برش ليزري فلزات پيشرفته تر
ليزر ميكروجت (ليزر هدايت شونده با جت آب)
پرتو ليزر توسط يك جت آب هدايت مي شود. در اين دستگاه پرتو ليزر با جت آب كم فشار همراه است. ليزر وظيفه اصلي برش را دارد كه جت آب پرتو ليزر را هدايت مي كند. عمليات هدايت پرتو از طريق بازتاب داخلي كلي انجام مي شود. چيزي كه در فيبر نوري اتفاق مي افتد. در اين روش آب علاوه بر اينكه ميزان آسيب ناشي از برش را از بين مي برد، سطح مواد را نيز خنك مي كند كه يكي از روش هاي اين روش مي باشد.
تاريخ جين دانيل كلودون
جين دانيل كلودون (1802-1893) دريافت كه اگر يك پرتو نور از درون آب بگذرد و از سوراخ كوچكي در يك مخزن بيرون بريزد، نور همراه با آب خم مي‌شود.
بعداً در سال 1993 در مؤسسه فناوري سوئيس موفق به انتخاب يك ليزر هدايت شونده با واتر جت به نام ليزر ماكروجت شدند.
ساختار
واترجت ليزر ساختار
پرتو ليزر توسط لوله هايي هدايت مي شود تا تحت فشار آب به محفظه برسد. طراحي ليزر و لوله به گونه اي است كه ليزر پرانرژي را به واترجت مي رساند. جت آب خارج شده از لوله، پرتو ليزر را براي انعكاس كامل مي پوشاند، درست مانند فيبر نوري شيشه اي معمولي. بنابراين واترجت را مي توان شهري هدايت نور با تغيير طول در نظر گرفت. از آنجايي كه دستگاه از ليزر پالسي استفاده مي كند، يك جت آب مداوم مي تواند سطح قطعه را به سرعت خنك كند. نتيجه يك برش نازك، موازي و تميز بدون آسيب حرارتي است.
ليزر اين دستگاه معمولا از پالس ليزر حالت جامد استفاده مي كند. توان خروجي اين دستگاه 50 تا 200 وات و زمان پالس آن حدود 0.1 تا 100 ميكروثانيه مي باشد. پمپ آب اين ليزر فشاري حدود 20 تا 500 بار مي باشد. ميزان آب خروجي آن 5 تا 75 ميلي ليتر در دقيقه است.
مقايسه ليزر واترجت و ليزر معمولي.jpg
مقايسه ليزرهاي واترجت و ليزرهاي معمولي
همانطور كه مشاهده مي شود در واترجت ليزري (سمت راست) قطعات نيازي به نقاط كانوني ندارند. همچنين ديوارهاي موازي ايجاد مي كند و نسبت برش بالايي دارد. منطقه تحت تأثير گرما قرار گرفته يا بسيار كوچك است. همچنين مواد مذاب در پايين قطعه جمع نمي شود. در ليزرهاي معمولي (سمت چپ) برعكس موارد فوق اتفاق مي افتد.
فوايد
از مجموعه اين دستگاه ها مي توان گفت كه قطعات آسياب در حين فرآيند تغيير نمي كنند، همچنين ترك هاي كوچكي در قطعه ايجاد نمي شود، اسيديته ايجاد نمي شود و همچنين در حين فرآيند، قطعه تاب نمي يابد. همچنين تكانه هاي بالاي واترجت از چسبيدن مواد مذاب به قطعات جلوگيري مي كند. با اين دستگاه مي توان حتي قطعات محلول در آب را نيز برش داد. اين دستگاه كمي روي قسمت وارد مي شود. از آنجايي كه واترجت مانند فيبر به پرتو عمل مي كند، بنابراين يك پرتو نقطه كانوني نيست و هميشه پرتوهاي موازي ساطع مي كند. بنابراين نيازي به قرار دادن قطعات در فاصله كانوني پرتو نيست و حتي قطعاتي كه از پرتو فاصله دارند نيز به راحتي قابل برش هستند. بنابراين كيفيت دستگاه ثابت مي ماند.
برنامه هاي كاربردي
1. برش قطعات حساس پزشكي، مانند لوله هاي قابل استفاده مجدد:
قطعات كشتي بازسازي شده.jpg
بازسازي عروق معمولاً براي درمان بيماري قلبي و باز نگه داشتن عروق كرونر مسدود شده يا محدود استفاده مي شود. از آنجايي كه لوله مذكور در تماس مداوم، مستقيم و مكرر با خون و پلاسماي خون است، اين قطعات بايد كاملاً صيقلي و عاري از هرگونه ضايعات و سوختگي هاي نامطلوب ناشي از برش باشد. در غير اين صورت زائده ها و سوختگي سطوح فلزي باعث جذب پلاسما و ساير مواد محلول در خون مي شود كه اين نيز به دليل تجمع اين لوله ها است.
اين قطعات از فولاد ضد زنگ، نيكل و تيتانيوم ساخته شده اند. اگر فولاد ضد زنگ با ضخامت 150 ميكرومتر را با ليزر معمولي برش دهيد، مي سوزد.
۲. شابلون:
به طور كلي، شابلون يك قطعه نازك پلاستيكي يا هر ماده غيرقابل نفوذي است كه بر روي سطح خود طرح هاي برش خورده اي دارد. اين قطعه روي صفحه قرار مي گيرد و اجازه مي دهد رنگ از قسمت هاي داخلي عبور كند. از اين ليزر در شابلون كردن فلزات نيز استفاده مي شود. شابلون هاي فلزي براي اعمال خمير لحيم كاري روي بردهاي مدار چاپي استفاده مي شود. ماسك هاي لحيم كاري كه معمولا از فلز يا پلاستيك متخلخل ساخته مي شوند نيز براي انتقال چسب يا خمير لحيم كاري به سطح شاسي الكترونيكي استفاده مي شوند. اما به انتقال چسب از طريق شابلون هايي كه برش خورده اند دقت كنيد
3. تراش الماس خام:
از اين ليزر براي برش الماس خام نيز استفاده مي شود. الماس خام طول موج ليزر 532 نانومتر را جذب مي كند، بنابراين بدون ترك يا زبري سطح بريده مي شود. در اين روش، الماس كاملاً موازي تراشيده مي شود، به علاوه ساير الماس هاي ضخيم فقط از يك طرف تراش مي شوند. اين در حالي است كه برش الماس هاي ضخيم با ليزرهاي معمولي در دو جهت انجام مي شود.
4. برش سلول خورشيدي:
مطالعات اخير نشان داده است كه اين ليزر براي برش سلول هاي خورشيدي به دليل سرد ماندن قطعه برش و در نتيجه تحت تأثير قرار نگرفتن قطعه الكتريكي مورد استفاده قرار مي گيرد. براي افزايش استفاده از سلول هاي خورشيدي، تمام اتصالات سلول خورشيدي بايد به پشت قطعه منتقل شوند. اين امر با سوراخ كردن سطح سلول امكان پذير است.