برش لیزر ورق آهن نیازمند درک عمیق از تعامل بین طول موج لیزر، ضخامت فلز و ترکیب شیمیایی آن است. لیزرهای CO2 با طول موج 10.6 میکرون برای آهن‌های کم کربن تا ضخامت 25 میلی‌متر عملکرد بهینه دارند، اما زمانی که با آهن‌های پرکربن مواجه می‌شوید، جذب انرژی بصورت غیرخطی کاهش می‌یابد.
لیزرهای فایبر با طول موج 1.07 میکرون دارای ضریب جذب 10 برابر بیشتر نسبت به CO2 در سطح آهن هستند. این ویژگی باعث می‌شود که حتی با توان کمتر، عمق نفوذ بیشتری داشته باشند. برای ورق‌های آهنی با ضخامت زیر 6 میلی‌متر، سرعت برش فایبر می‌تواند 300% بیشتر از CO2 باشد.
نکته تخصصی: آهن‌های آلیاژی حاوی کروم بالای 12% نیاز به تنظیم خاص دارند زیرا لایه اکسید کروم تشکیل شده بر سطح، بازتاب نور لیزر را تا 40% افزایش می‌دهد.
کنترل دقیق متغیرهای عملیاتی برای کیفیت برش حرفه‌ای
تنظیمات توان و سرعت برای انواع مختلف آهن
| نوع آهن | ضخامت (mm) | توان لیزر (W) | سرعت برش (mm/min) | فشار گاز (bar) | نوع گاز |
|---|---|---|---|---|---|
| آهن سیاه ST37 | 1-3 | 500-1000 | 8000-12000 | 0.8-1.2 | اکسیژن |
| آهن سیاه ST37 | 4-8 | 1000-2000 | 4000-6000 | 1.0-1.5 | اکسیژن |
| آهن سیاه ST37 | 10-15 | 2000-4000 | 1500-3000 | 1.2-2.0 | اکسیژن |
| آهن گالوانیزه | 1-3 | 600-1200 | 6000-9000 | 0.5-0.8 | نیتروژن |
| آهن گالوانیزه | 4-6 | 1200-2200 | 3000-4500 | 0.8-1.2 | نیتروژن |
| آهن مقاوم 304 | 1-2 | 800-1500 | 5000-7000 | 1.5-2.5 | نیتروژن |
| آهن مقاوم 316 | 2-4 | 1500-2500 | 2500-4000 | 2.0-3.0 | نیتروژن |
اهمیت کانونی‌سازی در برش‌های دقیق
موقعیت کانون لیزر تأثیر مستقیم بر کیفیت برش دارد. برای آهن‌های نازک (زیر 3mm)، قرار دادن کانون 0.5 میلی‌متر زیر سطح بهترین نتیجه را می‌دهد. برای ضخامت‌های بالا، کانون باید به عمق یک‌سوم ضخامت کل تنظیم شود.
تکنیک پیشرفته: استفاده از تغییر دینامیک کانون حین برش، که در آن کانون از سطح شروع کرده و تدریجاً به عمق می‌رود، کیفیت لبه‌ها را تا 25% بهبود می‌بخشد.
بهینه‌سازی گاز کمکی برای انواع مختلف کاربرد
انتخاب گاز کمکی نه تنها بر سرعت، بلکه بر کیفیت لبه، مقدار سرباره و خواص متالورژیکی قطعه تأثیر می‌گذارد. اکسیژن در برش آهن‌های کم‌کربن نقش کاتالیزور داشته و واکنش اکسیداسیون گرمازا ایجاد می‌کند که سرعت برش را تا 60% افزایش می‌دهد.
نیتروژن برای موارد خاص ضروری است:
• آهن‌های آلیاژی که نباید اکسید شوند
• قطعات نیازمند جوشکاری بدون پیش‌آماده‌سازی
• برش‌هایی که باید خواص مکانیکی بالایی داشته باشند
• موارد نیازمند صافی سطح بالا
نکته اقتصادی: هزینه نیتروژن 5 برابر اکسیژن است، اما حذف عملیات پس از برش این هزینه را جبران می‌کند.
منبع:
https://rangin-pooshesh.com/projects/%d8%a8%d8%b1%d8%b4-%d9%84%db%8c%d8%b2%d8%b1-%d8%a2%d9%87%d9%86/