برش لیزری فولاد خفیف و استیل ضدآب از سال‌های پیش توسط لیزر CO2 انجام می‌شده است. و این تکنولوژی توانسته است قطعات بی نظیری را به‌وجود بیاورد. اما استفاده از لیزر CO2 راه حل مناسبی برای برش فلزات براق یا زرد رنگ به نظر نمی‌آید. تا پیش از پیدایش تکنولوژی لیزر فایبر، برش فلزاتی از قبیل مس، برنج و برنز بسیار سخت و خارج از تصور به نظر می‌رسید. اما امروزه، لیزر فایبر با قابلیت بالایی که در برش فلزات زرد رنگ دارد، صنعتگران را قادر به ساختن محصولاتی بی نظیر و در عین حال صرف هزینه‌های کمتر ساخته است.
به دلیل ماهیت عناصر تشکیل دهنده فلز برنج، برش لیزری آن همواره کاری دشوار بوده و بیشتر مواقع بسیاری از شرکت‌های خدمات لیزری با استفاده از دستگاه برش لیزری از انجام آن شانه خالی میکنند. در واقع، انجام برش لیزری برنج و مس با ضخامت 1 میلی متر را در کمتر مرکز خدمات لیزری می‌توان مشاهده نمود. اما همانطور که اشاره شد، روز به روز با پیشرفته شدن دستگاه‌های لیزر، برش این فلزات نیز ممکن شده است که در ادامه مقاله به آن پرداخته میشود.
فلز برنج تشکیل شده از مس و روی میباشد که بر اساس میزان عناصر تشکیل‌دهنده آن، به رنگ‌ها و انواع برنج زرد، برنج قرمز، برنج سرب، برنج سیلیسیوم، برنج قلع یا ورشو دیده میشود.
حجم گسترده‌ای از فلز برنج در صنعت دکوراسیون داخلی مورد استفاده قرار می‌گیرد. کاربردهای دیگر این فلز را در ادامه مشاهده میکنید:
-ساخت انواع زیورآلات (گردنبند، دستبند، گوشواره، پابند و ...)
-مهمات جنگی
-صنایع دریایی (دریچه‌ها، انواع لوله‌کشی‌ها، پروانه‌ها و ...)
-ساخت انواع سازهای موسیقی (به خاطر خاصیت آکوستیکی)
-مغزی قفل ها (به خاطر سطح اصطکاک کم)
-صنایع مکانیکی
اما آن چه موجب شده تا برنج در زمینه‌های بسیار متنوعی مورد استفاده قرار گیرد، مقاومت این فلز در برابر کدر شدن و همچنین لکه دار شدن میباشد. این فلز همچنین قابلیت چکش‌خواری بیشتری نسبت به مس و روی دارد و دمای ذوب آن بین 900 تا 940 درجه سانتی‌گراد میباشد.
همانطور که پیش‌تر نیز اشاره شد، یکی از عناصر موجود در داخل برنج، عنصر مس بوده که خاصیت میکروب‌کشی داشته و به همین دلیل است که از فلز برنج به عنوان آلیاژی رایج در ساخت دستگیره و یا انواع تجهیزات در داخل بیمارستان‌ها و مراکز درمانی استفاده میشود. یکی دیگر از مزایای این فلز قابلیت بازیافت بسیار بالای آن میباشد. فلز برنج به خاطر خاصیت مغناطیسی کمی که دارد، به راحتی از دیگر فلزات جدا شده و تا حدود 90% قابلیت بازیافت شدن دارد.
با توجه به آن‌چه در مورد فلز برنج اشاره شد و یا توجه به ضرورت استفاده از این عنصر در صنایع و زمینه‌های متنوع، استفاده از ابزاری مفید برای برش قطعاتی با اشکال پیچیده و ظریف ضروری به نظر می‌رسد. همانطور که گفته شد امروزه از تکنولوژی لیزر فایبر برای برش برنج و مس استفاده میشود. لیزر فایبر طول موجی حدود 1.07 میکرون داشته و به همین دلیل در مقایسه با پرتوهای لیزر CO2 کمتر منعکس شده و بنابراین هنگام تابیدن بر روی برنج راحت جذب آن میشود و برش آن را ممکن می‌سازد.
صنعتگران در حوزه الکترونیک همواره در تلاشند تا روش‌هایی سریع، قابل اطمینان و مقرون به صرفه را برای برش فلزات مورد استفاده در صنعت الکترونیک به کار گیرند. در جایی که تعداد، کیفیت لبه‌های برش‌خورده و ابعاد کوچک محصولات مد نظر صنعتگران میباشد، برش لیزری تنها گزینه مورد قبول به نظر می‌رسد.
آن چه باعث شده تا لیزر گزینه‌ای پر کاربرد در صنعت الکترونیک باشد، توانایی این تکنولوژی در ایجاد برش‌های خیلی کوچک و با کیفیت میباشد. از آن‌جایی که گاهی در صنعت الکترونیک قطعات و محصولاتی که مورد استفاده قرار می‌گیرند بسیار ریز هستند، نیاز به روشی هست تا متکی به قوه بینایی انسان نبوده و با بازده بالا عمل کند. در واقع، لیزر پاسخگوی نیاز صنایع مختلف از جمله صنعت الکترونیک را به خوبی برآورده کرده است. این فناوری به صورت خودکار و بدون نیاز به نیروی انسانی توانایی پردازش عملیات مختلف را داشته و با دقت و تمرکز بالا کوچکترین قطعات را برش یا حک بزند. از آن جایی که پرتوی لیزر تماس مستقیم با قطعات برقرار نمی‌کند، آسیب کمتری به آن‌ها وارد شده و کیفیت مواد حفظ میشود.
استفاده از لیزر در صنعت الکترونیک مزایای فراوانی را به همراه دارد. برخلاف روش‌های سنتی، برش لیزی هیچ‌گاه محو یا آلوده نمیشود و محصول کیفیت بالایی خواهد داشت. پرتوی لیزر همواره برنده و دقیق باقی خواهد ماند و مدت استفاده از دستگاه لیزر تأثیری بر کیفیت برش لیزری نخواهد داشت. یکی دیگر از مزایای استفاده از تکنولوژی لیزر در صنعت الکترونیک، به صرفه بودن اقتصادی و هدر نرفتن مواد اولیه حین انجام برش قطعات میباشد. این در حالی است که با روش‌های قدیمی به علت ریز بودن قطعات و سختی کار، همیشه امکان از بین رفتن مواد اولیه وجود خواهد داشت. در ضمن، در هنگام کار با لیزر نیاز به ابزار یا سخت‌افزار خاصی نبوده و هزینه نگهداری و تعمیر قطعات نیز پایین میباشد.
اما شاید یکی از مهم ترین مزیت های این فناوری ایمن بودن آن هنگام کار کردن باشد. مخصوصا در شرایطی که اندازه قطعات تا این اندازه کوچک میباشد، امنیت و سلامت نیروی انسانی امری ضروری به نظر می‌رسد. در واقع با توجه به این که پرتو لیزر داخل یک محفظه حبس شده و فقط به نقاط مشخصی تابیده میشود، برش لیزری با استفاده از دستگاه برش لیزری را می‌توان یکی از ایمن ترین روش های برش معمول در بازار میباشد.
در ادامه برخی موارد استفاده کاربردی از لیزر در صنعت الکترونیک را مشاهده می‌نمایید:
برش لیزری اجزا و قطعات ریز:
امروزه، استفاده از برش لیزری برای ساخت قطعات و اجزای تشکیل‌دهنده انواع گوشی‌های تلفن همراه به عنوان روشی عملی و پربازده شناخته شده است. اجزای سازنده این گوشی‌ها بسیار ریز بوده و به عبارتی با روشی جز استفاده از نیروی لیزر و بهره گیری از قابلیت بالای این تکنولوژی در برش قطعات ریز قابل تولید نیستند.درواقع، مورد استفاده لیزر هر چه باشد (برای اجزای داخلی یا بر روی سطوح خارجی آن) نتیجه مطلوب و مورد پسند خواهد بود.
برش لیزری کارت‌های USD و تخته مدار چاپی:
صنایع الکترونیکی و صنعت نیمه هادی به دلیل استفاده از کارت‌های USD و تخته مدار چاپی (printed circuit boards)، دو صنعت مرتبط با یکدیگر هستند که برش لیزری در آن ها موارد استفاده بسیاری دارد. انواع تخته مدارها از جمله تخته مدار چند لایه، تخته مدار انعطاف‌پذیر و... از طریق لیزر و برش لیزری قابل تولید هستند. مهم ترین مزیت این تکنولوژی را می‌توان توانایی فوق العاده آن در برش تخته مدارهایی با اندازه های بسیار کوچک دانست.
لیزر و ماشین لیزر یکی از مهم ترین اختراعات قرن بیستم هستند. بخشی از کاربردهای دستگاه لیزر:
ساخت دی وی دی
انجام امور پزشکی مانند انواع عمل جراحی چشم
برش و حکاکی اجسام
ایجاد حفره، برش و حکاکی در الماس
ارتباطات، اینترنت و تلویزیون
برش و حکاکی اجسام (کاربرد صنعتی)
لیزرها چنان انرژی متراکم و شدیدی تولید میکنند که برش انواع فلزات، سرامیک، پلاستیک را میسر میکنند. لیزرها در کاربردهای صنعتی بسیار مورد پسند و استفاده قرار گرفته اند چون لیزرهایی که با کامپیوتر و یا دستگاه برش لیزری کنترل میشوند، بسیار دقیق تر از ابزارهای برشی هستند که توسط انسان هدایت میشوند و بر خلاف ابزار سنتی، پرتو لیزر کند نمیشود.
کاربرد لیزر در عمل جراحی چشم
دقت و ظرافت بالای لیزر باعث میشود که این وسیله برای جوش دادن شبکه های جداشده چشم و بستن رگهای خونی پاره شده چشم بکار برود. این عمل بدون درد است چرا که نور لیزر درست مستقیم از تخم چشم بیمار عبور میکند. عمل جراحی لیزر میتواند به اصلاح مشکلات چشم نظیر نزدیک بینی کمک کند.
لیزر بسیار فراتر از یک نور تابشی پرقدرت است. تفاوت بین نور معمولی و نور لیزر مثل تفاوت بین موج داخل وان حمام و امواج عظیم دریاست. اگر دستانتان را در وام حمام به عقب و جلو حرکت دهید، موج تولید میکنید. اگر حرکت دستانتان را در یک راستا ادامه دهید، امواج بزرگ و بزرگتری تولید خواهند شد. تصور کنید که این کار را میلیونها بار در یک اقیانوس واقعی انجام دهید. امواجی که بوجود می آیند، بسیار بسیار بلند خواهند بود.
لیزر نیز شبیه امواج نور میباشد که از یک نور ضعیف شروع میشود و انرژی بیشتر و بیشتری جمع میکند تا جایی که امواج نور بیشتر و بیشتر متمرکز شوند. نور سفیدی که توسط یک منبع نور معمولی تولید میشود، شامل اشعه های نوری متفاوت با طول موجهای متفاوت است. اما در لیزر، اشعه های نور، یک طول موج دارند و منسجم هستند. این چیزی است که باعث میشود نور لیزر، انرژی متمرکز قوی باشد.
دستگاه های برش لیزری به سازندگان فلزات این امکان را می دهد که صفحه های فلزی با کیفیت بالا و ظرافت کاری بسیار تولید کنند. هنگامیکه لیزر با قدرت زیاد در حال برش است ، مواد اضافی آن می سوزد ، ذوب و یا تبخیر می شود . یک موتور هم که با فشار بالا، گاز را به اطراف پخش می کند ، اضافی این مواد را به بیرون از صفحه می فرستد تا در نهایت کاری تمیز از آب در آید .
CO2 و Nd:YAG دو نوع از این ماشین هایی که امروزه مورد استفاده قرار می گیرد، هستند . دستگاه برش لیزری co2 یکی از اولین دستگاه ها در این صنعت بوده است که بازده بالایی دارد ( بازده ۲۰ درصد ) . در حالیکه Nd:YAG مکان ثابتی دارد و از کریستال و شیشه در دستگاه استفاده می کند. Nd:YAG ها فلزات و دیگر فرآورده های کارخانه ی فلزی را می برند .
مقایسه برش با لیزر و برش با روش قدیمی
دستگاه های برش لیزری به سادگی از روش های قدیمی متمایز شده اند. چون در روش لیزری هیچ گونه تماس مستقیم بین ابزار برنده با فلز مورد نظر وجود ندارد و احتمال آلوده شدن قطعات فلزی کاهش می یابد. به غیر از این موارد ، دستگاه های برش با لیزر از دقت بالاتری نسبت به روش های سنتی برخوردار است. در روش مکانیکی و سنتی، معمولا گرمای بسیار زیادی تولید می شود که باعث می شود فلز به مرور زمان تاب بردارد. در روش لیزری احتمال تاب برداشتن قطعه کاهش می یابد.
مزایای دستگاه های برش با لیزر
این روش نوین هنگامی که برای برش قطعات فلزی مورد استفاده قرار می گیرد فواید قابل توجه ای ارائه می کند . علاوه بر این فواید ، نکته مثبت دیگر آن کار کردن خیلی آرام و بی سروصدا است . امنیت آن نیز مهم است در نتیجه این دستگاه ها خیلی امن ساخته شده اند تا احتمال وقوع حادثه به صفر برسد.
این دستگاه ها به ابزار های لمسی کامپیوتری مجهز شده اند و اپراتور می توانند طراحی ثانویه خود را بر روی طرح های اولیه اعمال و محصولی به صورت انبوه تولید نمایند . این فناوری به دلیل سرعت و امنیت بالا،سریعا پیشرفت خواهد کرد . اپراتورها می توانند با قرار دادن موجودی های خود در دستگاه ، چندین کار را با یک دستور اجرا کنند.
نکات قابل توجه دستگاه های برش لیزری
در حالیکه این روش برای برش فلزات به کار می رود باید به این نکته توجه داشت که این دستگاه ها در برابر فلزاتی که نور را منعکس می کنند و بازتاب می دهند ( مثل مس و آلومنیوم ) مناسب نیست و به خوبی کار نمی کند .چون این فلزات ، نور لیزر را منعکس و گرمای آن را جذب می کنند و پرتو های پر انرژی زیادی مورد نیاز است تا بتوانیم آن ها را برش بدهیم .
این دستگاه ها، زمانیکه در حال سوراخ کردن این صفحات فلزی هستیم ، کمی سوراخ مخروطی در صفحه ایجاد می کنند . با توجه به وارد شدن سوراخ در صفحه ، تا زمانی که این صفحه از پروسه کاری ما خارج شود کمی بزرگ تر می شود
چون برش با لیزر موادی را که در مسیر لیزر باشند ذوب می کند ، ممکن است که این مواد مذاب در فضای سوراخ های ایجاد شده سخت شوند . در حالیکه این امر ممکن است که برای بعضی از کار ها مناسب باشد اما امکان ایجاد مشکل در قسمت های مختلف دیگر مثل نخ کشی را به وجود می آورد .
دستگاه لیزر CO2 برای ایجاد حک بر روی سرامیک بسیار مناسب به نظر می‌رسد. این دستگاه با دقت و ظرافت بسیار بالا توانایی ایجاد زیباترین اشکال را بر روی سرامیک دارد. صنایعی چون صنعت مد و دکوراسیون داخلی به لحاظ ماهیت رقابتی که دارند همواره در پی یافتن روش‌هایی نوین برای تولید محصولات و ایده‌های نو می‌باشند. به عبارتی، این صنایع دائما در حال تولید محصولات و مدل‌هایی جدید و عرضه آن به بازار هستند. در چنین شرایطی که روزبه روز تقاضا برای محصولات خاص و جدید بیشتر میشود، خلاقیت طراحان و توانایی آنان در خلق محصولات جدید نیز اهمیت بیشتری پیدا کرده است.
پیدایش دستگاه لیزر، طراحان را در تمامی عرصه ها برای رسیدن به اهداف و ایده‌های نوآورانه شان یاری رسانده است. همانطور که گفته شد، یکی از موارد استفاده از لیزر CO2 ایجاد حک بر روی سرامیک میباشد. اما تا پیش از استفاده از لیزر در حکاکی بر روی سرامیک، از روش‌های چاپ سنتی برای این کار استفاده می‌شد. این روش‌ها را می‌توان عمدتاً شامل چاپ سیلک اسکرین (Screen Printing) دانست. روش‌های سنتی با محدودیت‌هایی همراه بودند که عبارتند از:
-بازده پایین
-زمان‌بر بودن
-احتمال از بین رفتن محصول حین انجام عملیات
-وجود الگوهای تکراری
-برنامه‌ریزی تولید بدون انعطاف
-مناسب برای کاشی‌های مسطح
لیزر با قابلیت و انعطاف بالایی که دارد، قطعا میتواند بر تمام محدودیت‌های روش سنتی حکاکی چیره شود. به خصوص در حکاکی بر روی سرامیک، استفاده از دستگاه برش لیزری، یکی از بهترین و مطمئن‌ترین راه‌ها به نظر می‌رسد. همانطور که پیش‌تر گفته شد، این تکنولوژی علاوه بر خدماتی که در فرایند تولید ارائه می‌دهد با باز کردن فضا برای طراحان جهت خلق ایده‌های نو موجب متحول شدن صنعت مد و دکوراسیون داخلی شده است.
تکنولوژی لیزر در عین حال که موجب صرفه جویی منابع میشود، دستیابی به محصولاتی با کیفیت و استانداردهای کیفیتی بالا را فراهم کرده است. طی این فرایند، لیزر به طور مستقیم با متریال تماس برقرار نمی‌کند که موجب حفظ محصول و آسیب نزدن به آن میشود.
به طور کلی، حکاکی با استفاده از لیزر CO2 بر روی سرامیک بر اساس زدودن یک لایه سطحی از روی آن میباشد. این فرایند شامل شامل 3 مولفه اصلی میباشد:
１-منبع لیزر CO2
２-هد اسکن کننده
３-نرم افزار کنترل کننده
نرم افزار کنترل لیزر، دستیابی به درجه ای از کنترل و جزئیات سطح سرامیک را فراهم می کند که توسط روش های دیگر امکان پذیر نبوده است. در ادامه تعدادی از مزایای اصلی استفاده از لیزر در صنعت دکوراسیون داخلی و به خصوص حکاکی بر روی سرامیک آورده شده است:
1-اجرای خطوط کاملا واضح و مشخص:
با استفاده از تکنولوژی لیزر می‌توان خطوطی واضح و زیبا بر روی سرامیک و کاشی حک نمود. خطوطی که با روش‌های قدیمی قابل اجرا نبوده است.
2-قابلیت اجرای زوایای کوچک:
از آن جایی که تلورانس ابعادی این فرایند بسیار کم است، اجرای طرح‌هایی با زوایای پیچیده و خطوط درهم نیز ممکن به نظر می‌رسد.
3-ایجاد طرح‌های با کیفیت:
با تغییر در تنظیمات لیزر مانند قدرت و سرعت، امکان ایجاد طیف وسیعی از سایه بر روی سرامیک فراهم میشود. این امر موجب میشود تا طرح نهایی کیفیتی شبیه به عکس پیدا کند.
4-تولید نمونه‌های جدید با سرعت بالا:
حکاکی بر روی سرامیک با استفاده از لیزر از انعطاف‌پذیری بالایی برخوردار میباشد و صنایع مد و دکوراسیون داخلی را در ساخت نمونه‌های جدید و با سرعت بالا یاری میکند.