لیزرها میتوانند برای برش چوب استفاده شوند و این موضوع از نظر امکانسنجی فرآیند و کاربردهای عملی به طور گستردهای تأیید شده است. برش لیزری چوب اساساً بر اساس تعامل حرارتی بین یک پرتو لیزر با چگالی انرژی بالا و ماده چوب است که باعث تجزیه حرارتی، کربنیزاسیون و تبخیر میشود و در نتیجه جداسازی و برش مواد حاصل میشود.
1. اصل اساسی برش لیزری چوب
پس از متمرکز شدن، پرتو لیزر یک نقطه با چگالی انرژی بالا را روی سطح چوب تشکیل میدهد. سلولز، همیسلولز و لیگنین موجود در چوب به سرعت تجزیه شده و تحت واکنشهای تبخیر در دمای بالا قرار میگیرند. در طول فرآیند برش، معمولاً از گاز کمکی برای حذف باقیماندههای کربنیزه شده و تثبیت شکاف برش استفاده میشود. برش لیزری یک روش پردازش غیر تماسی است و شامل سایش ابزار مکانیکی نمیشود.
2. انواع لیزر مناسب برای برش چوب
لیزرهای CO₂
لیزرهای CO₂ دارای طول موج 10.6 میکرومتر هستند. چوب نرخ جذب بالایی در این طول موج دارد، که باعث میشود لیزرهای CO₂ به عنوان پرکاربردترین نوع لیزر برای برش چوب شناخته شوند. آنها برای چوب جامد، تخته سه لا، MDF و مواد کامپوزیت چوبی مناسب هستند. راندمان برش بالا است و تشکیل لبه پایدار است.
لیزرهای فیبری
لیزرهای فیبری دارای طول موج تقریباً 1.06 میکرومتر هستند. چوب نرخ جذب نسبتاً پایینی در این طول موج دارد، بنابراین لیزرهای فیبری عموماً اولین انتخاب برای برش چوب نیستند. آنها عمدتاً برای ورقههای چوبی نازک یا کاربردهای علامتگذاری تحت شرایط توان کم یا فرآیندهای خاص استفاده میشوند. کیفیت و پایداری برش نسبت به لیزرهای CO₂ پایینتر است.
3. ویژگیهای فرآیند برش لیزری چوب
شکاف برش باریک و دقت پردازش بالا، مناسب برای طرحهای پیچیده و الگوهای ظریف.
در لبه برش درجهای از کربنیزاسیون رخ میدهد. تیره شدن رنگ نتیجه طبیعی پردازش حرارتی است.
منطقه تحت تأثیر حرارت نسبتاً متمرکز است، بدون تغییر شکل تنش مکانیکی قابل توجه.
سرعت برش به شدت تحت تأثیر ضخامت، چگالی، رطوبت چوب و توان لیزر است.
4. عوامل اصلی مؤثر بر عملکرد برش
نوع چوب: تفاوت در چگالی و ساختار فیبر نیاز به تطبیق پارامترهای فردی دارد.
رطوبت: رطوبت بالا راندمان برش را کاهش میدهد و خطر کربنیزاسیون و زغال شدن را افزایش میدهد.
توان لیزر و موقعیت کانونی: توان ناکافی ممکن است منجر به برش ناقص شود، در حالی که فوکوس نامناسب بر کیفیت شکاف برش تأثیر میگذارد.
فشار گاز کمکی: فشار ناکافی میتواند باعث تجمع باقیماندهها و اختلال در تداوم برش شود.
5. سناریوهای کاربردی
برش لیزری چوب به طور گسترده در تولید صنایع دستی، اجزای تزئینی مبلمان، مدلسازی، عناصر تزئینی معماری و صنعت تابلوهای تبلیغاتی استفاده میشود. مزایای آن شامل انعطافپذیری پردازش بالا و تکثیر الگوی عالی است که آن را برای تولیدات با حجم کم و سفارشی مناسب میکند.
6. محدودیتها
برش لیزری برای چوب جامد با ضخامت بیش از حد مناسب نیست، زیرا راندمان برش با افزایش ضخامت به طور قابل توجهی کاهش مییابد. علاوه بر این، برخی از تختههای سه لا یا تختههای چند لایه حاوی اجزای چسبنده پیچیدهای هستند که ممکن است در حین برش مقدار زیادی دود تولید کنند و در نتیجه نیازهای بیشتری برای سیستمهای اگزوز و استخراج دود ایجاد شود.
لیزرها میتوانند برای برش چوب استفاده شوند و یک پایه فرآیند بالغ در کاربردهای پردازش دقیق دارند. انتخاب نوع لیزر مناسب و تطبیق پارامترهای فرآیند مناسب، کلید دستیابی به کیفیت برش پایدار است.