مقالات

فونت زيبا سازفونت زيبا سازفونت زيبا سازفونت زيبا سازفونت زيبا سازفونت زيبا سازفونت زيبا سازفونت زيبا ساز

برش لیزری:

برش لیزری فناوری است که در آن از اشعه لیزر برای برش اجسام استفاده می‌شود؛ و نوعاً از این فناوری در زمینه صنعت استفاده می‌شود. برش لیزری توسط استعمال اشعه لیزر از یک خروجی قوی لیزر روی اجسامی که می‌خواهند بریده شوند انجام می‌شود. قسمتی از جسم مورد نظر که بریده می‌شود یا آب می‌شود یا می‌سوزد یا تصعید می‌شود و توسط فشار گاز از روی جسم پاک می‌شود. و سر انجام سطح بریده شده با کیفیت خیلی عالی بریده می‌شود.
لیزر تکنولوژی ای است که توسط تقویب اپتیکی بر پایه فوتونهای تحریک شده نور تولید می کند. ساده ترین ساختار تولید لیزر شامل دو آینه است که به صورت موازی روبروی هم قرار گرفته اند به گونه ای که یک نوسان ساز را تشکیل می دهند، با ایجاد یک محیط فعال بین آینه که روند تابش و بازتابش بین آن دو را تقویت کند عمل لیزش اتفاق می افتد.لیزر انواع مختلفی مانند لیزر گازی، لیزر شیمیایی، لیزر رادیواکتیو، لیزر جامد، لیزر فیبری و … دارد، اما در لیزر صنعتی تنها از دو نوع آن یعنی لیزر گازی و جامد استفاده می شود. لیزر های صنعتی جامد و گازی نیز هر کدام به انواع مختلفی تقسیم می شوند، مثلا در میان انواع لیزر های صنعتی گازی، لیزر صنعتی CO2 بیشترین کاربرد را داشته و از آن برای برش و حکاکی انواع مواد مختلف مانند چوب، پلکسی گلاس، شیشه، پارچه و … استفاده می شود و محبوب ترین لیزر در صنعت است.
لیزر صنعتی جامد نیز بیشتر لیزر یاگ است که برای حکاکی و برش فلزات از آن استفاده می شود.
دستگاه لیزر CNC که از این تکنولوژی استفاده می کنند را می توان به دو بخش دستگاه لیزر فلزات و دستگاه لیزر غیر فلزات تقسیم کرد. این دستگاه ها با هدایت کامپیوتری و توسط لیزری که از آنها متصاطع می شود عملیات مختلفی مانند برش لیزری، حک لیزری و … را انجام می دهند. این دستگاه ها مزایای زیادی دارند، مثلا سرعت بسیار بالایی دارند و با توجه به هدایت شدن توسط کامپیوتر، خروجی های کاملا یکسانی دارند. لیزر صنعتی در صنایع مختلفی مانند صنایع نظامی، ساختمانی، هوافضا، پزشکی، آزمایشگاهی و پژوهشی، ارتباطاتی، فیزیک، شیمی و … کاربرد دارد.

Metal-Steel-Laser-Cut-and-Laser-Engraving-Business-Cards

برش ليزري چيست:

لیزر مخفف عبارت light amplification by stimulated emission of radiation می باشد و به معنای تقویت نور توسط تشعشع تحریک شده است. تاریخچه کشف لیزر به سالهای ۱۹۶۰ برمی‌گردد. اولین بار تولید لیزر از گاز CO۲ در سال ۱۹۶۱ با طول موج ۱۰/۶mm توسط جوان، بِنِت و هیرت (Javan, Bennett, Hereto) صورت گرفت و در سال ۱۹۶۴ لیزر با طول موج ۱/۰۶mm از Nd:YA۶ تولید شد.

از سال ۱۹۶۲ به بعد گزارشهای متعددی در زمینه کاربردهای متالورژیکی لیزر که شامل جوشکاری نیز می‌باشد، موجود است. تا سال ۱۹۷۰ از لیزرهای با توان بالا و پیوسته در جوشکاری استفاده نشد و از لیزرهای پالسی استفاده شد. مشخصه اصلی در جوشکاری لیزری و اشعه الکترونی توسط Ready در سال ۱۹۷۱ وجود حالت جوشکاری نفوذی یا (سوراخ کلیدی) در تابش لیزر گزارش شده‌است. در واقع ایجاد سوراخ کلید در فلزات، در شدّ‌تهای بالای لیزر (MW/cm3) است و در نتیجه Keyhole نیاز به یک زمان کافی برای ایجاد شدن دارد و نمی‌تواند به آسانی در جوشکاری لیزری پالسی Overlap ایجاد شود. از سالهای ۷۲ـ۱۹۷۱ به بعد استفاده از لیزرهای CO۲ پیوسته این مسیر را تغییر داد. جوشهایی با نفوذ کامل در مقیاسهای بزرگ فولاد زنگ نزن مانند جوشهای اشعه الکترون در حالت سوراخ کلیدی ایجاد شدند. این تحقیقات در کشورهای ژاپن، آلمان و انگلستان انجام شدند. پیشرفتهای بعدی در جوشکاری لیزری CO۲ بر بهینه‌سازی بیشتر، منابع لیزر، افزایش کیفیت باریکه لیزر و فهم اندر کنش طراحی اتصال، سرعت جوشکاری، تمرکز اشعه و اثرات پلاسما در جوش‌پذیری متمرکز شد. مطالعات در این زمینه تا توانهای KW۱۵ـ۱۲ ادامه یافته‌است. جوشکاری با Nd: YA۶ به علّت کم بودن طول موج آن (۱/۰۶mm) و کاهش باز تابش از مواد فلزی استفاده بیشتری نسبت به CO۲ می‌تواند داشته باشد. در سالهای آینده استفاده از لیزرهای دیودی (Diode) پیشرفتهای زیادی را در جوشکاری لیزری ایجاد خواهد کرد.

نوری که توسط لیزر گسیل می گردد در یک سو و بسیار پر انرژی و درخشنده است و قدرت نفوذ بالایی نیز دارد. به طوری که در الماس فرو می رود. امروزه استفاده از لیزر در صنعت به عنوان جوش آورنده فلزات و در پزشکی به عنوان چاقوی جراحی بدون درد بسیار متداول است.

لیزرها سه قسمت اصلی دارند:

پمپ انرژی یا چشمه انرژی: ممکن است این پمپ اپتیکی یا شیمیایی و یاحتی یک لیزر دیگر باشد.

ماده پایه وفعال که نام گذاری لیزر بواسطه ماده فعال صو رت می گیرد.

تشدید کننده اپتیکی : شامل دو آینه بازتابنده کلی و جزئی می باشد.

طرز کار یک لیزر یاقوتی:

پمپ انرژی در این لیزر از نوع اپتیکی می باشد و یک لامپ مارپیچی تخلیه است (flash tube) که بدور کریستال یاقوت مدادی شکلی (ruby) پیچیده شده است. کریستال یاقوت ناخالص است و ماده فعال آن اکسید برم و ماده پایه آن اکسید آلومینیوم است. بعد از فعال شدن این پمپ انرژی، کریستال یاقوت نور باران می شود و بعضی از اتمها رادر اثرجذب القایی( stimulated absorption ) برانگیخته کرده وبه ترازهای بالاتر می برد.

پدیده جذب القایی: اتم برانگیخته = اتم+ فوتون

با ادامه تشعشع پمپ، تعداد اتم های برانگیخته بیشتر از اتم های با انرژی کم می شود. به اصطلاح وارونی جمعیت رخ می دهد. طبق قانون جذب و صدور انرژی پلانک، اتم های برانگیخته توان نگهداری انرژی زیادتر را نداشته و به تراز با انرژی کم بر می گردند و انرژی اصافی را به صورت فوتون آزاد می کنند که به این فرایند گسیل خودبخودی گفته می شود. ولی از انجایی که پمپ اپتیکی، مرتب به اتم ها فوتون می تاباند، پدیده دیگری زودتر اتفاق می افتد که به آن گسیل القایی (stimulated emission ) گفته می شود. همان طور که در شکل زیر می بینید، وقتی یک فوتون به اتم برانگیخته بتابد، آن را تحریک کرده وزودتر به حالت پایه خود بر می گرداند.

گسیل القایی: اتم + دو فوتون = اتم برانگیخته + فوتون

این فوتونها دوباره بعضی از اتمها را بر انگیخته می کنند و واکنش زنجیر وار تکرار می شود.  بخشی از پرتوهای نور درون کریستال به حرکت در می آیند که توسط تشدید کننده های اپتیکی درون کریستال برگرداننده می شوند و این پرتوهای نور در همان راستای نور اولیه هستند. به تدریج با افزایش شدت نور، لحظه ای می رسد که نور لیزر از جفتگر خروجی با روشنایی زیاد بطور مستقیم خارج می شود .

Laser%20Engraving450

 

کاربرد برش لیزری

 برش پلكسي گلاس. پلكسي گلاس با اسامي مختلفي ناميده مي شود كه عبارتند از: طلق ، اكريليك ، پلي اكريليك و پلكسي. اين ماده به خاطر زيبايي ، مقاومت ، سبكي و شفافيت در سال هاي اخير در زمينه هاي مختلف كاربردهاي متنوعي پيدا كرده است. يكي از مواردي كه دستگاههاي ليزر به خوبي آنرا برش مي دهند پلكسي گلاس است …

  • برش ليزري چوب . گاهي اوقات به خصوص در حوزه هاي كاري هنري نياز به برش دقيق و پيچيده چوب است كه چنين كاري با ابزارهاي سنتي و متعارف مقدور نيست. در اين گونه موارد مي‌توان از دستگاه هاي برش ليزري استفاده نمود …

  • برش لاستيك و توليد انواع واشر. فرآيند برش ورقه هاي لاستيكي در صنايع مختلفي وجود دارد. در روش هاي سنتي براي برش در تيراژ بالا از قالب هاي فلزي استفاده مي شود. طراحي و ساخت قالب نيز زمان قابل توجهي مي برد. اما با استفاده از دستگاه هاي برش ليزري مي توان به سرعت طرح اوليه را به محصول برش خورده تبديل نمود …

  • برش و سوراخكاري بردهاي مدار چاپی. در روش هاي سنتي براي برش و سوراخكاري بردهاي الكترونيكي از دستگاه هاي مكانيكي  CNCاستفاده مي شود. براي انجام كارهاي مذكور از دستگاه هاي برش و سوراخكاري ليزري نيز مي توان استفاده نمود …

  • برش  چرم و پارچه با ليزر: با استفاده از دستگاه‌هاي ليزر مي توان طرح هاي بسيار پيچيده را روی چرم و پارچه برش داد .

  • برش لیزری پلاستیک. از دستگاه های لیزری برای برش ورقه برای ساخت روکش کنترل پنل ها استفاده می شود .

  • برش ليزري كاغذ و مقوا:در روش هاي سنتي براي برش طرح هاي پيچيده بر روي كاغذ و مقوا از قيچي يا قالب هاي فلزي استفاده مي شود. در صورت استفاده از قيچي، سرعت كار پايين است و نمي توان كاغذ و مقوا را به صورت ظريفي برش داد. دستگاه‌هاي ليزر توانايي برش هر گونه كاغذ و مقوا را با ظرافت بالا دارد .

    کاربردهای دستگاه های لیزری در سه گروه قابل طبقه بندی هسند که عبارتند از:

        کاربرد بر حسب صنعت

        کاربرد برش لیزری

        کاربرد حکاکی لیزری

photo (16)

  • کاربرد بر حسب صنعت:

        کاربرد لیزر در صنعت تبلیغات و ساخت هدایای تبلیغاتی

        کاربرد لیزر در تابلوسازی

        کاربرد لیزر در صنعت الکترونیک (حکاکی قطعات الکترونیک)

        کاربرد لیزر در ساخت ماکت (ماکت سازی)

        کاربرد لیزر در دکوراسیون داخلی

        کاربرد لیزر در واشرسازی

        کاربرد لیزر در مهرسازی

        کاربرد لیزر در صنعت بسته بندی

        کاربرد لیزر در معرق کاری

        کاربرد لیزر در صنعت چوب

        کاربرد لیزر در صنعت شیشه

        کاربرد لیزر در صنایع دستی

led-frontlit-business-signs-for-cartier

  • سوالاتی که اغلب درباره لیزر عنوان میشود؟

     

    ۱) لیزرها

    لیزرها دستگاههایی هستند که تابش همدوس یا تقویت تابش در بسامدهایی در ناحیه مادون قرمز، مریی یا فرابنفش طیف موج الکترومغناطیسی را ایجاد میکنند.

    ۲) مولفه های اساسی یک لیزر

    مولفه های اساسی یک لیزر به قرار زیر است :

    الف) محیط فعال شامل مجموعة مناسبی از اتمها، مولکولها، یونها و یا نیمرساناها.

    ب ) فرآیند دمش که قادر است این اتمها و یا مولکولها را به ترازهای با انرژی بالاتر تحریک سازد.

    ج ) عناصر بازخور مناسب که به باریکه تابش اجازه میدهد که در محیط فعال نوسان کند (به این امر نوسان لیزر میگویند) و یا آنکه باریکه از محیط فعال یک بار بگذرد (که به آن تقویت تک عبور میگویند) و ممکن است تعداد عبورها زیادتر شده به آن تقویت دو عبور، سه عبور و … میگویند. عناصر بازخور در واقع از دو آینه تشکیل شده است. یک آینه (آینه انتهایی) تمام بازتابنده است و آینه دیگر نیمهشفاف است. با رفت و بازگشت باریکه بین دو آینه، هر بار عمل تقویت برای باریکه حاصل شده و هنگامی که بهره سیستم از کل تلفات بیشتر گردد، عمل لیزر آغاز میشود و خروجی لیزر را از طرف آینه نیمهشفاف دریافت میدارند.

     

     

    مولتی استایل

    مولتی استایل

    ۳) تاریخچه لیزر

    لیزرها بر اساس اصل کلی که در بسامدهای میکروموج اختراع گردیده بود و به آن میزر (تقویت میکروموج توسط گسیل تابش القایی) گفته میشد، کار میکنند. وقتی طول موج نوسان به ناحیه بسامدهای اپتیکی میرسد، طبیعتاً به آن لیزر (تقویت نور توسط گسیل تابش القایی) گفته میشود.

    اختراع اولین لیزر به سال ۱۹۶۰ توسط تئودور مایمن بازمیگردد و آن یک لیزر یاقوت است که با لامپ درخش فعال میشود. جالب است بدانیم که امروزه لیزرهای حالت جامد (نظیر یاقوت، نئودیمیوم یاگ) نیز کم و بیش به صورت همان تکنیک قدیمی خود کار میکنند. روش دمیدن محیط فعال از طریق اپتیکی است. البته حضور لیزرهای نیمرسانا و تابش انها در ناحیه جذب شدید بلورهای لیزر، تکنولوژی بسیار جدید امروزی را که دمش لیزرهای حالت جامد توسط لیزرهای نیمرساناست متحول ساخته است. این لیزرها که با باریکة لیزرهای نیمرسانا دمیده میشوند، بسیار کوچک و قابل حمل و کم مصرف و با بازدهی بالایی هستند. حتی در این خصوص پا فراتر گذاشته شده است و لیزرهای پرقدرت که در حجم کوچک ساخته میشوند قادر به تولید باریکههای پرتوان برای مصارف صنعتی میباشند.

    acrylic-sign-huddersfield
    برندگان جایزه نوبل در زمینه لیزر

    دانشمندان بسیار زیادی در چند دهه گذشته در اهداف مرتبط با فیزیک که به نحوی با لیزر سر و کار پیدا میکند موفق به دریافت جایزه نوبل شدهاند. در اینجا اسامی چند دانشمند که مستقیماً در ارتباط با لیزر جوایز نوبل را دریافت کردهاند را ذکر خواهیم نمود.
    – چارلز اچ تاونز به خاطر اختراع میزر آمونیاک (۱۹۶۴).

    – نیکلا جی باسوف، و الکساندر پروکرف برای سهم خود در میزرها و لیزرها (۱۹۶۴).

    – دنیس گابور ، برای ارائه تصاویر سه بعدی (هولوگرافی) (۱۹۷۱).

    – نیکلاس بلومبرگن و آرتورشالو برای سهم آنها در میزر سه ترازی، اپتیک غیرخطی و اسپکتروسکپی لیزری (۱۹۸۱).

    – احمد ذویل (که دانشمند مصری است) برای کاربرد لیزر در شیمی (۱۹۹۹).

    از سایر فعالیتهای اساسی در زمینه لیزر میتوان از اختراع پرفسور علی جوان، دانشمند ایرانی به خاطر اولین لیزر گازی هلیوم نئون و سی.ک.ان پاتل (دانشمند هندی) برای اختراع لیزر CO2 نام برد.

    با وجودی که از اختراع لیزر بیش از ۴۰ سال (و نزدیک به نیم قرن) میگذرد، لیزرها به صورت ابزارهایی کاملاً توسعه یافته برای تولید باریکه نور همدوس درآمدهاند. گسترش کاربردهای آن بسیار وسیع بوده و در تمام شئون زندگی بشری، از جراحیهای ظریف گرفته تا صنعت، مسائل دفاعی و حتی خرید از فروشگاهها قابلیت خودرا نشان دادهاند. بنابراین میتوان ادعا کرد که کاربردهای آن در آینده وسیعتر شده و جایگاه لیزر و اهمیت آندر اجتماع و زندگی انسانها روز به روز ملموستر خواهد شد.

ori-engraved-brass-sign-531

  • ۴) مفاهیم اساسی لیزر

    لیزرها بر اساس برهمکنش تابش و ماده فعال میشوند. این برهمکنش شامل گسیل خود به خود، گسیل القایی و جذب میباشد.

    گسیل خود به خود فرض کنیم توانسته باشیم اتمهای زیادی را به تراز بالاتر اتم و یا مولکول با تحریک خارجی (که به آن دمش گفته میشود) فرستاده باشیم. تعداد این اتمها یا مولکولها در واحد حجم در تراز بالاتر را با N2 نمایش میدهیم. این اتم یا مولکول به صورت خود به خود به تراز پایینتر فرومیافتد و اگر این فروافت توام با گسیل موج الکترومغناطیسی باشد به آن فروافت تابشی یا گسیل خودبه خود میگویند. اتم و یا مولکول هرگاه به طریق دیگری مثلاً در برخورد با گاز در محیط به تراز پایینتر فروافتد و همراه با تابش نباشد به آن فروافت غیرتابشی میگویند.

     

    گسیل القایی

    علاوه بر فروافت به طریق گسیل خود به خود، اتم و یا مولکول در تراز بالاتر میتواند در اثر برهمکنش با یک میدان تابش خارجی به تراز پایینتر فروافتد در این صورت دو فوتون به وجود میآید، فوتون القاء شونده و فوتون القاء کننده. هر دو فوتون در یک جهت گسیل میشوند و همفاز و با یک قطبش هستند (فاز و قطبش فوتون القاء شونده در همان فاز و قطبش فوتون القاء کننده است). این اساس تقویت نوری را فراهم میسازد و اساس لیزر مبتنی بر همین اصول تقویت نور میباشد.

    جذب هنگامی که در یک سیستم اتمی که اتمها در تراز پایینتر (تراز پایه) هستند موج الکترومغناطیسی اعمال گردد به نحوی که فرکانس موج فرودی درست در همان فرکانس گذار اتمی باشد، در این صورت به سادگی موج الکترومغناطیسی فرودی بر اتم یا مولکول، جذب اتم و یا مولکول شده و آن را به تراز بالاتر ارتقاء میدهد. به این فرآیند جذب گفته میشود.

     

     Dimensional-sign

    ۴-۱) جمعیت معکوس

    در یک اتم فرض کنید، تراز انرژی و جمعیت تراز پایین (N1 و E1) و تراز انرژی و جمعیت تراز بالاتر (N2 و E2) باشد. در حالت عادی توزیع بولتزمن برای اتم یا مولکول برقرار است، لذا همواره چون E1 > E2 است، خواهیم داشت N2 > N1 ، بنابراین اختلاف N2 – Δ N = N1 همواره مثبت است و تابش فرودی جذب اتم یا مولکول میشود. اگر شرایطی غیرعادی حاصل آید به نحوی که N1 > N2 گردد، با جذب منفی و یا بهره سر و کار داریم. به این عمل که توسط دمش حاصل میشود و جمعیت تراز بالاتر بیشتر از تراز پایینتر به وجود میآید، ایجاد جمعیت معکوس میگویند و هرگز در شرایط ترازمندی گرمایی حاصل نمیشود.

    ۴-۲) چگونگی ایجاد جمعیت معکوس

    روشهای مختلفی جهت ایجاد جمعیت معکوس وجود دارد که بسته به محیط فعال از این روشها جهت ایجاد جمعیت معکوس استفاده میکنند به عملی که انجام میشود تا جمعیت معکوس حاصل شود دمش (پمپاژ) گفته میشود. روشهای پمپاژ به قرار زیر است. دمش الکتریکی، دمش نوری، دمش شیمیایی، دمش گرمایی.

     Ap-017L

    ۵) انواع لیزرها

    ۵-۱) لیزرهای حالت جامد

    سه موضوع اساسی برای ایجاد بهره در لیزرهای حالت جامد عبارتند از :

    محیط میزبان ، یونهای فعال در داخل محیط میزبان ، منابع نوری برای دمش مواد تشکیل دهنده محیط میزبان محیط میزبان به دو دسته بلوری و شیشهای تقسیم میشوند. محیط میزبان میباید از نظر اپتیکی، مکانیکی و خواص گرمایی شرایط عمل کرد لیزری را متحمل شوند. محیطهای میزبان بلوری که پس از اختراع اولین لیزر یاقوت مورد بررسی و مطالعه و کاربرد قرار گرفتهاند عبارتند از:

    سافایر، Al2O3 گارانتها، ایتریوم، آلومینیوم گارنت Y3Al5O12 که با YAG نشان میدهند.

    گادولنیوم، گالیوم گارنت Gd3Ga5O12 که با GGG نشان میدهند. گادولنیوم اسکاندیوم آلومینیوم گارنت Gd3Sc2Al3O12 که با GSAG نشان میدهند. آلومینیت، ایتریوم اورتوآلومینیت (Y AlO3)، که با YAlO یا YAP نشان میدهند. فسفاتها و سیلیکاتها، کلسیم فلوروفسفات یا Ga5+ (PO4 +)3 F نام معدنی فلوراپاتیت (FAP) سیلیکات اکسی پاتیت یا Ga La SOAP تنگستیتها، مولیبدیتها، وانادیتها و بریلیتها فلورایدها، سرامیکها، شیشهها، یونهای فعال :

    «یونهای خاکی نادر»

    نئودیمیوم Nd+3 خط Nd:YAG در λ = ۱٫۰۶ μ m

    اربیوم Er+3 خط Er:YAG در λ ~ ۲٫۹ μ m

    هولومیوم Ho+3 خط Ho:YAG در λ ~ ۲ μ m

    تالیوم Tm+3 خط Tm:YAM در λ ~ ۲ μ m

    «یونهای آکتاناید»

    یاقوت Cr+3 : Al2O3

    الکساندریت 0b8b25f7d9033739f0353c83bfd62a7aCr+3 : BeAl2O4

    تایتانیوم سافیر Ti+3 : Al2O3

    ۵-۱-۱ لیزرهای حالت جامد کوکپذیر (قابل تنظیم طول موج)

    گسیل لیزری در لیزرهای حالت جامد کوکپذیر وقتی جفتشدگی گسیل القائی و گسیل کوانتایی ارتعاشی (فونون) در بلور حاصل میشود اتفاق میافتد. آنها عبارتند از :

    الکساندریت :

    BeAl2O4 در گسترة ۷۰۰-۸۰۰ nm

    Cr : GSGG) Cr:Gd Sc Ga-Garnet در (۱۰۰-۹۰۰ nm)

    Cr:KZn F3 (در ۱۸۵-۸۶۵ nm)

    ۵-۱-۲ سیستمهای دمش نوری در لیزرهای حالت جامد

    در گذشته لامپهای هالوژن-تنگستن برای دمش موج پیوسته Nd:YAG به کار میرفته است.

    لامپهای درخش (لامپ فلاش) برای لیزرهای پالسی به کار میرود که از یک لوله کوارتز با دو الکترود انتهایی (گاز داخلی Xe) تشکیل شده است. امروزه از لیزرهای نیمرسانا برای دمش لیزرهای حالت جامد مخصوصاً Nd:YAG استفاده میشود. از نظر طیفی بهترین بازدهی انتقال انرژی نوری از تشعشع منبع دمش به محیط جامد وقتی است که ناحیه طیفی بیشینه تشعشع لامپ تحریک با نواحی جذب شدید در محیط فعال جامد منطبق باشد.

    ۵-۲ لیزرهای رزینهای (مایع رنگین)

    لیزرهای رزینهای به آن دسته از موادآلی گفته میشود که در حلالهای مناسب حل شده جهت محیط فعال مورد استفاده قرار میگیرند. دمش این رنگها از طریق نوری است که با استفاده از لامپ فلاش و یا یک لیزر مناسب میباشد. این مواد قادراند بسته به نوع رنگ به کاررفته از ناحیه فرابنفش تا نزدیک مادون قرمز نوسان قابل تنظیم طولموجی داشته باشند. لذا از زمره لیزرهای کوکپذیر هستند و دارای کاربردهای وسیع در طیفنگاری میباشند. برای دمش این لیزرها، اگر به صورت پالسی مد نظر باشد از لیزرهای نیتروژن، اگزایمر، بخار مس استفاده میشود. هارمونیکهای مراتب بالای لیزرNd:YAG در طولموجهای ۵۳۲، ۳۵۳ و ۲۶۶ نانومتر برای دمش رنگهای آلی نیز مناسب و مقرون به صرفه اقتصادی است. برای نوسان موج پیوسته از لیزر آرگون یونی میتوان استفاده نمود.

    ۵-۳ لیزرهای گازی

    نظر به این که گازها به عنوان محیط فعال نسبت به محیط های فعال حالت جامد از چگالی پایینتری برخوردار هستند. بنابراین باید انتظار داشت که لیزرهای گازی نسبتا بزرگ و حجیم باشند. گازها در لیزرهای گازی توسط برخورد الکترونی و یا باریکه الکترونی تحریک میشوند و لذا دمش آنها از نوع دمش الکتریکی است.

     Examples of EHO Laser work

    تحریک برخورد الکترونی

    تحریک مناسب در گازها در فرآیندهای برخورد الکترونی رخ میدهد. تحریک تراز بالایی لیزر یا به صورت برخورد مستقیم الکترون مثلا در لیزر آرگون خنثی است. طبق سازوکار Ar + e -> Ar* + e که *Ar نشان دهنده تراز تحریکی اتم آرگون است، یا انتقال انرژی توسط گازی از نوع دیگر (مثل لیزر He-Ne) صورت میگیرد که He نقش دهندة انرژی به اتم نئون را داراست و عمل لیزر روی گذارهای اتم Ne تحقق مییابد.

    He* + Ne -> Ne* + He

    *He و *Ne نشان دهنده اتم He و Ne در حالت تحریکی است.

    ۵-۳-۱ لیزر آرگون یونی (Ar II)

    لیزر آرگون یونی یکی از لیزرهای مهم گازی است که تحریک توسط برخورد الکترونی در اتم Ar صورت میگیرد. از سایر لیزرها یونی گازهای نادر میتوان از لیزرهای یونی کریپتون، زینون و نئون نام برد. برخی از خطوط مهم و توانهای نوعی خطوط نوسانی در زیر آورده شده اند.

    لیزرهای یونی پالسی

    Ar (II) (nm 488 ، nm 496 توان حدود ۱۰ وات ؛ nm 496 ، nm 502 و nm 514)
    Ne (III) (nm 473 ، توان ۴۰۰ وات)
    Xe (IV) (nm 364 ، توان ۳۶۰۰ وات ، nm 430 ، توان ۱۰۰۰ وات)

    لیزرهای یونی موج پیوسته

    Ar (II) (nm 0/488 ، nm 5/514 توان حدود W 1)
    Kr (II) (nm 1/647 ، توان ۴/۰ وات ، nm 4/676 ، nm 5/752 ، nm 7/350 ، توان ۵ وات)

    ۵-۳-۲ لیزر He-Ne

    یکی از متداولترین لیزرهای گازی است. محیط فعال اختلاطی از گاز هلیوم و نئون است که نسبت آنها تقریبا ۵:۱ تا ۲۰:۱ میباشد. این اختلاط گاز در لوله شیشهای به قطر چند میلیمتر و به طول ۰/۱ تا ۱ متر در فشار حدودا mmHg 10 و با تحریک توسط ولتاژ بالا چند کیلو ولت قادر است عمل لیزر روی ترازهای نئون را حاصل کند. (۳/۳۹μm ، ۱/۱۵ mm ، ۶۳۲/۸ μm و ۵/۵۴۳nm )1-14032Q91504621

    ۵-۳-۳ لیزر بخار مس

    لیزر بخار مس یکی از لیزرهای مهم و پرقدرت به حساب میآید. برای آن که جمعیت کافی از اتمهای مس حاصل شود نیاز به آن است که دمای محیط به ۱۴۰۰ْC تا ۱۵۰۰ْC برسد . این امر در تیوبهای خاص از آلومینا و با رگبار بسیار بالا (kHz 5~ ) برای گرم شدن تیوب لیزر و بخار شدن فلز مس توسط سوئیچهای تایروترون حاصل میشود. قطر لوله ها بین ۱۰ تا ۸۰ میلیمتر است. همچنین برای دریافت قدرت مناسب از لیزر نیاز به استفاده از گاز نئون در فشار ۵۰-۲۵ میلیمتر جیوه میباشد.

    عمل لیزر در دو طول موج nm 578 و nm 510 تحقق مییابد، هر دو گذار به تراز نیمهپایدار منجر میشود و عمل لیزر تنها در مدتی کوتاه قبل از نابودشدن جمعیت معکوس حاصل میشود. توان متوسط در رگبار kHz 5~ ، W 40-10 است، برای توانهای بالاتر نیاز به آن است که سیستم به صورت نوسانگر-تقویتکننده عمل کند. بازدهی کلی سیستم نسبتا بالا (تا ۲%) میرسد، بنابراین اگر توانهای کمی مورد نیاز باشد سیستم لیزر میتواند توسط هوا خنک شود. در غیر این صورت در توانهای بالا، به سرد کردن لیزر توسط جریان آب سرد نیاز میباشد.

    ۵-۳-۴ لیزر گازکربنیک (لیزر CO2)

    لیزر گازکربنیک تاکنون مهمترین لیزر در ردة خود به شمار میرود و از نقطهنظر کاربردهای تکنولوژیکی این لیزر از مهمترین لیزرها محسوب میشود. با در نظر گرفتن بازدهی (۳۰%~) و خروجی پرتوان، توانهای موج پیوسته این لیزر به دهها کیلووات میرسد، بنابراین کاربردهایی نظیر جوشکاری، برش فلزات و اجرای نقوش فلزی و کاربردهای نظامی این لیزر میسر شده است. گذار لیزری در این لیزر با لیزرهای یونی یا اتمی متفاوت است، چه ترازهای انرژی مرتبط با حالتهای کوانتومی مدهای ارتعاشی و چرخشی مولکول CO2 میباشد. در مورد مدهای ارتعاشی، سه نوع مد ارتعاشی غیرمتقارن، متقارن و خمشی در گذارهای لیزر درگیر میباشند. عمل لیزری در نواحی بین دو طول موج ۹/۴و ۱۰/۶ میکرومتر است که در ناحیه فروسرخ طیف واقع میشود. این لیزر با ساختارهای متفاوت تکنیکی ساخته میشود که عبارتند از : لیزر پالسی فشار اتمسفری (TEA)، محفظه بسته، جریان گازی و دینامیک گازی.

    ۵-۳-۵ لیزر نیتروژن (N2)

    گذارهای لیزری در لیزر نیتروژن بین ترازهای انرژی الکترونی مولکول N2 صورت میگیرد که منجر به خروجی در ناحیه فرابنفش (۳۳۷/۱nm) میشود. این لیزر در نوع پالسی فعال است و پهنای زمانی آن کوتاه و به حدود چند نانو ثانیه میرسد. دمش الکتریکی این لیزر میباید بسیار سریع و در زمانهای حدود مقیاس پهنای پالس تحقق یابد. این لیزرها در رده لیزرهای خودپایانیابنده قرار میگیرند.

    چرم طبیعی

    چرم طبیعی

    ۵-۳-۶ لیزرهای اگزایمر

    واژة «اگزایمر» از بهم بستن واژة excited dimer یا دوتایی تحریک شده ساخته شده است و مفهوم آن است که انرژی الکترونی مولکول دو اتمی در حالت تحریک شده به صورت پایدارو در حالت پایه به صورت دافعه است. هالایدهای گاز نادر نظیر ArF ، KrF و XeCl نمونه هایی از این نوع لیزر هستند. تخلیه الکتریکی و باریکه های الکترونی را میتوان برای تحریک اختلاطهای گازی از نوع گازهای نادر و مولکولهایی نظیر F2 یا HCl برای حصول عمل لیزر در لیزرهای اگزیمر به کار برد. عمل دمش این لیزرها به گونهای شبیه به لیزرهای N2 میباشد لیکن برای تحریک نیاز به آن است که قبل از تخلیه الکتریکی اصلی توسط فوتونهایUV و یا پرتو x محیط توسط یک پیشیونش برای تخلیه یکنواخت الکتریکی آماده شود. بعضی از لیزرهای اگزایمر نظیر XeF و KrF کاملا کارآمد بوده و قادرند توانهای خروجی تا J1 و با توان متوسط W 200 را حاصل سازند.

    ۵-۴ لیزرهای شیمیایی

    ترکیبات شیمیایی دارای این توانایی هستند که مقادیر زیادی از انرژی که ممکن است بخشی را در واکنشهای شیمیایی گرمازا از دست بدهند، در خود ذخیره نمایند. به این ترتیب آنها نمونه های جالب توجهی جهت تبدیل انرژی شیمیایی به تابش نوری همدوس به شمار میآیند. لیزرهای شیمیایی که امروزه با آن سر و کار داریم مرتبط با گذارهای حالتهای ارتعاشی مولکولهایی نظیر HF ، CO و امثالهم میباشند. حد پایین گذار لیزری آنها در طول موج μm2~ میباشد. مثال خاصی از این لیزرها، انواع لیزرهای HF و DF میباشند که قدرتهای بسیار بالایی از آنها به دست آمده است. واکنشهای مرتبط به قرار زیر هستند :

    F + H2 -> HF * + H

    F + D2 -> DF * + D

    با وجودی که واکنشهای بالا نمونه های تحریکی را که با علامت ستاره نشان دادیم حاصل میکنند، لیکن تجزیه هیدرژن و فلئور میباید از مولکولهای اولیه H2 و F2 حاصل شود. واکنشهای مرتبط در این نوع لیزرها به صورت زنجیرهای است، به این معنا که وقتی واکنش رخ داد مراکز فعال لیزری را میباید خودشان حاصل کنند و این متضمن تزریق پیوسته مولکول H2 و F2 به سیستم است مثلادر ادامه واکنش بالا برای H رها شده، داریم :

    H + F2 -> HF * + F

    و برای F رها شده، واکنش خواهد شدLeateher-accessories-04

    F + H2 -> HF * + H

    ۵-۵ لیزرهای نیمرسانا

    یکی از پراستفاده ترین لیزرها، لیزرهای نیمرسانا میباشد که در حجم زیاد ساخته میشوند و دارای کاربردهای بسیار زیادی هستند. امروزه آنها را حتی به عنوان علامت دهنده نور موازی در دست مردم عادی میبینیم و یا در هنگام خرید از فروشگاه های بزرگ قیمت اجناس را فروشنده توسط دستگاهی که به لیزر نیمرسانا مجهز است تعیین کرده در کار مشتری سرعت قابل ملاحظهای میبخشد. لیزرهای نیمرسانا با استفاده از پرش الکترون بین نیمرساناهایی که شامل نوعهای مختلف و ترازهای ناخالصی کنترل شده میباشد کار میکنند. مهمترین مواد نیمرسانا شامل مواد دوتاییها نظیر نیمرسانای V-III مثل GaAs ، InSb با مواد سهتاییها نظیر AlxGa1-xAs (که x فاکتور کوچکتر از واحد است) یا مواد چهارتاییها مثل InxGa1-xAlyP1-y میباشند. مهمترین پارامتر که از یک سیستم نیمرسانا به سیستم دیگر تغییر میکند، گاف انرژی است. این گاف فاصلة انرژی Eg بین بالاترین نوار پرشده از الکترون و یا پایین نوار انرژی خالی از الکترون است. طول موج منتسب به این گاف انرژی از μ=Ch/Eg به دست میآید. لیزرهای نیمرسانای امروزی چنان ساخته میشوند که جریان الکتریکی را به ناحیهای خاص در قطعه محدود سازند.

    این هندسه ساخت به طرق : هدایت شده بهره، هدایت شده ضریب شکست و امثالهم میباشد. ساخت ردّه جدیدی از لیزرهای نیمرسانا به گونهای است که باریکه لیزر در جهت عمود بر ویفر گسیل میشود که به آن «لیزر گسیل سطحی» میگویند. نوع دیگرکه نوع «لیزر گسیل سطحی جفت شده توری» نامیده میشود. به گونهای است که توان خروجی بالا و واگرایی پایین را به دست میدهد. برای قدرتهای بالاتر ردیفهای دایودی اختراع شده که از تعداد لیزرهای زیادی نزدیک به یکدیگر شکل گرفته است.

    از لیزرهای جدید دیگر نیمرسانا، لیزرهای چاه کوانتومی هستند که محیط فعال آن با لایه بسیار نازک (مثلا nm 20) از دو طرف توسط GaAlAs محدود شده است. اگر لیزر تنها یک چنین لایه ای داشته باشد به آن تک چاه کوانتومی گفته میشود (SQW) و اگر از چند لایه با تناوبی از GaAs و GaAlAs شکل گرفته باشد به آن لیزر چاه کوانتومی چندتایی (MQW) میگویند.2013-earth-laser-engraved-leather-wallet

    ۵-۶ لیزرهای الکترون آزاد

    طرز عمل لیزرهای الکترون آزاد کاملا با سایر لیزرهایی که از آنها نام برده شده است متفاوتست. چشمه اصلی انرژی در این نوع لیزرها باریکه نسبیتی الکترون است. تحت بعضی شرایط این الکترونها قادرند مقداری از انرژی خود را به صورت باریکهای از فوتون در همان مسیر الکترونهای سریع رها سازند. به این منظور باریکه الکترون سرعت یافته را از مغناطیسهای تناوب یافته که به آن ویگلر (جنبانده) گفته میشود عبور میدهند. با عبور الکترونها از ویگلر آنها شروع به نوسانهای عرضی میکنند. نتیجه امر در این نوسانها تشعشع موج الکترومغناطیسی است که طول موج آن در جهت تشعشع از μ=μw/2γ۲ به دست میآید. μwتناوب ویگلر و γ نسبت انرژی الکترون به انرژی الکترون در حالت سکون است.

    بنابراین با تغییر μwو یا γ میتوان گسترة وسیعی از فرکانسهای لیزر را حاصل کرد، یعنی این لیزرها کوکپذیر هستند. ضمنا سیستمهای لیزرهای الکترون آزاد به علت استفاده از شتابدهنده، دستگاههای عظیمی به شمار میآیند یعنی در واقع برای راهاندازی آن نیاز به تجهیزات شتابدهنده الکترون میباشد.

    بنابراین آنها دستگاههایی نیستند که در مقطع فعلی از زمان به صورت کوچک و مستقل بتوان در آزمایشگاههای متداول تحقیقاتی از آنها استفاده کرد.

استنلس استیل چیست؟

استنلس استیل یا فولاد های ضد زنگ آلیاژهایی بر پایه آهن هسنتد که شامل حداقل ۱۰٫۵% کروم باشند. در این میان تنها تعداد کمی از آنها محتوی بیش از ۳۰% کروم یا کمتر از ۵۰% آهن میباشد .خاصیت ضد زنگ بودن این فلزات بوسیله شکلگیری یک پوسته اکسید کروم بر روی سطح آنها میباشد که این لایه اکسیدی در حضور اکسیژن تشکیل شده وتقویت می شود.
Se Mo Ni Cu Ti Si Al Nb جهت بهبود خواص استیل افزوده می شوند  لازم به توضیح است که درصد کربن این محصولات از مقادیر کمتر از ۰٫۰۳% تا ۱% قابل تغییر می باشد.
انتخاب نوع استنلس استیل در صنعت به عوامل مختلفی مانند مقاومت خوردگی  خواص مکانیکی خواص حرارتی خواص شمیایی خواص تولیدی موجود بودن قیمت محصولات و…….بستگی دارد که از این میان مقاومت خوردگی خواص مکانیکی و خواص حرارتی معمولا از مهمترین فاکتور ها می باشد
انواع گرید های استنلس استیل
سری ۳۰۰ یا استنلس نگیر  (غیرمغناطیسیی یا نگیر)photo23
آلیاژ اهن کروم نیکل با کربن کمتر از ۰٫۱ درصد
سر ی ۴۰۰ یا استیل بگیر(مغناطیسی یا بگیر)
 آلیاژ آهن کروم با کربن کمتر از ۰٫۱ درصد
سری ۳۰۰ و موارد کاربردآن
۳۰۴ رایج ترین گرید استنلس استیل است که همان  ۱۸٫۸ کلاسیک می باشد.
 ۳۱۶ بعد از ۳۰۴ رایج ترین گرید است و در صنایع غذایی و جراحی کاربد دارد به علاوه آلیاژ مولیبدن موجود در آن از فرسایش جلوگیری می کند همچنین بخاطر مقاومت زیاد در برابر کلر در مقابل گرید ۳۰۴ در صنایع دریایی هم بکار میرود. ۳۲۱ این گرید شبیه گرید ۳۰۴ است با این تفاوت که  آلیاژ ۳۲۱ به علت وجود ترکیبات تیتانیوم در آن مقاومت زیادی در برابر جوشکاری ندارد این آلیاژها به علت شکل پذیری عالی ,مقاومت در برابر خوردگی وجوش پذیری مناسب  از پر مصرف ترین گروه استنلس استیل محسوب می گردند در شرایط تابیدگی همگی آنها غیر مغناطیسی می باشد.
phot1
سری ۴۰۰ وموارد کاربرد آن
۴۱۰ مقاوم در برابر سایش است اما در برابر خوردگی مقاومت کمی دارد.
۴۲۰ گرید مخصوص کارد و چنگال قابلیت پولیش خوبی دارد
۴۳۰ گرید مخصوص دکوراسیون است  به عنوان مثال در تزئینات داخلی اتومبیل کاربرد دارد قسمت اعظم استیلهای طرحدار با گرید ۴۳۰ بگیر می باشد این گرید قابلیت شکل پذیری خوبی در درجه حرارت کم دارد و مقاوم در برابر خوردگی است
استنلس استیل های مغناطیسی ,دارای میزان کمی کربن بوده وکروم (و مولیبدن )به عنوان عناصر اصلی در این آلیاژ محسوب می گردد.
این گروه بوسیله عملیات حرارتی سخت شدنی نبوده  ودر کلیه شرایط مغناطیسی می باشند
کاربرد ورقهای استنلس استیل در صنعت آسانسور و دکوراتیو
کلیه ورقهای استیل طرحدار در دو گرید۴۳۰ بگیر و ۳۰۴  نگیرجهت پوشش بدنه, سقف ودرب آسانسوردر ضخامت های گوناگون در ابعاد مختلف و در رنگهای بسیار متنوع :نقره ای -طلایی- آبی -مشکی -مسی- دودی دارای کاربرد بسیار ویژه و زیبا می باشد
با برچسب: , , , , , , , , , ,
ارسال در : برش لیزری

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

*

گروه صنعتی لیزرکار

ترجمه شده توسط : چاپ و تبلیغات