تفاوت بین برش لیزر و برش شعله چیست؟

وقتی صحبت از فرآیندهای برش فلز می شود، دو روش پرکاربرد برش لیزری و برش شعله است. به عنوان یک تامین کننده برش لیزر، اغلب با مشتریانی روبرو می شوم که در مورد تفاوت های بین این دو تکنیک سردرگم هستند. در این پست وبلاگ، ویژگی‌ها، مزایا و محدودیت‌های برش لیزری و برش شعله را بررسی می‌کنم تا به شما در تصمیم‌گیری آگاهانه برای نیازهای ساخت فلزتان کمک کنم.

اصول کار

بیایید با درک اصول اساسی کار برش لیزری و برش شعله شروع کنیم.

برش لیزری

برش لیزری یک فرآیند برش حرارتی غیر تماسی است. از یک پرتو لیزر پرقدرت استفاده می کند که معمولاً توسط لیزر CO2 یا لیزر فیبر تولید می شود. پرتو لیزر بر روی سطح قطعه کار فلزی متمرکز می شود. گرمای شدید پرتو لیزر، فلز را در نقطه تماس ذوب یا تبخیر می کند. سپس از یک گاز پرفشار مانند اکسیژن، نیتروژن یا هوای فشرده برای دمیدن فلز مذاب یا تبخیر شده از قسمت بریده شده استفاده می شود و برشی تمیز ایجاد می کند. دقت پرتو لیزر امکان برش های بسیار دقیق و پیچیده را فراهم می کند. برای اطلاعات بیشتر در مورد ماخدمات برش لیزری، می توانید از وب سایت ما دیدن کنید.

برش شعله

برش با شعله، همچنین به عنوان برش اکسی - سوخت شناخته می شود، یک فرآیند برش حرارتی است که از واکنش شیمیایی بین اکسیژن و گاز سوخت (مانند استیلن، پروپان یا گاز طبیعی) استفاده می کند. گاز سوخت ابتدا مشتعل می شود تا فلز از قبل گرم شود تا دمای احتراق آن (حدود 870 تا 980 درجه سانتیگراد برای فولاد). هنگامی که فلز به این دما رسید، جریان پرفشار اکسیژن خالص به ناحیه از پیش گرم شده هدایت می شود. اکسیژن با فلز واکنش داده و باعث سوختن آن و تشکیل اکسید آهن (زنگ) می شود. سپس اکسید آهن با نیروی جریان اکسیژن دور می‌شود و برشی در فلز ایجاد می‌کند.

کیفیت برش

یکی از مهم ترین تفاوت های برش لیزری و برش شعله ای در کیفیت برش هایی است که آنها ایجاد می کنند.

برش لیزری

برش لیزری کیفیت برش استثنایی را ارائه می دهد. پرتو لیزر متمرکز یک برش باریک، معمولاً بین 0.1 - 0.3 میلی متر ایجاد می کند. این منجر به حداقل ضایعات مواد می شود. لبه های برش صاف و دارای درجه عمودی بالایی هستند. ناحیه تحت تأثیر حرارت (HAZ) در اطراف برش بسیار کمی وجود دارد، به این معنی که خواص مکانیکی فلز اطراف تا حد زیادی تحت تأثیر قرار نمی‌گیرد. برش لیزری همچنین می تواند به سطوح بالایی از دقت دست یابد و برای برش اشکال پیچیده و جزئیات ریز مناسب باشد.

برش شعله

از طرف دیگر، برش شعله ای، برش هایی با سطح پهن تر، معمولاً در حدود 1 تا 3 میلی متر ایجاد می کند. لبه های برش ممکن است کمی ناهموار باشد و ممکن است نیاز به فرآیندهای تکمیلی اضافی برای دستیابی به یک سطح صاف داشته باشد. HAZ در برش شعله نسبتاً بزرگ است که می تواند منجر به تغییراتی در خواص مکانیکی فلز مانند سختی و شکنندگی شود. برش شعله در مقایسه با برش لیزری دقت کمتری دارد، به خصوص در مورد برش اشکال پیچیده.

ضخامت برش

حداکثر ضخامت فلز قابل برش یکی دیگر از عوامل مهمی است که باید در نظر گرفته شود.

برش لیزری

قابلیت ضخامت برش برش لیزری به قدرت لیزر بستگی دارد. به طور کلی، لیزرهای فیبر می توانند مواد نازک تر را با کارایی بیشتری برش دهند. یک لیزر فیبر صنعتی معمولی با توان 1 تا 2 کیلو وات می تواند فولاد ضخامت 6 تا 8 میلی متر را برش دهد. لیزرهای فیبر پرقدرت (تا 10 کیلو وات یا بیشتر) می توانند فولاد تا ضخامت 25 تا 30 میلی متر را برش دهند. اما با افزایش ضخامت، سرعت برش به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.

برش شعله

برش شعله برای برش فلزات ضخیم مناسب است. این می تواند صفحات فولادی با ضخامت های مختلف از چند میلی متر تا چند صد میلی متر را برش دهد. به عنوان مثال در برخی از کاربردهای صنعتی می توان از برش شعله ای برای برش صفحات فولادی تا ضخامت 600 میلی متر استفاده کرد. برش شعله ای سرعت برش نسبتاً ثابتی را حتی برای مواد بسیار ضخیم حفظ می کند و آن را به انتخابی ارجح برای ساخت فلزات سنگین تبدیل می کند.

سرعت برش

سرعت برش یک نکته مهم است، به ویژه در محیط های تولید با حجم بالا.

برش لیزری

وقتی صحبت از برش مواد نازک می شود، برش لیزری معمولاً سریعتر از برش شعله است. پرتو لیزر پر انرژی می تواند به سرعت فلز را ذوب و تبخیر کند و امکان برش سریع را فراهم کند. به عنوان مثال، هنگام برش ورق فولادی با ضخامت 1 میلی متر، یک برش لیزری می تواند به سرعت برش چند متر در دقیقه دست یابد. با این حال، همانطور که قبلا ذکر شد، با افزایش ضخامت مواد، سرعت برش به طور قابل توجهی کاهش می یابد.

برش شعله

برش شعله در مقایسه با برش لیزری برای مواد نازک سرعت برش کمتری دارد. فرآیند پیش گرمایش و واکنش شیمیایی نسبتاً کندتر بین اکسیژن و فلز باعث کاهش سرعت برش می شود. با این حال، برای مواد ضخیم، برش شعله می تواند سرعت برش ثابت تری را حفظ کند. اغلب در کاربردهایی استفاده می شود که در آن برش فلز در مقیاس بزرگ و ضخیم مورد نیاز است، حتی اگر زمان برش کلی در مقایسه با مواد نازک برش لیزری طولانی تر باشد.

سازگاری مواد

هم برش لیزر و هم برش شعله دارای سطوح مختلفی از سازگاری با مواد مختلف هستند.

برش لیزری

از برش لیزری می توان برای برش طیف وسیعی از مواد از جمله فلزات (مانند فولاد، آلومینیوم، مس و برنج)، پلاستیک، چوب و کامپوزیت ها استفاده کرد. با این حال، برخی از مواد بسیار بازتابنده (مانند مس و آلومینیوم) می توانند برای برش با لیزر چالش برانگیزتر باشند زیرا بخش قابل توجهی از انرژی لیزر را منعکس می کنند. ممکن است برای برش موثر این مواد به تکنیک های ویژه و لیزرهای با توان بالاتر نیاز باشد.

برش شعله

برش شعله در درجه اول برای برش فلزات آهنی مانند فولاد کربنی و فولاد کم آلیاژ استفاده می شود. دلیل آن این است که این فلزات دارای نقطه ذوب نسبتاً پایینی هستند و می توانند به راحتی توسط واکنش اکسیژن - سوخت مشتعل شوند. فلزات غیرآهنی مانند آلومینیوم و مس را نمی توان با استفاده از برش شعله برش داد زیرا لایه اکسیدی تشکیل نمی دهند که به راحتی توسط جریان اکسیژن جدا شود.

ملاحظات هزینه

هزینه همیشه یک عامل مهم در هر فرآیند تولید است.

برش لیزری

سرمایه گذاری اولیه در دستگاه برش لیزری نسبتاً زیاد است. برش های لیزری به سیستم های نوری پیچیده، لیزرهای پرقدرت و سیستم های کنترل حرکت دقیق نیاز دارند که به هزینه بالای آنها کمک می کند. علاوه بر این، هزینه های عملیاتی برش لیزری شامل هزینه برق، گاز لیزر (برای لیزرهای CO2) و تعمیر و نگهداری سیستم لیزر است. با این حال، در تولید با حجم بالا، به دلیل سرعت برش بالا و حداقل ضایعات مواد، هزینه هر قطعه می تواند نسبتاً پایین باشد.

برش شعله

خرید تجهیزات برش شعله در مقایسه با دستگاه های برش لیزری معمولاً هزینه کمتری دارد. گاز سوخت و اکسیژن مورد استفاده در برش شعله نسبتاً ارزان هستند. نیازهای تعمیر و نگهداری تجهیزات برش شعله نیز کمتر است. با این حال، برای برش مواد نازک یا کاربردهایی که به دقت بالایی نیاز دارند، فرآیندهای تکمیلی اضافی و ضایعات مواد مرتبط با برش شعله می تواند هزینه کلی هر قطعه را افزایش دهد.

برنامه های کاربردی

بر اساس ویژگی های آنها، برش لیزری و برش شعله در کاربردهای مختلفی استفاده می شود.

برش لیزری

برش لیزری به طور گسترده در صنایعی مانند الکترونیک، خودروسازی، هوافضا و جواهرات سازی استفاده می شود. در صنعت الکترونیک از آن برای برش بردهای مدار چاپی (PCB) و قطعات فلزی نازک با دقت بالا استفاده می شود. در صنایع خودروسازی و هوافضا از برش لیزری برای ساخت قطعات پیچیده با تلرانس های تنگ استفاده می شود. ماتجهیزات اسپری مهرهاغلب همراه با برش لیزری برای عملیات سطحی در این صنایع استفاده می شود.

برش شعله

برش شعله معمولاً در ساخت فلزات سنگین مانند کشتی سازی، ساخت پل ها و سازه های فولادی در مقیاس بزرگ استفاده می شود. همچنین در صنعت بازیافت ضایعات فلزی برای برش قطعات بزرگ فولاد قراضه به اندازه های قابل مدیریت استفاده می شود.

تاثیر زیست محیطی

در دنیای امروزی که نسبت به محیط زیست آگاه است، تأثیرات زیست محیطی فرآیندهای تولید یک ملاحظات مهم است.

برش لیزری

برش لیزری یک فرآیند نسبتا تمیز است. در مقایسه با برش شعله، ضایعات بسیار کمی را به صورت سرباره یا دود تولید می کند. مصرف انرژی برش لیزری می تواند نسبتاً بالا باشد، اما دستگاه های برش لیزر مدرن در حال افزایش انرژی - کارآمدتر هستند.

برش شعله

برش شعله مقدار قابل توجهی بخار و ذرات معلق تولید می کند که عمدتاً از سوختن فلز و گاز سوخت می باشد. این دودها در صورت عدم تهویه مناسب می توانند برای محیط زیست و سلامت انسان مضر باشند. علاوه بر این، استفاده از گازهای سوختی به انتشار گازهای گلخانه ای کمک می کند.

در نتیجه، هر دو برش لیزر و برش شعله مزایا و محدودیت های منحصر به فرد خود را دارند. برش لیزری برای کاربردهایی ایده آل است که به دقت بالا، کیفیت برش عالی و توانایی برش طیف وسیعی از مواد، به ویژه مواد نازک نیاز دارند. از سوی دیگر، برش شعله برای برش فلزات آهنی ضخیم در کاربردهای سنگین که دقت بالا دغدغه اصلی نیست، مناسب تر است.

اگر برای پروژه های ساخت فلز خود به خدمات برش لیزری با کیفیت بالا نیاز دارید، توصیه می کنم با ما تماس بگیرید. تیم کارشناسان ما می توانند به شما در تعیین بهترین راه حل برش برای نیازهای خاص خود کمک کنند. خواه شما نیاز به برش اشکال پیچیده در مواد نازک یا قطعات فلزی با ضخامت در مقیاس بزرگ داشته باشید، ما تخصص و تجهیزات لازم برای رفع نیازهای شما را داریم. امروز با ما تماس بگیرید تا در مورد پروژه خود صحبت کنید و بررسی کنید که چگونه خدمات برش لیزر ما می تواند برای کسب و کار شما مفید باشد.

مراجع

• ASM Handbook جلد 6: جوشکاری، لحیم کاری و لحیم کاری. ASM International.
• Kalpakjian, S., & Schmid, SR (2010). مهندسی ساخت و فناوری. پیرسون.
• O'Brien، WP (2005). کتاب اکسی - برش سوخت. لینده گاز.