برش مناسب باعث می شود تا سطح مقطع شکاف برش لیزر تمیز و سطح زیرین کار بدون پلیسه و گدازه باشد. با کاهش سرعت لیزر ما دقیقا میزان تابش اشعه لیزر بر مقطع فلز را افزایش می دهیم که در نهایت باعث ایجاد قدرت بیشتری در برش می شود، بنابراین در برش فلزات با نقطه ذوب های بالاتر یا با ضخامت های بالاتر باید سرعت برش را کاهش دهیم تا نور لیزر زمان بیشتری در مقطع تابش کند و برش بهتری حاصل کند.
با بالا بردن سرعت برش لیزر ما باعث می شویم تا مدت زمان تابش اشعه بر مقطع کمتر شود و این باعث میشود تا ذوب کمتری در مدت زمان پایین تری در مقطع صورت بگیرد. با این روش در فلزات ضعیف تر با ضخامت های پایین تر ما از ایجاد چاله های مذاب پر از سرباره جلوگیری میکنیم که باعث خروجی با کیفیت تری در دستگاهها برش لیزر ورق و برش لیزر لوله و پروفیل می شود.
اثر فوکوس در برش
فاصله فوکوس در دستگاه های برش لیزر به فاصله نقطه تمرکز نور لیزر تا سطح فلز تحت عملیات برش گفته میشود که مستقیما بر تمیزی سطح مقطع شیار برش تاثیر می گذارد. شیب نور لیزر تابیده شده و پهنای آن اثر مستقیمی در کیفیت برش لیزر فلزات دارد. در صورتی که فاصله فوکوس خیلی پایین تر از سطح فلز موردنظر باشد باعث می شود که فلز در نزدیکی سطح کار ذوب شده و برش داده می شود، پس جریان مایع مذاب در پایین سطح قرار دارد که پس از خنک شدن چاله مذاب توسط گاز کمکی باعث می شود تا کف برش بصورت کروی خنک شده و برش کامل توسط لیزر صورت نگیرد. اگر فاصله فوکوس خیلی بالاتر از سطح کار باشد، مواد سطح زیرین براحتی می توانند چاله مذاب را خنک کنند که این باعث ایجاد گدازه در زیر کار می گردد. شکل تیز پلیسه ها در زیر کار از مهمترین دلایل اشتباه در تنظیم فاصله فوکوس می باشد.
بصورت کلی بدانیم که فاصله فوکوس باید روی سطح یا کمی پایین تر از سطح کار باشد، اما دقت کنید متریال های مختلف به فاصله فوکوس های متفاوتی نیاز دارند. زمانی که در حال بریدن آهن ساختمانی با دستگاه لیزر برش آهن هستید فاصله فوکوس باید بالای سطح فلز باشد و در زمان برش لیزر استیل باید فاصله کانونی به میزان نصف ضخامت شیت ورق پایین تر از سطح فلز قرار بگیرد.