برش با استفاده از امواج لیزری

برش با استفاده از امواج لیزری

اسلاید 1: بسم الله الرحمن الرحیم

اسلاید 2: روشهای تولیدموضوع : برش با استفاده از امواج لیزری ( Laser Cutting )تهیه کننده: بابک رستگار

اسلاید 3: فهرست مطالب :مقدمهتاریخچهكاربردهاي ليزركاربرد ليزري در نوسازي صنعتبرش ليزريکاربرد برش لیزری در پزشکی...!!فهرست منابع و مآخذ

اسلاید 4: مقدمه :سال 1960 ميلادي ، اولين ليزر با موفقيت تهيه شد. از یك سی دی خوان ساده در كامپیوتر و یا اشعه ای كه برای خواندن «باركد» اجناس و نام محصولات در فروشگاه ها به كار می رود، گرفته تا بررسی یك میكروب از نظر وزن و تعیین میزان وزن هسته سلول،و... از لیزر بهره گرفته می شود. ليزر امروزه در زمينه‌هاي گوناگون از قبيل بيولوژي ، پزشكي ، مدارهاي كامپيوتر ، ارتباطات ، سيستم‌هاي اداري ، صنعت ، اندازه‌گيري در زمينه‌هاي مختلف و … بكار برده مي‌شود . ليزر يك منبع نور خاص است و بطور كلي با نور لامپهاي معمولي ، چراغ برق ، نور فلورسانت و غيره تفاوت فاحش دارد و در مقايسه با ساير منابع نور : در رده‌اي با مشخصات فوق‌العاده نوري قرار دارد . اين مطلب با عنوان اينكه نور ليزر از همدوستي (coherence) فوق‌العاده برخوردار است ، بيان مي‌شود .

اسلاید 5: تاریخچه :اندیشه و فكر اولیه لیزر به آلبرت اینشتین در سال ۱۹۱۶ همزمان با ارائه «تئوری نشر برانگیخته» برمی گردد: 1 . گسيل خودبخود spantaneous 2 . گسيل برانگيخته stimulatedدانشمنداني همانند townes در امريكا و basov و prochrov از روسيه قدیم امكان استفاده از روش دوم (گسيل برانگيخته) را براي يك طراحي نور همدوس كشف كردند .

اسلاید 6: میمن برای نخستین بار لیزر یاقوت را در سال ۱۹۵۹ ساخت.پس از دو سال آقای علی جوان، دانشمند ایرانی برای نخستین بار لیزر گازی هلیوم- نئون را ساخت. از حدود سال ۱۹۶۶ لیزر نیم رسانا در مخابرات نوری در ژاپن و آمریکا مورد توجه قرار گرفت و نسبت به امکان مد گردانی مستقیم آن تا فرکانسهای فوق‌العاده زیاد شناخت حاصل شده‌است. پیشنهاد استفاده از گسیل القایی از یک سیستم با جمعیت معکوس برای تقویت امواج میکروویو بطور مستقل به‌وسیله وبر، جوردون، زیگر، باسو، تانز و پروخورو داده شد. اولین استفاده عملی از چنین تقویت کننده‌هایی توسط گروه جوردون، زیگر و تاونز در دانشگاه کالیفرنیا انجام شد.این گروه نام میزر را که از ابتدای حروف تشکیل شده بود برای آن برگزیدند: «Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation» اولین میزر با استفاده از گذار میکروویو در مولکولهای آمونیاک ساخته شد. در سال ۱۹۵۸ اولین بار پیشنهاد فعالیت میزر در فرکانسهای نوری در مقاله‌ای توسط اسکاولو و تاونز داده شد.در سال ۱۹۶۲ نیز پیشنهاد لیزرهای نیمه هادی مطرح گردید.تاریخچه:

اسلاید 7: ریشه لغوی لیزر:Laser کلمه لیزر از حروف ابتدای عبارت (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)در لاتین ساخته شده‌است که معمولاً در طول موجهای مادون قرمز نزدیک، مرئی و ماورای بنفش طیف الکترومغناطیس می‌باشد. به گسیلهای لیزر گونه طول موجهای بلندتر ناحیه میکروویو «میزر» گفته می‌شود. لیزر اصولاً به منبع نور همدوس و تکرنگ گفته می‌شود.«تقویت نور به‌وسیله گسیل القایی تابش»

اسلاید 8: انواع لیزر: ۱) لیزرهای جامد ۲) لیزرهای گازی ۳) لیزرهای مایع (رزینه) ۴) لیزرهای الكترون آزاد ۵) لیزرهای نیمه رسانا لیزرها را براساس مواد لیزر به كارگرفته شده در آن ها به چند دسته تقسیم بندی می كنند كه شامل دسته های زیر است: اما براساس نوع خروجی لیزرها می توان آن ها را به دو دسته تقسیم كرد: ۱) لیزرهای تپی ۲) لیزرهای پیوسته كار

اسلاید 9: دسته بندی دیگر بر اساس طول موج و حداکثر توان این گروه از لیزرها كاملاً امن بوده و هیچ گونه آسیبی به چشم نمی رسانند، به دلیل توان خروجی محدود آن ها است مانند انواعی كه در دستگاه هایی CD-ROM مورد استفاده قرارمی گیرند. توان خروجی این گروه از لیزرها در حدود mw ۱است و تاحدودی بی خطر هستندلیزرهای این گروه به دلیل به كار گرفته شدن در ابزاری كه ممكن است باریكه خود را تغییر دهد خطرناك است، توان خروجی این دسته از لیزرهای mw ۵- ۱ است، این گروه از لیزرها را دسته اولیه می نامند.لیزرهای این گروه زمانی خطرناك هستند كه باریكه نور لیزر به طور مستقیم به درون چشم تابیده شود، لیزرهای این گروه دارای توان خروجی mw ۵۰۰-۵ هستندو به آنها دسته دوم می گویند.لیزرهای این دسته بسیارخطرناك هستند. حتی اگر انعكاس حاصل از نور لیزر به چشم تابیده شود خطرآفرین خواهدبود. شدت نور خروجی این گروه از لیزرها چندین برابر شدت نور خورشید است، اما به دلیل تمركز نور بر نقطه بسیار كوچكی خطرآفرین است، توان خروجی این دسته از لیزرها mw ۵۰۰ و یا بیشتر است۱) لیزرهای بی خطر: ۲) لیزرهای كم خطر: ۳) لیزرهای خطرناك: ۴) لیزرهای خطرناك: ۵) لیزرهای بسیارخطرناك:

اسلاید 10: كاربردهاي ليزر : چرا با نور ليزر مي‌توان يك تيغه را سوراخ كرد ولي با نور معمولي ، مثلاً نور يك لامپ الكتريكي ـ هر قدر هم قوي باشد اين كار ميسر نيست؟؟ اين سئوال سه جواب دارد :اولاً نور لامپ ناهمدوس است و با مختصري اختلاف زماني به هدف مي‌رسند ، در حالي كه فوتونهاي تابه ليزري ، همه دقيقاً با هم حركت مي‌كنند و درست در يك نقطه به هدف مي‌رسند . دليل دوم اين كه نور از چشمه‌هاي ديگر كوبنده‌تر است ، اين است كه تابه نور معمولي فقط از يك طول موج معين تشكيل نشده است بلكه شامل طيف نسبتاً وسيعي از طول موج‌هاست . اين مطلب ، دليل سوم را نيز در بر مي‌گيرد : نور معمولي بر خلاف نور ليزر به شكل تابه‌اي باريك و موازي توليد نمي‌شود ، بلكه راستاهاي مختلف را اختيار مي‌كند .

اسلاید 11: كاربرد ليزري در نوسازي صنعت : برش با استفاده از اشعه ليزر از روشهاي نوين برشكاري بوده كه در دههاي اخير مورد توجه صنعت قرار گرفته و امروزه به خاطر كيفيت ، سرعت و قابليت كنترل آن به طور وسيعي در صنعت از آن استفاده مي شود .اثربخشي ليزر در تمامي زيرشاخه‌هاي صنعت امري محسوس و غيرقابل انكار است . براي مثال برش‌كاري، سخت‌كاري ، سوراخكاري ، علامت‌زني ، بيشترين كاربردها را در خانواده صنعت عهدا‌دار بوده است . آمارها نشان مي‌دهد بيش از 85% فعاليت‌هاي صنعتي در همين موارد خلاصه مي‌شود .

اسلاید 12: یك سیستم لیزری از سه بخش اصلی تشكیل می شود: 1) پمپ انرژی یا چشمه انرژی: این پمپ اپتیكی، شیمیایی و یا لیزری است. 2) ماده اصلی و فعال: اساس نامگذاری انواع لیزرها براساس این ماده است. 3) ت2یدكننده اپتیكی: از دو آینه بازتابنده كلی و جزئی تشكیل یافته است. پمپ انرژی (چشمه انرژی) قسمتی از سیستم لیزری است كه انرژی لازم را برای سیستم لیزری فراهم می كند و بستر تشدید كننده عامل اصلی تعیین كننده موج در هنگام استفاده از خصوصیات لیزر است. این بستر به وسیله یك نوع پمپ انرژی تحریك شده است تا فراوانی معكوس تولید كرده و بستر تشدیدكننده بتواند انتشار خودبه خود و تحریك شده ای از فوتون ها را ایجاد كند كه درنهایت سبب تشدید نوری و یا ارتقای نوری می شود. نحوه عملکرد:

اسلاید 13: در خصوص برشكاري اين امكان فراهم مي‌شود كه پرتوي ليزر توسط يك عدسي بر روي قطعه كار متمركز شده بطوريكه در زماني نزريك به يك‌هزارم ثانيه درجه حرارتي بيش از 4000 درجه سانتي‌گراد بر روي قطعه‌كار (فلز) ايجاد مي‌كند ...!!نتيجه اين عمل برش لحظه‌اي فلز در يك باريكه‌اي به قطر 0.1ميلي‌متر است . اينك با حركت‌دادن 2 آينه كه نقش هدايت پرتو ليزر بر روي عدسي مورد‌نظر را دارد اين امكان فرهم مي‌شود كه پرتو ليزر در جهت x و yحركت نموده و براحتي هر شكلي را كه مايل باشيم بر روي قطعه كار ايجاد نماييم . از ديگر مزاياي بكارگيري ليزر در برش‌كاري مي‌توان به : افزايش سرعت كار ، دقت بالا ، كمترين خسارت حرارتي به قطعه‌كار اشاره كرد . تحت کنترل بودن لیزر در برشکاری لیزری:

اسلاید 14: برش ليزري: در برش با ليزر هدف بخار كردن ماده با سرعت هرچه بيشتر و ايجاد منطقه بسيار كوچك گرمادهي به منظور ايجاد حد اقل تغيير شكل در قطعه كار مورد نظر است مانند جوشكاري بيشتر ليزرهاي صنعتي كه به اين منظور به كار برده مي شوند از يك جريان گاز محوري با باريكه ليزر استفاده مي كنند اما در برش فلزات گاز اكسيژن معمولا به كار رفته گرفته مي شود اين عمل به طور زيادي سرعت برش را افزايش مي دهد چرا كه گرماي ايجاد شده توسط واكنش بر گرماي پرتوليزري اضافه مي شود در شرايط مناسب و دلخواه سرعت به حدود 5 برابر و يا بيشتر افزايش مي يابد به علاوه افزودن گاز كمك مي كند تا مواد مذاب نيز از محل برش شوند اما در بعضي مواقع به كار بردن گاز ممكن است مطلوب نباشد چرا كه اكسيد شدن لبه هاي برش داده شده دارد در صورتي كه بخواهيم مجددا آنها را جوش دهيم ايجاد مزاحمت مي نمايد

اسلاید 15: برش ليزري :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 .  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 پلكسي گلاسبرش لاستيك و توليد انواع واشر

اسلاید 16: 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 ليزري چوب

اسلاید 17: 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 و سوراخکاری برد های الکترونیک

اسلاید 18: روشهای سنتی:قیچی : سرعت كار پايين است و نمي توان كاغذ و مقوا را به صورت ظريفي برش داد . قالب : در صورت استفاده از قالب نيز زمان قابل توجهي صرف طراحي و ساخت قالب مي شود و بعضا به خاطر قيمت بالاي قالب، برش تعداد معدودي ورقه كاغذ يا مقوا به صرفه نمي باشد با استفاده از برشکاری لیزریدستگاه‌هاي ليزر توانايي برش هر گونه كاغذ و مقوا را با ظرافت بالا دارد و ضمنا به خاطر سهولت تبديل طرح برش به محصول برش خورده امكان توليد تعداد معدودي محصول نيز وجود دارد به گونه اي كه طرح هاي پيچيده بسته بندي براي تعداد محدودي بسته را مي توان با استفاده از دستگاه هاي برش ليزري با قيمت مناسب تهيه نمود.

اسلاید 19: ويژگي‌هاي برش ليزري كاغذ و مقوا به شرح زير هستند:-1 قابليت برش طرح‌هاي پيچيده -2ظرافت و دقت بالاي برش -3كمترين ميزان ضايعات در اتمام كار -4سرعت و سهولت تبديل طرح برش به محصول نهايي -5عدم توليد ذره هاي كاغذ در محل برش خورده – لبه هاي صاف برش

اسلاید 20: برش چرم و پارچه با استفاده از ليزر واجد  ويژگي هاي زير است: 1-      امكان برش طرح هاي بسيار پيچيده2-      سرعت و سادگي تبديل طرح اوليه برش به محصول نهايي3-      سرعت بالاي برش به خاطر امكان برش همزمان چندين لايه چرم و پارچه4-      عدم نياز به الگو ي قالب ثابت براي برش چرم5-      لبه هاي برش خورده صاف و بدون زدگي6-      امكان برش با ظرافت و دقت بالابرشکاری چرم و پارچه

اسلاید 21: کاربرد برش لیزری در پزشکی...!کاربرد لیزر در پزشکی بسیار مختلف و متنوع است. در سال های اولیه ظهور، لیزر بیشتر به منظور برش بافت نرم كاربری داشت، اما تراش استخوان با لیزر امكان پذیر نبود. در دهه ۱۹۸۰ «FDA» سازمان غذا و داروی آمریكا كاربرد لیزر به منظور استفاده از آن در بافت های نرم را پذیرفت. كاربرد لیزر به عنوان یك ابزار برش برای بافت های سخت در دهه ۹۰ میلادی با آمدن لیزرهای جدید مانند لیزرهای خانواده «اربیوم» رواج یافت. این نوع از لیزر در همان آغاز راه توانست تاییدیه FDA را به منظور جراحی بافت سخت دریافت كند.

اسلاید 22:

اسلاید 23: فهرست منابع و مآخذ :www.noorafarin.comhttp://www.hupaa.com/biomedical engineering.comو ...