تاریخچه برش لیزری:
تاریخچه برش لیزری، وقتی کلمه لیزر را می شنوید به چه چیزی فکر می کنید؟ برای بسیاری از مردم لیزرها تداعی کننده تصاویری از شمشیرهای نوری جنگ ستارگان و فیلم های علمی تخیلی می باشند. در حالی که امروزه لیزرها بیشترین کاربرد را در صنایع در فرآیندهای تولید برای برش و حکاکی دارند.
اگر چه برش لیزری یک تکنولوژی مدرن به نظر می رسد اما تاریخچه آن شما را شگفت زده خواهد کرد. ریشه اولین لیزرها به نظریه های انیشتین بر می گردد البته به قدرتمندی لیزرهای امروزی نبودند . لیزرها تا امروز مسیر جالبی را دنبال کردند که در ادامه تاریخچه لیزر را ازاولین لیزرکارآمد تا عصر مدرن بررسی می کنیم.
برش لیزری چیست؟
برش لیزری تکنیکی است که برای برش یا حکاکی مواد سخت از طریق سوزاندن، ذوب یا تبخیر استفاده می شود این فرآیند کاربردهای صنعتی متعددی در صنایع مختلف دارد و می توان از آن برای سوراخ کردن یا برش اشکال مختلف فلز و سایر مواد در خط تولید استفاده کرد.برش لیزری نیز به عنوان یک تکنیک هنری برای حکاکی طرح های تزئینی بر روی سطوح استفاده می شود.
مزیت اصلی فناوری برش لیزری دقت آن است . پرتو لیزر با توان بالا از طریق یک نازل بر روی مکان مورد نظر متمرکز می شود. به طور کلی برش لیزری مدرن از فناوری CAD استفاده می کند و به هنرمندان و مهندسان اجازه می دهد تا طرح های پیچیده ای را با لیزر ایجاد کنند.
کاربرد برش لیزری در صنعت خودروسازی
برش لیزری چگونه کار می کند؟
برش لیزر با متمرکز کردن پرتو لیزر بر روی ورق فلز یا مواد سخت دیگر کار می کند. اینه ها، لنزها و گازهای فشرده مانند دی اکسید کربن به تکنسین این امکان را می دهد که فوکوس پرتو لیزر را از طریق یک نازل تنظیم کنند.
سپس پرتو باریک مواد را با ذوب کردن می سوزاند و تکنسین می تواند با حرکت دادن مواد برش خورده سر لیزر را به ناحیه بعدی حرکت دهد. فناوری CAD به سر لیزر اجازه می دهد تا به طور خودکار در سراسر ورق برش فلز یا دیگر مواد حرکت کند.
انواع برش های لیزری:
برش های لیزری با محیط لیزری تعریف می شوند. لیزر جامد از موادی مانند یا قوت یا شیشه برای ایجاد یک پرتو لیزر متمرکز استفاده می کند. برش لیزری گازی از گاز ( معمولا CO2) استفاده می کند و لیزر مایع به یک محیط مایع نیاز دارد .
چه کسی برش لیزر را اختراع کرد؟
تاریخچه برش لیزری به سال 1917 بر می گردد زمانی که آلبرت انیشتین نظریه انتشار تحریک شده تشعشع را مطح نمود که اصل لیزر مدرن امروزی را در بر می گیرد. او این نظریه را مطرح کرد که الکترون ها زمانی می توانند فوتون ها را ساطع کنند که انرژی کافی جذب کرده باشند و بتوانند سطح انرژی درون اتم را بالا بررند.
در سال 1959 دانشمندی به نام گوردون گولد نظریه انیشتین را گسترش داد. او پیشنهاد کرد که گسیل تحریک شده تابش، می تواند برای تقویت نور استفاده شود. نظریه او تقویت نور توسط انتشار تشعشعات تحریک شده یا لیزر نام داشت.
یک سال بعد در سال 1960 تئودور میمن اولین لیزر کارآمد را در آزمایشگاهی در کالیفرنیا ایجاد کرد. او از یاقوت مصنوعی برای تولید یک پرتو قرمز عمیق استفاده نمود. اگر چه بسیاری از معاصران زمان او نمی توانستند کاربرد لیزر یاقوتی او را ببینند. در واقع این فناوری به عنوان” راه حلی که دنبال مشکلش می گردد” توصیف شد ولی با شک و تردید و سوء ظن از سمت مردم مواجه گردید. با این حال بسیاری از اعضای جامعه علمی، از جمله دانشمندان آزمایشگاه بل در نیوجرسی پتانسیل اختراع میمن را دیدند.
تا اینکه در سال 1964 دانشمندی در آزمایشگاه بل، تکنیک های برش حرارتی را با استفاده از لیزر ابداع کرد. کومار پاتل یک فرآیند برش لیزری گازی را با استفاده از مخلوط دی اکسید کربن اختراع کرد و دریافت که این نوع برش نسبت به برش لیزری با قوت سریعتر و مقرون به صرفه تر می باشد. این اختراع افکار عمومی را به خود جلب کرد و در یک صحنه معروف در فیلم Goldfinger در سال 1964 به نمایش درآمد که طی آن شرور معروف تلاش کرد تا جیمز باندرا به پرتو لیزر به دو نیم کند.
اولین گروهی که از برش لیزری استفاده کردند که بودند؟
اولین گروهی که از برش لیزری استفاده کرد مرکز تحقیقات مهندسی غربی در بوفالو نیویورک در سال 1965 بود. این گروه به دنبال راه کار کارآمد تری برای تولید سیم های برق بود. درآن زمان سازندگان از قالب های الماسی برای بیرون کشیدن سیم فلزی استفاده می کردند که به طبع سوراخ کردن قالب الماس گران ودشوار و بسیارزمان بر بود.
مرکز تحقیقات مهندسی غرب از برش لیزری برای سوراخ کردن سریعتر قالب ها استفاده نمود.این یک لحظه حیاتی درتاریخ برش لیزر بود و راه را برای سایر شرکت ها هموار کرد تا کاربردهای بالقوه فناوری لیزر را کشف کنند. بیشترین فعالیت این گروه بر روی یافتن اطلاعات بیشتر در مورد ایمنی پرتوهای لیزر و اثرات بالقوه آنها بر سلامت انسان بود.
تاریخچه استفاده از برش لیزر:
مدت کوتاهی پس از اینکه مرکز تحقیقات مهندسی غرب شروع به استفاده ازفناوری برش لیزری به عنوان یک تکنیک حفاری کرد، دانشمندان روش برش لیزری گازی را با استفاده از دی اکسید کربن توسعه دادند. این پیشرفت تکنولوژی برش لیزر را همه کاره تر کرد. توسعه لیزرهایی که قادر به برش فلزاتی مانند فولاد ملایم هستند به ویژه برای پذیرش در جامعه در سطح گسترده بسیار مهم بود.
در سال 1969 شرکت بوئینگ اولین شرکتی بود که از برش لیزری گازی به صورت تجاری استفاده کرد. سه نفر از کارکنان آن مقاله ای نوشتند که مفهوم استفاده از لیزر دی اکسید کربن برای برش تیتانیوم، هاستلو و سرامیک را بررسی می کرد. این مقاله منجر به توسعه برش لیزر چند پرتو شد و بوئینگ شروع به استفاده از پرتوهای لیزر به عنوان یک فرآیند برش کارآمد در خطوط تولید خود کرد. وسترن الکتریک تولید انبوه دستگاه های برش را آغاز نمود که به طور گسترده در صنعت هوافضا در طول دهه 1970 مورد استفاده قرار گرفتند.
استفاده از برش لیزری گازی در طول دهه 1980 گسترش پیدا کرد. به طوری که تقریبا 20000 دستگاه برش لیزر صنعتی در این دوره مورد استفاده قرار گرفته است که ارزش کل آن حدود 7.5 میلیارد دلار می بوده است. در واقع تکنیک های برش لیزری، صنایع تولید را به حدی متحول کرد که پروفسور بیل استین اعلام نمود که اختراع لیزر آغاز یک انقلاب صنعتی جدید می باشد.
تکنولوژی لیزر امروز:
از زمانی که شرکت بوئینگ در اواخر دهه60، قالب های حفاری لیزری را تولید کرد برش لیزری راه طولانی را پیموده است. امروزه از نیروی لیزر در صنایع مختلف به ویژه در خودروسازی استفاده زیادی می شود. پیشرفت در تکنولوژی برش لیزری به این معنی است که این تکنیک را می توان بر روی مواد ضخیم تر و متنوع ازفلز گرفته تا سرامیک و حتی کاغذ استفاده نمود.