همین یک دهه پیش، برش های لیزری فیبر به عنوان متخصصان ورق نازک در نظر گرفته می شدند. فروشگاه ها به سرعت دریافتند که برای رقابت باید روی آنها سرمایه گذاری کنند یا حداقل مواد اندازه گیری خود را کاهش دهند. برای برش صفحه با کیفیت بالا، لیزرهای CO2 هنوز راهگشا هستند. مطمئناً، لیزرهای فیبر میتوانستند صفحات ضخیمتری را برش دهند، اما کیفیت عالی نبود، و مزیت سرعت آنها تقریباً هنگام برش صفحات بسیار ضخیم ناپدید شد. امروز دنیا تغییر کرده است.
فناوری گاز کمکی تنها در چند سال راه طولانی را پیموده است و یکی از مشارکت کنندگان کلیدی در زمینه به سرعت در حال تغییر برش لیزری است. مواد لنز و طراحی آنها بهبود یافته است، سر برش و نازل. سیستمهای تحویل پرتو لیزر فیبر مدرن را میتوان دید که به راحتی با قدرت فوتونهای عظیم کنار میآیند. لیزرهای 20، 30 و حتی 50 کیلوواتی با قدرت فوق العاده بالا اکنون می توانند صفحات ضخیم را به سرعت و تمیز برش دهند.
"تمیز" کلمه عملیاتی در اینجا است. اینکه لیزر منطقی به نظر می رسد به هزینه هر قطعه بستگی دارد. امروزه لیزرهای پرقدرت در زمینه برش صفحات دقیق در حال رشد هستند. اگر قبلاً قسمتی با پلاسما برش داده میشد و سپس بر روی دستگاه فرز سنگزدایی یا تکمیل میشد، اکنون میتوان آن را با لیزر فیبر انجام داد.
اختلاط گاز کمکی به این امکان کمک می کند. حتی ضخیم ترین صفحات امروزه نه با اکسیژن، بلکه با مخلوط نیتروژن و اکسیژن پردازش می شوند. جریان گاز کمکی هنوز هم عمدتاً از نیتروژن تشکیل شده است، گازی بی اثر که فلز مذاب را از روی پوسته بیرون میزند، اما بخش کوچکی از اکسیژن واکنش شیمیایی را فراهم میکند که به رساندن لبه به پایین برای لبهای عاری از رسوب کمک میکند.
پایه بین سطح و نازل به قدری کوچک ساخته شده است که تقریباً وجود ندارد، همه اینها اجازه می دهد تا جریان آرامی از گازهای کمکی از طریق قفسه ایجاد شود تا مخلوط نیتروژن-اکسیژن بتواند طبق خواسته کار کند. در برش صفحه دقیق، تلاطم گاز کمکی بیش از حد دشمن برش لیزری تمیز است.
کاربردهای اولیه اختلاط گاز بیش از یک دهه پیش، نه برای فولاد ضخیم، بلکه برای برش آلومینیوم بدون ریزش ظاهر شد. استیو آلبرشت، رئیس Pewaukee، Liberty Systems مستقر در ویسکانسین، تامینکننده تولید نیتروژن و اختلاط گاز، استفاده از مخلوطهای نیتروژن-اکسیژن را در اوایل 2{7}10s به یاد میآورد، نه برای لیزرهای فیبر، بلکه برای CO2 4 کیلوواتی. سیستم برای برش آلومینیوم با ضخامت 0.{8}}اینچ.
آلبرشت می گوید: "آلومینیوم دارای یک لایه اکسید در بالا است، و شما باید آن را بسوزانید تا از هر گونه ریزش یا خراشیدگی جلوگیری کنید. همانطور که مهندسان برنامه کشف کردند، جریان هوا به کمک نیتروژن با دوز اکسیژن به از بین بردن مواد سخت کمک می کند. برای از بین بردن لکه های روی لبه های آلومینیوم برش لیزری.
دیوید بل، رئیس کنترل گاز ویت در آلفارتتا، جورجیا، می گوید: "آلومینیوم به عنوان یک ماده نرم تر، ویژگی های منحصر به فردی برای برش لیزری دارد، مخلوط گاز مفید است. اگر آلومینیوم را با اکسیژن برش دهید، آن را می سوزانید. آن را با نیتروژن برش دهید، رگه های لبه ایجاد می شود.
همانطور که لیزرهای فیبر شروع به تسخیر بازار کردند و قدرت موجود همچنان به رشد خود ادامه داد، استراتژیهای گاز کمکی به تکامل خود ادامه دادند. مهندسان برنامه شروع به آزمایش با ترکیبات مختلف نیتروژن و اکسیژن کردند.
همانطور که آلبرشت به یاد می آورد، زمانی که مهندسان شروع به دریافت نتایج خوب با سطح اکسیژن نزدیک به 20 درصد کردند، راه را برای استفاده از هوای فوق العاده خشک برای برش باز کرد. این امر باعث صرفه جویی زیادی در هزینه تولید کننده شد، به خصوص با توجه به مقدار گاز کمکی مصرف شده توسط لیزرهای فیبر اولیه.
آلبرشت میگوید: «وقتی اولین الیاف 6 کیلوواتی و 8 کیلوواتی بیرون آمدند، در آن زمان بود که برش هوای فوقالعاده خشک شروع به کار کرد.
با این حال، با ادامه افزایش قدرت لیزر فیبر، استراتژی گاز کمکی تغییر کرد. شرایط برش برای لیزرهای فیبر با بالاترین قدرت حول مخلوطهای دقیق نیتروژن و اکسیژن با محتوای اکسیژن کم ساخته شده است.
سازندگان برش لیزری شروع به آزمایش با نازل های مختلف و رویکردهای مختلف کردند تا به جریان آرام آرام گازهای کمکی در اطراف یک پرتو قدرتمندتر دست یابند. طراحی نازل بهینه شد. برخی از هندسه های نازل گاز را در بالای فلز به دام می اندازند. سایر تکنیک ها از "پرده" هوا در اطراف ستون گاز کمکی استفاده می کنند. همانطور که آلبرشت توضیح می دهد، این روش ها به سازنده ماشین بستگی دارد، اما همه در جهت یک هدف کار می کنند: دستیابی به بهترین کیفیت برش با کمترین هزینه برای هر قطعه. این شامل استفاده از گازهای کمکی و به ویژه یافتن مخلوط بهینه برای بهبود کیفیت و سرعت برش است.
