دستگاه لیزر و خم فلزات

راهنمای خرید انواع دستگاه های برش لیزر فلزات و خم فلزات:

در دنیای صنعتی امروز که سرعت، دقت و کیفیت بالا از اهمیت حیاتی برخوردارند، فناوری‌های نوین برش و خم فلزات، به‌ویژه دستگاه‌های لیزری فایبر، انقلابی در این صنایع ایجاد کرده‌اند. انتخاب هوشمندانه ماشین‌آلات، سرمایه‌گذاری بلندمدت حیاتی است که مستقیماً بر کیفیت تولید، هزینه‌ها و آینده کسب‌وکار تأثیر می‌گذارد. در این راهنما، به بررسی کامل دستگاه‌های برش لیزری (فایبر، CO2، پلاسما) و انواع پرس برک‌ها (خم کن‌ها) خواهیم پرداخت.

بخش اول: مقایسه فناوری‌های برش لیزری و پلاسما

امروزه روش‌های مختلفی برای برشکاری صنعتی ارائه شده است که در بین آن‌ها، لیزر CO2 و لیزر فایبر به‌عنوان دو گزینه مهم و پرکاربرد، توجه ویژه‌ای به خود جلب کرده‌اند. این دو نوع لیزر دارای ویژگی‌ها و کاربردهای متفاوتی هستند و هر کدام مختص عملیات خاصی استفاده می‌شوند.

۱.۱. دستگاه برش لیزر فایبر (Fiber Laser)

دستگاه لیزر فایبر از فیبر نوری به‌عنوان منبع نور استفاده می‌کند. این نور برای برش متریال‌های فلزی مانند فولاد، آلومینیوم و مس مناسب است.

مزایای کلیدی لیزر فایبر نسبت به CO2 و پلاسما:

منبع نوری و طول موج: دستگاه لیزر فیبر طول موج ۱.۰۶ میکرومتر دارد و مناسب برش متریال‌های فلزی است. نور در این دستگاه از طریق فیبر نوری به هد برش منتقل می‌شود.
بازده الکتریکی و کارایی: لیزر فایبر از بازده الکتریکی بالاتری برخوردار است که منجر به صرفه‌جویی در مصرف انرژی و کاهش هزینه‌های عملیاتی می‌شود.
سرعت و دقت: لیزر فایبر به دلیل سرعت برش بالا، عملکرد بهتری در برش متریال‌های با ضخامت کم ارائه می‌دهد که این امر منجر به افزایش بهره‌وری و کاهش زمان تولید می‌شود. دقت آن بالا بوده و لبه‌های برش آن بسیار ظریف و تمیز است. تلرانس آن تنها ۰.۰۵ میلی‌متر و حداقل شکاف برش آن ۰.۱ میلی‌متر است.
هزینه نگهداری: هزینه نگهداری و تعمیر دستگاه لیزر فایبر معمولاً کمتر از لیزر CO2 است، زیرا نیازی به تعویض مداوم قطعات و آینه‌ها ندارد. در واقع هیچ آینه‌ای برای انتقال اشعه لیزر در این دستگاه استفاده نمی‌شود.
مناسب برای فلزات براق: لیزر فایبر عملکرد بهتری در برش متریال‌های فلزی دارد و قابلیت برش دقیق و با کیفیت بالا را فراهم می‌کند. سطح بازتابنده فلزات (مانند آلومینیوم، برنج، مس) که ممکن است مانع عملکرد درست دستگاه‌های CO2 شوند، در لیزر فایبر مشکلی ایجاد نمی‌کند.
تنش گرمایی: در لیزر فایبر تغییر شکل، تعدیل یا تغییرات ساختاری بر روی ماده رخ نمی‌دهد.

محدودیت‌های لیزر فایبر:

هزینه اولیه: دستگاه‌های لیزر فایبر، به‌ویژه در مقایسه با دستگاه‌های لیزر CO2، معمولاً هزینه بیشتری دارند.
حساسیت به دما: این دستگاه‌ها نسبت به تغییرات دمای محیط حساس هستند و نیاز به کنترل دمای دقیق دارند.
برش مواد ضخیم: سرعت برش لیزر فایبر برای مواد ضخیم کمتر است. با این حال، قادر به برش فولادهای معمولی تا ۵۰ میلی‌متر و فولاد ضد زنگ تا ۳۵ میلی‌متر است.

قابلیت برش لیزر فایبر بر اساس توان:

توان سورس لیزر (برحسب کیلووات) مستقیماً با قابلیت برش ضخامت‌های مختلف و سرعت آن در ارتباط است.

۱.۲. دستگاه برش لیزر CO2

دستگاه لیزر CO2 از گاز کربن دی‌اکسید به‌عنوان منبع نور در تیوب لیزر استفاده می‌کند.

مزایای لیزر CO2:

کاربرد: این دستگاه برای برش متریال‌های غیر فلزی مانند پلاستیک، چوب، پلکسی، نمد، چرم و اکریلیک بسیار مناسب است.
برش ضخامت بالا (غیر فلز): لیزر CO2 قادر است تا متریال‌های غیر فلزی را با ضخامت بالا برش دهد. سرعت برش آن برای متریال‌های با ضخامت بیشتر از ۵ میلی‌متر فوق‌العاده زیاد است.
ایمنی: تشعشعات ناشی از اشعه لیزر در دستگاه لیزر CO2 تا حد زیادی توسط بدنه دستگاه جذب می‌شود که باعث کاهش صدمات به شبکیه چشم و ایجاد یک محیط کار ایمن می‌شود.

معایب لیزر CO2:

هزینه نگهداری و تعمیرات: این دستگاه هزینه نگهداری و تعمیر بیشتری نسبت به لیزر فایبر دارد، چرا که قطعات مکانیکی و آینه‌های بکار رفته در آن نیاز به تعویض دارند.
عملکرد بر روی فلزات: اگرچه به صورت محدود می‌تواند برای برش فلزات استفاده شود، اما عملکرد برش فایبر در مواد فلزی بهتر است.

۱.۳. دستگاه برش پلاسما (Plasma)

برش پلاسما از یک قوس پلاسمایی داغ برای ذوب کردن فلز و گازی با سرعت بالا برای پاشیدن مواد ذوب شده استفاده می‌کند.

مقایسه کمی پلاسما با فایبر:

ضخامت: پلاسما برای برش مواد ضخیم، معمولاً بیش از ۶ میلی‌متر و حداکثر تا ۶۰ میلی‌متر، مناسب است. در حالی که لیزر فایبر محدود به مواد نسبتاً نازک‌تر است.
کیفیت برش: کیفیت لبه پلاسما کمتر از برش فایبر است. پلاسما منطقه تحت تأثیر حرارت بزرگتری ایجاد می‌کند که ممکن است منجر به تغییر شکل یا تغییرات ساختاری در ماده شود.
دقت و تلرانس: دقت پلاسما برای جزئیات کوچک و طراحی‌های پیچیده محدود است. تلرانس آن ۰.۵ میلی‌متر است، در حالی که تلرانس فایبر ۰.۰۵ میلی‌متر است.
سرعت: پلاسما سرعت برش سریع‌تری نسبت به روش‌های دیگر برای مواد ضخیم دارد.
هزینه اولیه: سرمایه‌گذاری اولیه برای برش پلاسما نسبت به لیزر فایبر کمتر است.

بخش دوم: اجزای کلیدی دستگاه برش لیزر فلزات (فایبر)

کل سیستم دستگاه برش لیزر فلزات عمدتاً از بدنه اصلی، نور و برق تشکیل شده است و شامل قسمت مکانیکی، منبع تولید نور لیزری، مسیر بازتابنده نور لیزر، و کنترلر CNC است. در مجموع، ۱۳ قطعه مهم در این دستگاه‌ها وجود دارد:

۱. شاسی و بدنه دستگاه (قاب برش لیزری): این بخش مکانیکی مسئول تحقق حرکت در محور X، Y و Z است و شامل پلتفرم کار می‌شود. دستگاه‌های برش لیزر فایبر الزامات بسیار بالایی برای پایداری ماشین ابزار دارند. یک شاسی بادقت بالا و پایداری بالا به بهبود دقت برش لیزری کمک می‌کند. شاسی باید مستحکم و تنش‌زدایی شده باشد تا دقت در سرعت‌های بالا حفظ شود.
۲. ژنراتور یا سورس لیزر (منبع نور لیزر): سورس لیزر، قلب دستگاه و بیشترین “منبع انرژی” تجهیزات لیزری و گران‌ترین بخش دستگاه‌های برش لیزر فایبر است. برندهای وارداتی مطرح شامل IPG، ROFIN، و SPI هستند؛ در حالی که برندهای چینی مانند Raycus و Max نیز ظهور کرده‌اند و به دلیل عملکرد مناسب و خدمات پس از فروش در ایران محبوب شده‌اند.
۳. لنزها: لنزهای لیزر بیشترین استفاده را در تجهیزات برش لیزر فایبر دارند و جزو قطعات مصرفی دستگاه به شمار می‌روند. کیفیت لنز مستقیماً بر توان خروجی لیزر و عملکرد کلی دستگاه تأثیر می‌گذارد.
۴. سیستم کنترل CNC: این سیستم عامل پیشرو دستگاه لیزر فلزات است و عمدتاً دستگاه را برای درک حرکت محورهای X، Y و Z کنترل می‌کند و همچنین توان خروجی لیزر را مدیریت می‌نماید. کیفیت کنترلر ثبات عملکرد دستگاه را تعیین می‌کند. برندهای معتبر مانند سیپکات (CypCut) کاربری آسانی دارند.
۵. استابلایزر / منبع تغذیه تنظیم شده: این بخش برای جلوگیری از تداخل شبکه برق خارجی بین سورس لیزری، برش لیزری و سیستم منبع تغذیه استفاده می‌شود.
۶. هد دستگاه برش لیزری: هد برش، خارج کننده نور لیزر است و از نازل، لنز فوکوس و کولیماتور و یک سیستم ردیابی فوکوس تشکیل شده است. مدل‌های پیشرفته (مانند ریتولز و پروسیتک) مجهز به تکنولوژی اتوفوکوس (فوکوس خودکار) هستند که تنظیمات اتوماتیک فوکوس را انجام می‌دهند.
۷. موتورها و سروو موتورها: موتورها جزء اصلی سیستم حرکت هستند و عملکرد آن‌ها مستقیماً بر پردازش و راندمان تولید تأثیر می‌گذارد. سروو موتورها سرعت حرکت سریع، حرکت صاف، عملکرد پایدار و قیمت بالاتری دارند و برای صنایع با ظرفیت تولید بالا مناسب هستند.
۸. چیلر یا خنک کننده آبی: چیلر برای خنک کردن مبدل لیزر استفاده می‌شود. به‌عنوان مثال، در لیزر CO2، تنها ۲۰ درصد انرژی الکتریکی به نور تبدیل شده و باقی‌مانده به گرما تبدیل می‌شود؛ چیلر این گرمای اضافی را می‌گیرد. این قطعه مهمترین نقش را در تضمین کیفیت انتقال پرتو و جلوگیری از داغ شدن بیش از حد لنز ایفا می‌کند. دمای آب چیلر باید بین ۱۰ تا ۳۵ درجه سانتی‌گراد حفظ شود.
۹. سیلندرهای گاز: شامل سیلندرهای گاز کمکی (مانند اکسیژن یا نیتروژن) برای تکمیل فرآیند برش لیزری هستند.
۱۰. کمپرسور هوا، مخزن ذخیره گاز: وظیفه فشرده‌سازی هوا، تهیه و ذخیره آن را بر عهده دارد.
۱۱. خشک کن هوا خنک‌کننده، فیلتر: برای تأمین هوای خشک تمیز به مبدل لیزر و مسیر پرتو برای حفظ کار طبیعی دستگاه استفاده می‌شود.
۱۲. غبارگیر یا سیستم مکنده دود: این قطعه برای فیلتر و تصفیه دود و گرد و غبار تولید شده در طول فرایند برش ضروری است تا استانداردهای حفاظت از محیط زیست رعایت شده و اپراتور دچار مشکل نگردد.
۱۳. دستگاه تخلیه سرباره: مواد باقیمانده و ضایعات تولید شده در طول فرآیند را از دستگاه حذف می‌کند.

بخش سوم: انواع و مقایسه دستگاه‌های خم فلزات (پرس برک)

دستگاه‌های خم کن (پرس برک) در صنایع مختلف برای خم کردن انواع ورق‌ها، لوله‌ها، میلگردها و پروفیل‌ها استفاده می‌شوند.

۳.۱. انواع پرس برک بر اساس منبع نیرو و مکانیزم

پرس برک‌ها بر اساس منبع نیروی خمشی به دسته‌های زیر تقسیم می‌شوند:

پرس برک مکانیکی: حرکت عمودی سنبه توسط مکانیزم میل‌لنگ که توسط چرخ فلایویل حرکت می‌کند، هدایت می‌شود.
پرس برک پنوماتیکی: از فشار هوا برای حرکت سنبه استفاده می‌کند. این دستگاه‌ها سریع‌تر هستند اما قدرت خمکاری محدودتری دارند و برای کارهای سبک مناسب‌اند.
پرس برک هیدرولیک (Hydraulic): از دو سیلندر هیدرولیک هماهنگ برای حرکت سنبه استفاده می‌کند. این نوع پرس برک به دلیل ظهور هیدرولیک‌های بهتر و کنترل‌های کامپیوتری، محبوب‌ترین نوع ماشین در جهان است. پرس‌های هیدرولیک محصولات دقیقی با کیفیت بالا تولید می‌کنند، قابل اعتماد هستند و ایمن‌ترند.
پرس برک سروو الکتریک (Electric/Hybrid): از یک موتور سروو برای به حرکت درآوردن پیچ توپ یا تسمه درایو استفاده می‌کند تا نیرویی بر روی سنبه اعمال کند. این ماشین‌ها معمولاً در کاربردهای تناژ پایین‌تر استفاده می‌شوند.

۳.۲. پرس برک CNC در مقابل هیدرولیک و دستی

از منظر نوع عملیات، پرس برک‌ها به دستی، هیدرولیک و CNC تقسیم می‌شوند:

پرس برک CNC (کنترل عددی کامپیوتری):

CNC یک کنترلر سطح بالا است که تولید را افزایش داده و در درازمدت هزینه را کاهش می‌دهد.
در پرس برک‌های CNC، اپراتور تنها باید تعداد قطعات مورد نیاز برای خم شدن و همچنین زاویه خم شدن در هر مرحله را وارد کند؛ سپس دستگاه طبق مراحل تنظیم شده، خم شدن را به پایان می‌رساند.
پرس برک‌های پیشرفته CNC عمدتاً از سیستم سروو هیدروالکتریک و خط کش گریتینگ برای تشکیل کنترل حلقه بسته استفاده می‌کنند. این سیستم دارای هماهنگی با دقت بالا، دقت خمش بالا و دقت موقعیت‌یابی تکرار بالا می‌باشد.
گیج عقب (Backgauge) در پرس برک‌های CNC اغلب چند محوره هستند (تا ۶ محور قابل افزایش است) که توسط کامپیوتر کنترل می‌شوند. این گیج پشتی، قطعه فلز را به طور دقیق قرار می‌دهد تا خم شدن در محل درست انجام شود.
استفاده از بلوک سوپاپ BoschRexroth آلمان، راهنمای حرکت خطی و بال اسکرو تولید شده توسط شرکت‌های بین‌المللی در این دستگاه‌ها برای اطمینان از دقت موقعیت‌یابی است.

مزایای خم کن‌ها به طور کلی:

استفاده از خم کن‌های پیشرفته باعث افزایش تولید و بهره‌وری، کاهش هزینه و زمان تولید، افزایش کیفیت محصولات، و کاهش خطرات فیزیکی برای کارگران (در مدل‌های برقی و هیدرولیک و اتوماتیک) می‌شود.

بخش چهارم: نکات کلیدی در انتخاب، خرید و قیمت‌گذاری ماشین‌آلات

خرید دستگاه برش لیزر فلزات یک تصمیم حیاتی است که نیازمند تحلیل دقیق نیازها، بررسی مشخصات فنی کلیدی و توجه به خدمات پس از فروش است.

۴.۱. عوامل تأثیرگذار بر قیمت دستگاه برش لیزر فلزات

قیمت دستگاه برش لیزر فلزات به صورت مستقیم و غیرمستقیم تحت تأثیر عوامل متعددی قرار دارد:

1. نوع لیزر و تکنولوژی به‌کاررفته: فناوری‌های جدیدتر مانند فیبر لیزر (با مصرف انرژی پایین و عمر طولانی) نسبت به تکنولوژی‌های قدیمی‌تر مانند CO2 (گران‌تر در نگهداری)، می‌توانند قیمت بالاتری داشته باشند.
2. توان خروجی دستگاه (کیلووات): توان بالاتر منجر به برش سریع‌تر و توانایی برش ورق‌های ضخیم‌تر می‌شود. افزایش توان مستقیماً به افزایش قیمت منجر می‌شود.
3. کیفیت قطعات داخلی و برند سازنده: برندهای معتبر بین‌المللی مانند Trumpf، Bystronic، و Bodor معمولاً از قطعات باکیفیت‌تر استفاده می‌کنند که باعث افزایش طول عمر و دقت عملکرد می‌شود، و قیمت بالاتری نیز دارند.
4. سایز میز کار و ابعاد دستگاه: دستگاه‌هایی با میز کار بزرگ‌تر، توانایی پردازش صفحات فلزی بزرگ‌تر را دارند و قیمت آن‌ها نیز افزایش می‌یابد.
5. امکانات جانبی و اتوماسیون: امکاناتی نظیر سیستم اتوماتیک بارگیری و تخلیه، نرم‌افزارهای هوشمند، و فیلترهای صنعتی رفاه بیشتری فراهم می‌کنند اما باعث افزایش قیمت می‌شوند.
6. دقت برش و تلورانس: دستگاه‌هایی با دقت بالا و تلورانس پایین (مانند ۰.۰۵ میلی‌متر در فایبر) معمولاً قیمت بالاتری دارند.
7. خدمات پس از فروش و گارانتی: پشتیبانی فنی، آموزش رایگان، نصب و گارانتی‌های بلندمدت (به‌ویژه برای سورس لیزر) همگی در قیمت نهایی دستگاه تأثیرگذار هستند.
8. کشور سازنده: دستگاه‌های وارداتی تحت‌تأثیر نوسانات نرخ ارز قرار دارند. دستگاه‌های چینی معمولاً قیمت پایین‌تری نسبت به برندهای اروپایی دارند.

۴.۲. مشخصات فنی مهم هنگام خرید لیزر فایبر

هنگام خرید دستگاه برش لیزر فایبر، باید به اجزای حیاتی توجه ویژه‌ای داشت:

توان سورس لیزر: این مهم‌ترین عامل در تعیین حداکثر ضخامت و سرعت برش است.
ابعاد میز کار: اندازه میز باید متناسب با ابعاد استاندارد ورق‌هایی باشد که قرار است برش داده شوند.
کیفیت هد برش: هدهای باکیفیت (مانند مدل‌های مجهز به سیستم فوکوس خودکار) دقت و سرعت برش را افزایش می‌دهند.
شاسی و بدنه: یک شاسی سنگین، مستحکم و تنش‌زدایی شده برای حفظ دقت در سرعت‌های بالا ضروری است.

۴.۳. خرید دستگاه خم کن دست دوم

در صورت خرید خم کن دست دوم، نکات زیر حائز اهمیت است:

بررسی وضعیت فنی: ارزیابی عملکرد و وضعیت فنی قسمت‌های مختلف دستگاه مانند سنسورها، موتورها و قطعات الکترونیکی و مکانیکی.
موارد استفاده: کسب اطلاعات درباره مدت زمان استفاده، وظایفی که انجام داده و تعمیرات و خرابی‌های احتمالی دستگاه.
بررسی قطعات یدکی: بررسی قابلیت تهیه و تأمین قطعات یدکی (مانند سنبه و ماتریس برای پرس برک) برای استفاده سالم و اصولی از دستگاه در صورت بروز خرابی.

بخش پنجم: نگهداری و عیب‌یابی دستگاه برش لیزر فلزات

عملکرد بهینه دستگاه‌های برش لیزر فلزات به نگهداری دقیق و عیب‌یابی به‌موقع وابسته است تا از کاهش بهره‌وری و افزایش هزینه‌های تعمیر جلوگیری شود.

۵.۱. مشکلات رایج و روش‌های عیب‌یابی

۵.۲. نکات نگهداری صحیح دستگاه لیزر فایبر

برای پیشگیری از نیاز به عیب‌یابی‌های پرهزینه، رعایت نکات نگهداری زیر ضروری است:

تثبیت ولتاژ: استفاده از تثبیت‌کننده ولتاژ (استابلایزر).
بررسی کمپرسور هوا: چک کردن کمپرسور هوا قبل از شروع به کار.
سیستم خنک‌کننده: بررسی شلنگ‌ها و نشتی سیستم خنک‌کننده.
دمای محیط: حفظ دمای مناسب محیط کاری و تنظیم دمای چیلر بین ۱۰ تا ۳۵ درجه سانتی‌گراد.
نظارت بر دستگاه: عدم استفاده از دستگاه بدون نظارت.

منابع جهت مطالعه بیشتر:

1- Laser Metal Cutting Machines
لینک منبع

2-Press brakes | Top bending technology

لینک منبع