1. اصل کار اصلی
سر برش لیزری از سیستم نوری داخلی خود برای متمرکز کردن پرتو لیزر پر انرژی-روی سطح ماده استفاده میکند و به سرعت دمای محلی را تا نقطه ذوب یا جوش افزایش میدهد. به طور همزمان، یک گاز کمکی با فشار بالا (مانند اکسیژن برای احتراق یا نیتروژن برای جلوگیری از اکسیداسیون) به صورت هم محور با پرتو به بیرون پرتاب می شود تا فلز مذاب را منفجر کند و یک ضایعات تشکیل دهد. همانطور که سر برش در امتداد مسیر برنامه ریزی شده حرکت می کند، مواد در نهایت بریده می شوند.
2. ساختار داخلی
از بالا به پایین، یک سر برش لیزری معمولی عمدتاً از اجزای کلیدی زیر تشکیل شده است:
اتصال فیبر و کابل فیبر نوری:کانال انتقال لیزر قطر هسته داخلی بسیار کوچک است (به عنوان مثال، 50μm، 100μm)، با الزامات سخت برای شعاع خمش.
لنز تطبیقی:پرتوهای واگرا خروجی از فیبر را به نور موازی تبدیل می کند و از توزیع یکنواخت انرژی در آماده سازی برای فوکوس بعدی اطمینان حاصل می کند.
لنزهای محافظ (بالا/پایین):معمولاً قبل و بعد از لنز فوکوس قرار می گیرد تا سرباره و گرد و غبار پرنده در حین برش را مسدود کند و از لنز فوکوس گران قیمت در برابر آلودگی محافظت کند. اینها قطعات مصرفی هستند.
لنز فوکوس کننده:عنصر نوری هسته ای که از اصل عدسی محدب برای همگرایی نور موازی به یک نقطه کانونی بسیار کوچک استفاده می کند و انرژی را برای ذوب یا تبخیر فوری مواد متمرکز می کند.
انگشتر سرامیکی:حاوی سیم های فلزی داخلی است که نازل را به سنسور برای انتقال داده های حسگر متصل می کند. این شکننده است و برای محافظت از سر برش برای اولین بار در هنگام برخورد شدید طراحی شده است.
نازل:در پایین ترین قسمت قرار دارد و به عنوان کانال مشترک برای پرتو لیزر و گاز کمکی عمل می کند. اشکال و اندازه های مختلف (موازی، همگرا، مخروطی) مستقیماً بر کیفیت و سرعت برش تأثیر می گذارد.
سنسور و سیستم ردیابی:معمولاً از حسگرهای خازنی (غیر{0}} تماسی) یا القایی (تماسی) برای تشخیص فاصله بین سر برش و قطعه کار در زمان واقعی- استفاده میکنند و اطمینان حاصل میکنند که نقطه کانونی در موقعیت بهینه برش باقی میماند.
ماژول نظارت هوشمند:سرهای برش هوشمند{0}}بالا نیز مجهز به چراغ های LED، نظارت بر دما، و تشخیص سوراخ شدن هستند تا بازخورد واقعی{1}}در مورد وضعیت کار ارائه دهند.
3. پارامترهای کلیدی و طبقه بندی
قطر نقطه کانونی:به طور مستقیم چگالی انرژی را تعیین می کند. یک نقطه کوچکتر چگالی انرژی بالاتری ایجاد می کند که برای برش ظریف صفحات نازک مناسب است. یک نقطه بزرگتر برای برش صفحه ضخیم بهتر است.
فاصله کانونی:لنزهای با فاصله کانونی کوتاه برای صفحات نازک مناسب هستند اما به پایداری سیستم ردیابی بالا نیاز دارند. لنزهای با فاصله کانونی متوسط-تا-به دلیل عمق فوکوس زیاد و تحمل عملیاتی بالاتر، برای صفحات ضخیم ایده آل هستند.
طبقه بندی بر اساس نوع لیزر:
سرهای برش لیزر فیبر:سازگار با طول موج 1064 نانومتر، دارای ساختار فشرده ای است که به طور گسترده برای برش فلزاتی مانند فولاد کربن، فولاد ضد زنگ و آلیاژهای آلومینیوم استفاده می شود.
سرهای برش لیزر CO2:سازگار با طول موج 10.6 میکرومتر، که عمدتاً برای مواد غیرفلزی مانند چوب و اکریلیک و همچنین برخی فلزات نازک استفاده میشود. لنزها به مواد ارسال کننده مادون قرمز{3}}نیاز دارند.
سرهای برش لیزر UV:دارای یک نقطه کانونی بسیار کوچک و یک ناحیه تحت تأثیر حرارت کوچک-که عمدتاً برای برش-میکرو{2}}با دقت بالا بردهای PCB و لایه های نازک استفاده می شود.
4. برندهای صنعتی عمده
برندهای بین المللی:مانند Precitec و LT Ultra از آلمان که به دلیل دقت بالا، پایداری بالا و فناوری حسگر هوشمند مشهور هستند. Laser Mechanisms از ایالات متحده نیز در سازگاری و پایداری برتر است.
برندهای داخلی (چین):مانند Raycus (Jiaqiang) و BCUT (سری BLT). برندهای داخلی به سرعت در بخش سر برش هوشمند توسعه یافتهاند و محصولاتی با ویژگیهای هوشمند مانند فوکوس خودکار، تشخیص حوضچه ذوب، و فنآوریهای ضد-برخورد/ضد انفجار{3} عرضه کردهاند که در بخشهای تقسیمبندی شده سهم بازار را پیشرو دارند.
5. روند توسعه صنعت
قدرت و دقت بالا:برای پاسخگویی به نیازهای زمینههای پیشرفته- مانند هوافضا و کشتیسازی، سرهای برش به سمت ظرفیتهای توان بالاتر (مثلاً 30 کیلووات و بالاتر)، سرعتهای برش سریعتر و دقت بیشتر در حال تکامل هستند.
هوش و اتوماسیون:ادغام فناوریهای هوش مصنوعی و حسگر برای دستیابی به-کنترل کانونی حلقه بسته، مرکز{1} خودکار، سوراخ کردن هوشمند، و-پایش واقعی دمای لنز و واگرایی پرتو، که قابلیتهای تطبیقی فرآیند ماشینکاری را افزایش میدهد.
حفاظت از محیط زیست و صرفه جویی در انرژی:بهینهسازی سیستمهای خنککننده و کنترل گاز برای کاهش منطقه تحت تأثیر گرما{0}}و مصرف انرژی در حین برش، ترویج تولید سبز.
