تفاوت برش لیزر با گاز نیتروژن و اکسیژن

در صنعت فلزکاری و تولید قطعات، همیشه یک جدال همیشگی بین "قیمت تمام شده" و "کیفیت نهایی" وجود دارد. زمانی که شما فایل نقشه خود را برای دریافت خدمات برش لیزر ارسال می‌کنید، ممکن است با قیمت‌های متفاوتی از سوی کارگاه‌ها مواجه شوید. شاید تعجب کنید که چرا برای یک نقشه واحد، دو قیمت متفاوت دریافت کرده‌اید. یکی از اصلی‌ترین عواملی که هم بر قیمت و هم بر ظاهر نهایی قطعه شما تاثیر مستقیم می‌گذارد، نوع "گاز کمکی" (Assist Gas) استفاده شده در فرایند برش لیزر فلزات است.
بسیاری از مشتریان تجربه کرده‌اند که قطعات آهنی را تحویل گرفته‌اند و لبه‌های برش کاملا سیاه، اکسید شده و دارای پلیسه‌های سخت بوده است، در حالی که در پروژه‌ای دیگر لبه‌ها کاملا صیقلی، تمیز و نقره‌ای رنگ بوده‌اند. راز این تفاوت در انتخاب بین دو گاز اکسیژن (O2) و نیتروژن (N2) است. ما در مجموعه صنعتی امید لیزر با بهره‌گیری از جدیدترین دستگاه‌های فایبر، امکان برش با هر دو گاز و حتی هوای فشرده را فراهم کرده‌ایم. اما سوال اصلی اینجاست: کدام گاز برای پروژه شما مناسب‌تر است؟ در این مقاله تخصصی به بررسی دقیق این موضوع می‌پردازیم.

نقش کلیدی گاز کمکی در فرایند برش لیزر

قبل از مقایسه، باید بدانیم اصلا چرا در برش لیزر به گاز نیاز داریم؟ اشعه لیزر به تنهایی فقط فلز را ذوب می‌کند اما نمی‌تواند آن را "ببرد". این گاز کمکی است که با فشار بالا از نازل (Nozzle) هم‌محور با اشعه خارج می‌شود و سه وظیفه حیاتی دارد:

• تخلیه مواد مذاب: فشار گاز باعث می‌شود فلز ذوب شده از شیار برش (Kerf) به بیرون پرتاب شود.
• خنک کاری: جلوگیری از داغ شدن بیش از حد ورق و لنز دستگاه که مانع از تاب برداشتن قطعات ظریف می‌شود.
• محافظت از لنز: جلوگیری از پاشش پلیسه و بخارات فلزی به سمت لنز گران قیمت دستگاه.

برش با گاز اکسیژن (O2)؛ واکنش گرمازا و سرعت بالا

گاز اکسیژن سنتی‌ترین و رایج‌ترین روش برای برش فولادهای کربنی (آهن سیاه) است. وقتی از اکسیژن استفاده می‌کنیم، در واقع یک "فرایند شیمیایی" اتفاق می‌افتد. اشعه لیزر آهن را گرم می‌کند و اکسیژن باعث "سوختن" سریع آهن در محل برش می‌شود. این واکنش گرمازا (Exothermic) انرژی اضافه‌ای تولید می‌کند که به کمک لیزر می‌آید.

مزایای فنی برش با اکسیژن

قدرت نفوذ بالا: به دلیل گرمای اضافه تولید شده، برای برش ورق‌های ضخیم (از 3 میل تا 20 میل و بیشتر) اکسیژن بهترین گزینه است.
هزینه کمتر: در این روش نیاز به فشار گاز خیلی بالایی نیست (معمولا زیر 6 بار)، بنابراین مصرف گاز پایین است و هزینه نهایی خدمات برای مشتری ارزان‌تر تمام می‌شود.

معایب و چالش‌ها (معضل پلیسه سخت)

• لایه اکسید سیاه: بزرگ‌ترین ایراد اکسیژن، باقی گذاشتن یک لایه سیاه رنگ اکسید روی لبه برش است.
• پلیسه سخت (Hard Dross): اگر تنظیمات دستگاه دقیق نباشد، در زیر ورق پلیسه‌هایی تشکیل می‌شود که بسیار سخت هستند و به راحتی با سنباده پاک نمی‌شوند و نیاز به سنگ‌زنی دارند.
• مشکل رنگ پذیری: این نکته طلایی را به خاطر بسپارید؛ لایه اکسید سیاه چسبندگی کمی به فلز پایه دارد. اگر قطعه را مستقیما رنگ کوره‌ای (الکترواستاتیک) بزنید، ممکن است رنگ پس از مدتی همراه با پوسته اکسید از روی لبه‌ها کنده شود.

برش با گاز نیتروژن (N2)؛ برش سرد و مهندسی

برخلاف اکسیژن، گاز نیتروژن یک گاز خنثی (Inert Gas) است. این یعنی نیتروژن هیچ واکنشی با فلز نمی‌دهد و فقط مثل یک سپر محافظ عمل می‌کند تا اکسیژن هوا به نقطه ذوب نرسد. در این روش، برش صرفا توسط حرارت اشعه لیزر انجام می‌شود و نیتروژن با فشار بسیار بالا (گاهی تا 20 بار) مواد مذاب را فوت می‌کند.

مزایای فنی برش با نیتروژن

لبه‌های براق و متالیک: نتیجه کار، لبه‌ای کاملا همرنگ فلز اصلی، براق و بدون هیچ‌گونه سیاهی است.

• حذف مرحله سنگ‌زنی: قطعات برش خورده با نیتروژن معمولا پلیسه ندارند یا پلیسه آن‌ها بسیار نرم است که با دست جدا می‌شود.
• آماده برای جوش و رنگ: بهترین کیفیت جوشکاری آرگون و CO2 روی لبه‌های نیتروژن انجام می‌شود. همچنین رنگ پودری با قدرت بالا به سطح می‌چسبد و خطر کنده شدن ندارد.
• ضروری برای استیل: برای برش ورق‌های استیل و گالوانیزه، استفاده از نیتروژن الزامی است تا خاصیت ضد زنگ بودن متریال حفظ شود.

معایب:

• هزینه بالاتر: مصرف گاز نیتروژن بسیار بالاست و نیاز به خلوص بالای 99.99٪ دارد. این موضوع باعث می‌شود قیمت تمام شده برش نیتروژن حدود 20 تا 30 درصد بیشتر از اکسیژن باشد.

گزینه سوم: برش با هوای فشرده

شاید شنیده باشید که برخی کارگاه‌ها از "هوای فشرده" استفاده می‌کنند. هوا ترکیبی از 20٪ اکسیژن و 80٪ نیتروژن است.
این روش "کیفیتی بینابین" دارد. سرعت برش از نیتروژن خالص بالاتر و کیفیت لبه از اکسیژن بهتر است (زرد رنگ می‌شود نه سیاه). برای کارهایی که حساسیت فوق‌العاده بالایی ندارند اما می‌خواهیم هزینه نیتروژن را نپردازیم، برش با هوا در امید لیزر یک گزینه اقتصادی و هوشمندانه محسوب می‌شود.

مقایسه نهایی: کدام گاز برای پروژه شما به‌صرفه‌تر است؟

برای تصمیم‌گیری راحت‌تر، از راهنمای زیر استفاده کنید:

1. ورق آهن سیاه (ST37)

برای قطعات حساس صنعتی، بدنه دستگاه‌ها و قطعاتی که رنگ کوره‌ای می‌شوند $\leftarrow$ نیتروژن (حذف هزینه کارگر برای تمیزکاری).
برای قطعات ساختمانی، بیس پلیت‌ها و قطعات داخلی که دیده نمی‌شوند $\leftarrow$ اکسیژن (ارزان‌ترین گزینه).

2. ورق استیل و گالوانیزه

بدون شک فقط نیتروژن. استفاده از اکسیژن باعث زنگ زدن لبه استیل و سوختن پوشش روی (Zinc) در گالوانیزه می‌شود.

​​​​​​​

نتیجه‌گیری

انتخاب بین گاز نیتروژن و اکسیژن، انتخاب بین "هزینه اولیه" و "هزینه نهایی" است. اگرچه برش با اکسیژن فاکتور شما را ارزان‌تر می‌کند، اما هزینه‌های پنهان مثل سنگ‌زنی، اسیدشویی و احتمال مرجوعی کالا به دلیل ریزش رنگ را به همراه دارد. در مقابل، نیتروژن با وجود قیمت بالاتر، قطعه‌ای آماده مصرف (Ready to use) به شما می‌دهد.
ما در مجموعه امید لیزر با در اختیار داشتن تجهیزات پیشرفته و مخازن کرایوژنیک (مایع)، این امکان را داریم که با هر سه روش (اکسیژن، نیتروژن و هوا) خدمات برش را ارائه دهیم. پیشنهاد می‌کنیم قبل از ثبت سفارش، کاربرد قطعه خود را به کارشناسان ما بگویید تا به‌صرفه‌ترین روش را به شما پیشنهاد دهند.

سوالات متداول