برش لیزر از دهه ۶۰ قرن ۱۹ میلادی وجود داشته است اما اکنون به دلیل رشد روزافزون استفاده در فرآیندهای صنعتی، جزو فناوری های سرشناس در حوزه صنایع برش قطعات فلزی است. این فرایند غیر تماسی از یک پرتوی ثابت نور برای ایجاد گرما و فشار استفاده می‌کند و سپس با حرکت سر برش روی سطح مواد، فلزات مختلف را با دقت تغییر شکل می‌دهد و در اصطلاح برش می‌زند. برش لیزر فلزات، عملیات کات کردن اشکال بسیار پیچیده و سوراخ های کوچک را به راحتی ممکن می‌سازد.

فناوری برش لیزر فلزات بسته به درجه سختی قطعه زیر کار، ماده اصلی مورد استفاده برای تولید پرتوی لیزر و انجام مجموعه‌ای از عملکردها از جمله برش، حفاری و حکاکی را ارائه می‌دهد. برش لیزری یکی از اصلی ترین مراحل ساخت قطعات ورقی فلز است.

هر پرتو لیزر طول موج مداومی را ارائه می‌دهد که استفاده از آن ها می‌تواند اهداف مختلفی را در برگیرد. ۳ نوع برش لیزر اصلی وجود دارد: co2 (لیزرهای گازی)، لیزرهای فیبر و لیزر با پرتو Nd: YAG یا Nd: YVO (لیزرهای کریستال وانادات). هر یک از دستگاه ها برای تحریک پرتو و انجام عملیات برش لیزر، یا به صورت الکتریکی با مخلوط گاز یا عبور از دیودهای فیزیکی استفاده می‌کنند.

برش لیزر فلزات با گاز co2

لیزر co2 جریان برق را از طریق یک لوله پر از مخلوط گاز هدایت می‌کند و پرتوهای نوری تولید می‌نماید. لوله ها حاوی آینه در هر دو انتهای آن هستند. یکی از آینه ها کاملاً بازتابنده است و دیگری جزئی است و مقداری از نور را از خود عبور می‌دهد. مخلوط گاز معمولاً دی اکسید کربن، نیتروژن، هیدروژن و هلیوم است. لیزرهای co2 در محدوده مادون قرمز، نور نامرئی تولید می‌کنند.

لیزرهای co2 با بالاترین توان تا چندین کیلووات هستند که برای برش قطعات ماشین آلات صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند؛ اما از پرتو های معمولی این لیزر برای برش قطعات معمولی که دارای توان ۲۵ تا ۱۰۰ وات با طول موج ۱۰٫۶ میکرومتر هستند، استفاده می‌گردد.

این نوع لیزر بیشتر برای کار با چوب یا کاغذ (و مشتقات آن ها)، پلی متیل متاکریلات و سایر پلاستیک های اکریلیک معمول است. همچنین برای کار با چرم، پارچه، کاغذ دیواری و محصولات مشابه مفید است. ضمنا برای فرآوری مواد غذایی مانند پنیر، شاه بلوط و گیاهان مختلف از آن استفاده شده است.

هزینه برش لیزر فلزات  به طور کلی برای مواد غیر فلزی بهترین است؛ اگرچه فلزات خاصی وجود دارد که می‌تواند آن ها را پردازش کند و برش بزند. به طور کلی می‌تواند ورق های نازک آلومینیوم و سایر فلزات غیر آهنی را برش دهد. می توان با افزایش میزان اکسیژن، قدرت پرتوی ۲CO را افزایش داد؛ اما این امر در دستان بی تجربه یا با دستگاه نامناسب برای چنین عملیاتی می‌تواند خطرناک باشد!

برش لیزر فلزات با فیبر

دسته ای از دستگاه های برش لیزر وجود دارند که از پرتو لیزر حالت جامد استفاده می‌کنند. آن ها پرتو را با استفاده از الیاف شیشه -که مخصوص این کار طراحی شده‌اند- از دیودهای پمپ انرژی می‌گیرند و سپس تقویت می کنند. طول موج عمومی آن ها ۱٫۰۶۴ میکرومتر است و قطر کانونی بسیار کمی تولید می‌کند. همچنین به طور معمول گرانترین دستگاه های برش لیزری هستند.

لیزرهای الیافی معمولاً فاقد تعمیر و نگهداری بوده و دارای طول عمر حداقل ۲۵۰۰۰ ساعت هستند. بنابراین، چرخه عمر لیزرهای الیافی به مراتب بیشتر از دو نوع دیگر است و می‌توانند خطوط قوی و پایداری تولید کنند. آن ها می‌توانند شدت ۱۰۰ برابر بیشتر از لیزرهای co2 را با همان مقدار متوسط ​​توان مدیریت کنند. لیزرهای الیافی در پرتوی مداوم دارای تنظیمات پالسی هستند که به آن ها عملکردهای مختلفی می‌دهد. یکی از انواع فرعی سیستم لیزر فیبر، MOPA است که در آن مدت زمان پالس قابل تنظیم است. این امر لیزر MOPA را به یکی از انعطاف پذیرترین لیزرها تبدیل می‌کند که می‌تواند برای چندین کاربرد مورد استفاده قرار گیرد.

لیزرهای الیافی برای مارک گذاری و حکاکی فلز مناسب هستند. با فلزات، آلیاژها و غیر فلزات (مانند شیشه، چوب و پلاستیک به طور یکسان کار می‌کنند. لیزرهای الیافی، بسته به قدرت‌شان می توانند کاملاً متنوع باشند و با مواد مختلفی سرو کار دارند. اگر قطعات کار شما نازک باشند، لیزرهای الیافی راه حلی ایده آل هستند.

1. لیزرهای Nd: YAG / Nd: YVO

فرآیندهای برش لیزر کریستال می‌تواند با nd: YAG (گارنت آلومینیوم ایتریوم دوپ شده با نئودیمیم) انجام شود. اما معمولاً تمایل صنایع به استفاده از بلورهای nd: YVO (اتیو وانادات ایتریوم دوپ شده با نئودیمیم)، YVO4 است. این دستگاه ها قدرت برش بسیار بالایی دارند. اشکال این ماشین ها این است که بسیار گران هستند، نه فقط به دلیل قیمت اولیه بلکه به این دلیل که امید به زندگی آن ها بین ۸۰۰۰ تا ۱۵۰۰۰ ساعت است.

این لیزرها دارای طول موج ۱٫۰۶۴ میکرومتر هستند و برای طیف وسیعی از برنامه ها، از پزشکی و دندانپزشکی گرفته تا ارتش و ساخت سلاح مفید هستند.

از این پرتو ها می‌توان برای برش لیزر فلزات (https://parsianlaserco.com/services/laser-cut) و هم غیر فلزات از جمله پلاستیک ها استفاده کرد. تحت شرایط خاص، حتی می‌تواند برش سرامیک نیز انجام دهد. کریستال Nd: YVO4 با کریستال های ضریب NLO بالا (LBO ، BBO یا KTP) ترکیب شده است تا خروجی را از مادون قرمز نزدیک به سبز، آبی یا حتی UV تغییر دهد که یک تنوع عملکرد متفاوت به آن می‌دهد.