دستگاه‌های لیزر از جمله تجهیزات پیشرفته‌ای هستند که در صنایع مختلف کاربرد فراوانی دارند.
یکی از انواع محبوب و قدرتمند این دستگاه‌ها، دستگاه لیزر فایبر است.
این دستگاه با استفاده از فیبر نوری به تولید پرتوهای لیزری با دقت و قدرت بالا می‌پردازد.
اما سوال اینجاست که دقیقاً دستگاه لیزر فایبر چیست و چه ویژگی‌هایی باعث شده است که در بسیاری از صنایع به‌عنوان یک گزینه پرطرفدار شناخته شود؟
در این مقاله ابتدا به بررسی لیزر فایبر و معرفی این نوع لیزر می‌پردازیم و سپس درباره‌ی چیستی دستگاه‌های لیزری صحبت خواهیم کرد تا بتوانید انتخاب بهتری درزمینه‌ی استفاده از این تکنولوژی داشته باشید.
اگر به دنبال انتخاب مناسب‌ترین مدل هستید، پیشنهاد می‌کنیم مقاله‌ی “بهترین دستگاه لیزر فایبر” را مطالعه کنید.
در غیر این صورت در ادامه مطلب همراه ما باشید.
✅ از طرفی اگر به فکر تهیه‌ی این دستگاه با بالاترین کیفیت، بهترین قیمت و مناسب‌ترین شرایط برای برش هستید، کافی است به صفحه‌ی دستگاه برش لیزر مراجعه کنید.
لیزر فایبر چیست؟
پیش از اینکه بگوییم دستگاه لیزر فایبر چیست، بهتر است ابتدا با مفهوم “لیزر فایبر” آشنا شویم.
این شناخت به شما کمک می‌کند تا درک عمیق‌تری از عملکرد و کاربردهای دستگاه لیزر فایبر داشته باشید.
پس در پاسخ به این سوال که لیزر فایبر چیست، باید بگوییم که لیزرهای فایبر، از یک کابل فیبر نوری ساخته شده‌اند و از شیشه سیلیکا برای هدایت نور استفاده می‌کنند و دسته‌ای از لیزرهای حالت جامد هستند.
این لیزرها، بخشی جدایی‌ناپذیر از فناوری‌های پیشرفته در دنیای مدرن هستند.
لیزرهای فایبر به دلیل توانایی تولید طول موج‌های متنوع، کاربردهای گسترده‌ای در صنایع مختلف دارند، از جمله:
- برش
- حکاکی
- جوشکاری
- زنگ‌زدایی و سایر موارد
همچنین در زمینه‌های دیگری مانند مخابرات و پزشکی نیز به کار می‌روند.
این لیزرها که از یک کابل فیبر نوری ساخته شده‌اند از شیشه سیلیکا برای هدایت نور استفاده می‌کنند و پرتو لیزر حاصل از آن‌ها از سایر انواع لیزرها دقیق‌تر است.
چرا؟ زیرا مستقیم و کوچک‌تر است.
لیزرهای فایبر از ویژگی‌های زیر نیز برخوردارند:
- اثر کوچک
- نگهداری کم
- راندمان الکتریکی خوب
- هزینه‌های عملیاتی پایین
لیزرهای فایبر نوعی لیزر حالت جامد هستند که در آن، محیط بهره یک فیبر نوری است.
لیزرهای فایبر از همان ابتدا که کشف شدند، یک فناوری کلیدی درزمینهٔ لیزرهای حالت جامد بوده‌اند.
در شکل زیر می‌توانید نمونه‌ای از تنظیمات پایه لیزر فایبر را مشاهده کنید:
لیزرهای فایبر اغلب دارای ویژگی‌های جذابی مانند قدرت خروجی بالا در ترکیب با کیفیت پرتو بالا هستند.
این لیزرها معمولاً لیزرهایی با فیبر نوری فعال به عنوان رسانه افزایش لیزر در نظر گرفته می‌شوند.
در بیشتر موارد، محیط افزایش فیبر نوری با یون‌های خاکی کمیاب مانند اربیوم (Er3+)، نئودیمیم (Nd3+)، ایتربیوم (Yb3+)، تولیوم (Tm3+)، یا پرازئودیمیم (Pr3+) دوپ شده است.
نکته: دوپ در تولید نیم‌رسانا، به واردکردن عمدی ناخالصی‌ها به یک نیم‌رسانای ذاتی به منظور تغییر در ویژگی‌های الکتریکی، نوری و ساختاری آن گفته می‌شود.
انتشارات تحریک شده از فیبر به طور منسجمی سیگنال را تقویت می‌کند زیرا سیگنال به طور مکرر بین دو بازتابنده سیگنال به عقب بازمی‌گردد.
خروجی لیزر فایبر می‌تواند موج پیوسته (CW) یا پالسی باشد.
حال که متوجه شدید لیزر فایبر چیست در ادامه به معرفی ویژگی‌ها و عملکرد این لیزر می‌پردازیم.
ویژگی‌ها و عملکرد لیزر فایبر چیست؟
لیزر فایبر یک لیزر با ساختار بهینه است که از ویژگی‌های خاصی همچون فشردگی، راندمان بالا در انتقال انرژی الکتریکی و نوری، قابلیت اطمینان، کیفیت عالی پرتو و توان انرژی بالا بهره می‌برد.
این لیزر با تقویت یک طول موج خاص در داخل فیبرهای نوری عمل می‌کند.
در ادامه، ویژگی‌ها و عملکرد لیزر فایبر را به‌صورت کامل‌تری شرح خواهیم داد:
1- ساختار فیبر در لیزر فایبر
لیزر فایبر که نوعی لیزر حالت جامد است از یک فیبر نوری به عنوان یک محیط افزایشی استفاده می‌کند.
هسته در مرکز فیبر با عنصر خاکی کمیاب یعنی Yb (ایتربیوم) دوپ شده و دارای بالاترین ضریب شکست است.
نور لیزر با طول موج 1.1 میکرومتر و نور پمپ در هسته مرکزی دوپ شده با Yb (ایتربیوم) منتشر می‌شود.
نور پمپ همچنین در روکش داخلی اطراف هسته انتشار می‌یابد.
روکش داخلی توسط یک روکش خارجی احاطه شده است. به دلیل داشتن دو لایه روکش، به این فیبر، فیبر دو روکشه گفته می‌شود.
2- انتشار پرتو لیزر در یک فیبر دو لایه
شکل زیر ساختار یک فیبر دو لایه و مشخصات شدت نور انتشار پرتو را نشان می‌دهد.
همان‌طور که نور پمپ از طریق هسته مرکزی دوپ شده با Yb منتشر می‌شود، یون‌های Yb نیز برانگیخته می‌شوند.
3- پیکربندی مدار نوری در لیزر فایبر پر قدرت
شکل زیر پیکربندی پایه مدار نوری یک لیزر فایبر پر قدرت را نشان می‌دهد:
مدار نوری از سه بخش اصلی زیر تشکیل شده است:
بخش پمپ (1)
در بخش پمپ یا Pomp Section، نور لیزر حاصل از پمپاژ دیودهای لیزر (LD) از فیبرهای نوری به یک ترکیب‌کننده پمپ عبور می‌کند.
ترکیب‌کننده پمپ، نور پمپ را از چند LD به یک فیبر نوری تک حالته جفت می‌کند.
بخش نوسانگر یا اُسیلاتور (2)
در بخش نوسانگر یا Section Oscillator، نور پمپ از ترکیب‌کننده پمپ عبور می‌کند و از طریق فیبر دو لایه (فیبر فعال) منتشر می‌شود، همان‌طور که در شکل بالا مشاهده می‌کنید.
نور پمپ، یون‌های Yb را تحریک می‌کند و توسط FBG ها (فایبر براگ) تقویت می‌شود.
FBG ها به عنوان آینه‌هایی با بازتاب زیاد و کم عمل می‌کنند. نور لیزر از FBG با بازتاب کم ساطع می‌شود.
بخش تحویل پرتو (3)
بخش تحویل پرتو یا Beam Delivery Section، از یک فیبر نوری تشکیل شده است که نور لیزر را از بخش اُسیلاتور (2) به یک پردازشگر یا یک جفت پرتو می‌رساند.
4. افزایش قدرت لیزرهای فایبر
شکل زیر نشان می‌دهد که چگونه با ترکیب فیبر تحویلی چندگانه (مطابق شکل قبلی) و کوپلر خروجی (کمباین)، قدرت لیزر افزایش می‌یابد.
به عنوان مثال جفت کردن چهار خروجی 1 کیلووات، 4 کیلووات قدرت تولید می‌کند و اتصال شش خروجی 1 کیلووات، باعث ایجاد 6 کیلووات قدرت می‌شود.
پارامترهای لیزر چیست؟
همه‌ی لیزرها و برنامه‌های لیزری از پارامترهای یکسانی استفاده نمی‌کنند.
به عنوان مثال برای برش لیزری، جوش و یا حکاکی لیزری، هرکدام نیاز به تنظیمات خاص خود دارند.
با این حال برخی پارامترها برای انواع لیزرهای فایبر مشترک هستند.
این پارامترها شامل طول موج، فرکانس، دیوتی سایکل، توان و موارد مشابه هستند که احتمالاً در حین کار با آن‌ها روبه‌رو خواهید شد.
برای پردازش دقیق و بهینه در هر شرایط و ویژگی خاص، تنظیم دقیق هر یک از این پارامترها ضروری است.
مزایای لیزر فایبر
در مقایسه با لیزرهایCo2 یا سایر لیزرهای حالت جامد، مزایای اساسی لیزرهای فایبر عبارت‌اند از:
- کیفیت پرتو عالی (پرتو متمرکز نور از فیبر نوری)
- بدون نیاز به تعمیر و نگهداری (کل تنظیمات فیبر نوری بدون آینه و سایر تجهیزات)
- ساده، جمع‌وجور، از نظر الکتریکی و نوری کارآمد (ابعاد کوچک و مصرف انرژی کم با تقویت فیبر)
- سازگار و قدرتمند و قابل اعتماد (با روشنایی بالا و لیزرهای نیمه هادی با قدرت بالا به عنوان نور پمپاژ می‌شود)
در جدول زیر می‌توانید لیزر فایبر را با لیزرهای CO2 و YAG مقایسه کنید:
| Fiber lasers | YAG lasers | CO2 lasers | |
Beam quality | Excellent | Fair | Good |
Footprint | Excellent | Poor | Poor |
Electrical efficiency | Good | Fair | Poor |
Reliability | Excellent | Poor | Poor |
Maintenance | Excellent | Poor | Poor |
Remote processing | Excellent | Fair | Fair |
| Initial investment | Good | Good | Excellent |
حال که به خوبی متوجه شدید لیزر فایبر چیست، چه ویژگی‌هایی دارد و چگونه عمل می‌کند در ادامه در مورد دستگاه‌های لیزری صحبت می‌کنیم.
دستگاه لیزر فایبر چیست و چه ویژگی‌هایی دارد؟
این دستگاه‌های پیشرفته با استفاده از فناوری لیزر فایبر، پرتو نور متمرکز و پرقدرتی تولید می‌کنند که قادر است به راحتی طیف وسیعی از فلزات را تحت فرآیندهای برش، جوش و حکاکی قرار دهد.
این دستگاه‌های مدرن، به ابزاری ضروری در فرآیندهای مختلف تولید در کارگاه یا کارخانه‌های صنعتی و غیره تبدیل شده‌اند.
هنگامی که شما نیاز به برش اشکال پیچیده در ورق فلزی دارید، اغلب ابزاری بهتر از برش لیزری وجود ندارد.
این فناوری برش از لیزرهای پرقدرت برای برش سریع و دقیق ورق فلزی با دقت باورنکردنی استفاده می‌کند.
برش‌های لیزری نه‌تنها می‌توانند برای برش‌های تمیز و واضح در انواع متریال استفاده شوند، بلکه این قابلیت را نیز دارند که طرح‌ها را روی سطوح نیز حکاکی کنند.
از طرفی جوشکاری لیزر فایبر یک فرآیند جوشکاری است که از پرتو لیزر به عنوان منبع حرارت استفاده می‌کند.
لیزرهای فایبر به عنوان ابزارهای غیر تماسی، تعمیر و نگهداری کم و سرعت جوشکاری بالایی دارند.
پرتو لیزر در این دستگاه‌ها بسیار دقیق و دارای حرارت ورودی کم است که آسیب به متریال تحت پردازش را به حداقل می‌رساند.
حال که با دستگاه‌های فایبر آشنا شدید بد نیست بدانید که چه نوع لنزهایی در این دستگاه‌ها به کار می‌رود.
از این رو توصیه می‌کنیم مطلب “انواع لنزهای دستگاه لیزر” را مطالعه کنید.
مزایای دستگاه لیزر فایبر چیست؟
دستگاه‌های لیزر فایبر به عنوان یک فناوری پیشرفته در صنعت ساخت و تولید با فلزات ظاهر شده‌اند و طیف وسیعی از مزایا را هم برای اپراتورها و هم برای تولیدکنندگان ارائه می‌دهند.
در این بخش برخی از مهم‌ترین مزایای دستگاه لیزر فایبر را معرفی می‌کنیم:
1- سرعت بالا
دستگاه‌های برش و جوش لیزری فایبر نسبت به سایر روش‌های موجود مانند پلاسما و غیره، سرعت بیشتری را ارائه می‌دهند.
این موضوع برای دوره‌های تولید با حجم بالا ایده‌آل است و امکان برش و جوش سریع و دقیق را در مدت زمان کم فراهم می‌کند.
2- دقت بالا
یکی دیگر از مزایای دستگاه‌های برش و جوش لیزر فایبر، دقت آن‌هاست.
با استفاده از پرتو نور متمرکز، این دستگاه‌ها می‌توانند پردازش‌های بسیار دقیقی ایجاد کنند.
این بدان معنی است که ایجاد طرح‌های پیچیده بسیار ساده‌تر است و نیاز به کارهای دستی و پردازش مجدد را کاهش می‌دهد.
3- هزینه‌های عملیاتی کم
لیزرهای فایبر در مقایسه با سایر گزینه‌های پردازش فلزات، انرژی بسیار کمی مصرف می‌کنند.
این موضوع، دستگاه را قادر می‌سازد تا هزینه‌ها را کاهش و در عین حال نتایج باکیفیت بالا را ارائه دهد.
4- کیفیت لبه برتر
دستگاه‌های لیزر فایبر برای تولید لبه‌های تمیز و صاف که به حداقل پرداخت نیاز دارند، معروف هستند.
این موضوع به طور قابل توجهی هزینه‌های نیروی کار را کاهش داده و به محصول اجازه می‌دهد تا در چرخه‌های تولید سریع‌تر حرکت کند.
5- هد (گان یا کلگی) کوچک
یکی دیگر از مزایای مهم دستگاه‌های لیزرهای فایبر، هد برش یا گان جوش کوچک است.
با استفاده از یک پرتو بسیار نازک نور، این ماشین‌ها عملاً هیچ مواد زائدی تولید نمی‌کنند و زمان و هزینه صرف شده برای پردازش ضایعات فلزی را کاهش می‌دهند.
6- انواع متریال
دستگاه‌های لیزر فایبر قادر به پردازش انواع ورق‌های فلزی هستند که علاوه بر سرعت، کیفیت و دوام قطعه را نیز تضمین می‌کنند.
این موارد از مهم‌ترین مزایای دستگاه لیزر فایبر بودند، اما مانند هر فناوری دیگری، این دستگاه نیز بدون عیب نیست.
از این رو برای آشنایی با چالش‌ها و محدودیت‌های آن، پیشنهاد می‌کنیم مطلب “معایب دستگاه لیزر فایبر” را مطالعه کنید.
کاربرد دستگاه لیزر فایبر در صنایع مختلف
کاربرد دستگاه لیزر فایبر در صنایع گوناگون به دلیل دقت بالا، سرعت عملکرد و هزینه نگهداری پایین، بسیار گسترده است.
این دستگاه برای برش و حکاکی روی فلزاتی مانند استیل، آلومینیوم، مس و برنج استفاده می‌شود.
در صنعت خودروسازی، الکترونیک، جواهرسازی و تولید قطعات صنعتی، از لیزر فایبر برای ایجاد برش‌های دقیق و حکاکی‌های ظریف بهره می‌برند.
همچنین این فناوری در مارک‌زنی قطعات صنعتی، حکاکی شماره سریال و ایجاد طرح‌های تزئینی روی فلزات نقش مهمی ایفا می‌کند.
برای کسب اطلاعات بیشتر در این باره، می‌توانید مطلب “از برش های لیزری در چه صنایعی استفاده می شود” را مطالعه کنید.
جمع‌بندی: آیا دستگاه لیزر فایبر برای کسب‌وکار شما مناسب است؟
با توجه به ویژگی‌ها و مزایای دستگاه لیزر فایبر، می‌توان گفت که این دستگاه یک انتخاب عالی برای بسیاری از صنایع است که به دقت بالا و سرعت نیاز دارند.
از آنجایی که این دستگاه به‌طور ویژه برای برش‌ها و جوش‌های دقیق و با کیفیت طراحی شده است، می‌تواند در بسیاری از کاربردهای صنعتی، تجاری و حتی هنری عملکرد بسیار خوبی داشته باشد.
هرچند هزینه بالا و نیاز به تخصص در نگهداری از معایب آن محسوب می‌شود اما اگر نیاز شما به برش‌های سریع و با دقت و جوش‌های باکیفیت است، دستگاه لیزر فایبر می‌تواند راه‌حلی کارآمد و اقتصادی باشد.
بنابراین قبل از تصمیم‌گیری برای خرید، باید به ویژگی‌های دستگاه و نیازهای خاص پروژه خود توجه داشته باشید تا درست تصمیم بگیرید.
✅گفتنی است ما در فایبرتک علاوه بر دستگاه‌های برش، دستگاه‌های جوش از نوع فایبر را نیز ارائه می‌دهیم که برای کسب اطلاعات بیشتر می‌توانید به صفحه‌ی دستگاه جوش لیزری مراجعه کنید و یا با ما تماس بگیرید.
