حکاکی مارک با لیزرهای حکاکی

MarkazeDarsDefault.jpg

واژه لیزر«Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation» به معنی «تقویت نور به روش گسیل القایی تابش» است. لیزر ابزاری است که نوررا به صورت پرتوهای موازی بسیار باریکی که طول موج مشخصی دارند ساطع می‌کنند.

این دستگاه از ماده‌ای جمع کننده یا فعال کننده نور تشکیل شده که درون محفظه تشدید نور قرار دارد.

این ماده پرتو نور را که به وسیله یک منبع انرژی بیرونی (از نوع الکتریسیته یا نور) به وجود آمده، تقویت می‌کند.

نخستین بار طرح اولیه لیزر (میزر) را انیشتن داد. کار لیزر به این گونه‌است که با تابش یک فوتونبه یک ذره (اتمیا مولکولیا یون) برانگیخته، یک فوتون دیگر نیز آزاد می‌شود که این دو فوتون با هم، هم فرکانس هستند. با ادامه این روند شمار فوتون‌ها افزایش می‌یابد که می‌توانند باریکه‌ای از فوتون‌ها را به وجود بیاورند.لیزر این نور شگفت از نظر ماهیت هیچ تفاوتی با نور عادی ندارد و خواص فیزیکی لیزر، آن را از نورهای ایجاد شده از دیگر منابع متمایز می‌سازد. از نخستین روزهای تکنولوژی لیزر، به خواص ویژه آن پی برده شد. و ما بطور گزینشی به این خواص از ماهیت فرآیند لیزر می‌پردازیم که خود این خواص بستری عظیم برای کاربردهای وسیع این پدیده در علوم گوناگون به ویژه صنعت و پزشکی ایجاد کرده‌است. پیشرفت دانش بدون تکنولوژی لیزر امکان پذیر نیست.

درج مارک و نقش بر روی طلا

یکی از مراحل تولید یک قطعه طلا درج استاندارد، نام و یا مارک تولید کننده بر روی آن است. روش های کوبشی که در گذشته برای این کار استفاده می شد مشکلاتی را به دنبال داشتند :

•             عدم یکنواختی مارک و نا خوانایی

•             نا ممکن بودن ایجاد مارک های بسیار ریز

•             محدودیت در انتخاب محل مارک زدن

•             وارد آمدن نیرو به کار و امکان تغییر شکل یا تخریب

با  معرفی تکنولوژی لیزر به بخش صنعت، استفاده از این تکنولوژی در طلا سازی جایگاه مهمی را به خود اختصاص داد . نسل اول لیزرهایی که در این صنعت برای عملیاتی چون حکاکی ، برش به خدمت گرفته شد لیزر هایی با لامپ مولد لیزر گازی بودند که در سال ۱۹۶۱ توسط پروفسور علی جوان اختراع گشت امروزه این لیزر ها با نام لیزر لامپی در بازار شناخته شدند .این لیزر ها عموما برای برش و جوشکاری در ابعاد صنعتی به کار میروند و لامپ آن ها نیز عموما لامپ CO2 است.

به زودی این لیزر ها کاربرد بسیار زیادی در صنعت پیدا کردند، اما استفاده از این لیزر های در صنعت زرگری از لحاظ کیفیت مشکلاتی را نیز به دنبال داشتند:

•             عدم یکنواختی سطح لیزر شده از نظر کیفیت و رنگ

•             عمر کم لامپ های مولد لیزر حدود ۲۰۰۰ ساعت

•             نا خوانا بودن مارک های کوچک

•             مصرف بالا و راندمان کم این لیزر ها ( راندمان ۱۰%)

•             بزرگ و حجیمبودن تجهیزات و رزونیتور مولد لیزر (افزایش توان موجب افزایش سایز مولد لیزر میشود )

•             ظرافت کم در طرح حکاکی شده و پراش زیاد پرتو لیزر

با توجه به ضعف هایی که در لیزر گازی وجود داشت نسل بعدی لیزر که لیزر با مولد جامد نام دارد وارد بازار شد . این لیزر ها در بازار به نام Nd.YAG(ایتریوم، آلومینیوم گارنت )- که یکی از انواع لیزر با مولد جامداست – شناخته شده اند و اساس کار آن ها تولید لیزر به کمک یک کریستال مرکزی و دیودهای جانبی آن است . این نسل لیزر برتری هایی به لیزر های نسل پیشین دارد :

•             توانایی حکاکی در ابعاد بسیار کوچک

•             تولید پرتو لیزر با نقطه اثر mm0.02 و در نتیجه امکان حکاکی بسیار ظریف

•             کیفیت سطح حکاکی شده یکنواخت و دقیق

•             قدرت و سرعت بسیار بالاتر از نسل قبل

•             حجم بسیار کوچک ( این لیزر ها برای افزایش توان نیازی به حجیم تر شدن ندارند و ابعاد آنها بسیار کوچکتر از مولد لیزر گازی با توان مشابه است)

•             عمر بسیار زیاد مولد لیزر بیش از ۶۰۰۰۰ ساعت

•             تولید طول موج لیزر ۱۰۶۴ نانومتر که مناسب برای حکاکی بر روی فلزات ، برش و… است

•             امکان استفاده در صنعت قالب سازی برای تولید قالب های ریخته گری دقیق

هرچند از نظر اقتصادی قیمت اولیه خرید لیزر های نوع جامد (Nd.YAG) بالا تر است اما با در نظر گرفتن عمر چندین برابر مولد لیزر آن ها در مقابل عمر کم لامپ مولد لیزر های گازی (CO2) و برتری کیفیت، سرعت و قدرت و دقت آن ها ، محاسبات و تجربیات صرفه اقتصادی را در استفاده از لیزر های نسل جدید یعنی نوع جامد  (Nd.YAG) خواهد یافت . به همین دلیل رفته رفته در صنعت مولد های گازی  لیزر های حکاکی جای خود را به لیزر های جامد داده اند و از لیزر های گازی جهت استفاده های پزشکی و یا صنعتی ( برش و جوشکاری ) استفاده می شود.

لیزر های گازی موجود لیزرهای جامد (YAG)
طول موج ۹.۴-۱۰.۶ میکرومتر ۱۰۶۴ نانومتر
راندمان ۱۰ % بیش از ۱۰%
ابعاد رزونیتور مولد لیزر ۱.۵ – ۲ متر ۵۰-۷۰ سانتیمتر
حداقل قطر پرتو لیزر ۰.۰۵ ۰.۰۲ میلیمتر
شکل نقطه اثر شبه دایره و خشن کاملا دایره شکل و نرم
تولید پرتو لیزر پیوسته و مقطع پیوسته و مقطع