انواع ليزر هاي مورد استفاده در دستگاه حكاكي ليزري
ليزر‌ها انواع مختلفي مانند ليزر گازي، ليزر شيميايي، ليزر راديواكتيو، ليزر جامد، ليزر فيبري و ... دارند، اما در صنعت از دو نوع ليزر هاي گازي و جامد استفاده مي‌شود. ليزر هاي پركاربرد استفاده شده در دستگاه‌هاي برش ليزر صنعتي عبارتند از:
۱) ليزر CO2 كه براي برش،حكاكي و تضعيف ماده مناسب است.
۲)ليزر هاي نئوديميم(Nd) و ليزر‌هاي نئوديميم-ايتريم-آلومينيوم-گارنت(Nd-YAG) مي‌باشند.اين دو ليزر سبك و روشي يكسان دارند و تفاوت آنها در كاربردشان مي‌باشد. ليزر Nd براي تضعيف ماده و در مواقعي كه قدرت زياد و تكرار پذيري بالا مدنظر است به كار مي‌رود. ليزر Nd-YAG براي تضعيف ماده و حكاكي روي قطعه و در مواقعي كه قدرت بسيار زياد مورد نياز است، استفاده مي‌شود.
هرسه نوع ليزر ياد شده را مي‌توان براي جوشكاري نيز استفاده كرد.
ليزر CO2 براي برشكاري صنعتي بسياري از مواد از جمله فولاد، آلومينيوم، فولاد ضدزنگ، تيتانيم، كاغذ، موم، پلاستيك، چوب و پاچه استفاده مي‌شود. ليزر YAG در درجه‌ي اول براي برش و حكاكي فلزات و سراميك ها استفاده مي‌شود.
ژنراتور دستگاه ليزر و اپتيك خارجي(لنز فوكوس كننده) نياز به خنك كاري دارند. بسته به اندازه و پيكربندي دستگاه، گرماي اضافي ممكن است مستقيما و يا توسط يك خنك كننده به هوا منتقل شود. معمولا از آب به عنوان خنك كننده استفاده مي‌شود كه توسط سيستم خنك كننده به گردش در مي‌آيد.
ليزر هاي پيشرفته تر
دستگاه حكاكي ليزري Microjet هدايت پرتو ليزر به وسيله‌ي جت آب است. در اين دستگاه پرتو ليزر با جت آب كم فشار همراه است. ليزر وظيفه اصلي برش را برعهده دارد درحالي كه جت آب پرتو ليزر را هدايت مي‌كند. عمل هدايت پرتو از طريق بازتاب داخلي كلي انجام مي‌شود. مانند آنچه كه در فيبر نوري اتفاق مي‌افند. در اين روش، آب علاوه بر از بين بردن اثرات تخريبي ناشي از برش، سطح ماده را نيز خنك‌كاري مي‌كند كه ازجمله مزاياي اين روش به حساب مي‌آيد
ليزر فيبر، يك نوع از ليزر هاي حالت جامد است كه به سرعت در صنعت برش فلز در حال رشد است. برخلاف ليزر CO2 تكنولوژي فيبر با بهره‌گيري ازمحيط جذب جامد به عنوان گاز يا مايع مخالف عمل مي‌كند. دانه‌ي ليزر پرتو‌ي ليزر را توليد مي كند و پس از آن پرتو در الياف شيشه‌اي(Glass Fiber) تقويت مي‌شود. با طول موجي در حدود ۱/۰۶۴ ميكرومتر ليزر فيبر، نقطه اثر بسيار كوچكي(۱۰۰ برابر كوچكتر از نقطه‌ي اثر ليزر CO2 ) ايجاد مي‌كند كه اين نوع ليزر را براي برش مواد فلزي بازتابنده ،موثر مي‌سازد.
انواع روش‌هاي برش فلزات توسط ليزر
روش هاي مختلفي در برش با استفاده از ليزر وجود دارد.برخي از اين روش‌ها عبارتند از:
۱) تبخير ماده
۲) ذوب ماده به همراه دميدن گاز پرفشار
۳) سوزاندن
۴) ايجاد شكاف به وسيله تنش‌هاي حرارتي
۵) برش سرد
برش تبخيري: در اين روش حرارت پرتو متمركز شده،دماي نقطه اثر رابه دماي نقطه‌ي جوش مي‌رساند و موجب تبخير ماده و ايجاد حفره مي‌شود. اين روش براي برش موادي استفاده مي‌شود كه ذوب نمي‌شوند مانند:چوب، كربن و پلاستيك‌هاي ترموست.
برش ذوبي به همراه دميدن گاز پرفشار: در اين روش ابتدا پرتو‌ي ليزر، ماده مورد نظر را در نقطه‌ي كاري به دماي نقطه ذوب مي‌رساند. بلافاصله با استفاده از جريان پرفشار يك گاز(معمولا هوا) به نقطه‌ي مورد نظر ضربه اي وارد شده و باعث ريزش مواد ذوب شده از روي جسم مورد نظر مي‌شود. در اين روش نيازي به بالا بردن دما به اندازه اي بيشتر از نقطه‌ي ذوب ماده نيست در نتيجه دستگاه قدرت مصرفي كمتري دارد. از اين روش عموما براي برش فلزات استفاده مي‌شود.
برش با ايجاد شكاف به وسيله تنش‌هاي حرارتي:مواد ترد به شكستگي حرارتي حساس مي‌باشند. از اين ويژگي مواد ترد در روش ياد شده استفاده مي‌شود.اشعه‌ي ليزر روي سطح ماده متمركز شده و باعث ايجاد حرارت موضعي و انبساط حرارتي مي‌شود. اين عمل باعث ايجاد شكاف در ماده شده و با حركت دادن پرتو مي‌توان آن را هدايت كرد تا برش مد نظر اتفاق بيفتد.اين روش عموما براي برش ليزري شيشه ها و مواد شيشه مانند استفاده مي‌شود.
مصرف انرژي
مهمترين اشكال دستگاه حكاكي ليزري مصرف زياد برق آنها است. بازدهي ليزر‌هاي صنعتي چيزي در حدود ۵ تا ۴۵ درصد است مقدار قدرت مورد نياز براي برش ليزر در يك كار بخصوص به نوع ماده، ضخامت، روش مورد استفاده و نرخ برش مدنظر، بستگي دارد.