ملخص المقال :
- القطع بالليزر هو عملية إزالة المادة من السطح العلوي إلى السطح السفلي على طول مسار معين باستخدام شعاع ليزر
- ماكينات القص بالليزر هي آلات تستخدم تكنولوجيا الليزر لقطع المواد المختلفة، مثل المعادن والخشب والأكريليك وغيرها
- أنواع ماكينات القص بالليزر تختلف حسب نوع الليزر وطول الموجة والطاقة والتطبيق. أشهر أنواع الليزر هي ليزر ثاني أكسيد الكربون وليزر الألياف
- مزايا ماكينات القص بالليزر تشمل دقة عالية، سرعة سريعة، جودة حافة نظيفة، قدرة على قطع مواد متعددة الطبقات، تنوع في التصاميم والأشكال، انخفاض في استهلاك الطاقة والمواد
- تحديات ماكينات القص بالليزر تشمل تكلفة عالية، صعوبة في قطع المواد سميكة أو عاكسة، احتمال حدوث تشوه حراري أو احتراق أو انبعاثات ضارة، حاجة إلى صيانة وتبريد وسلامة منتظمة.
كيف يعمل جهاز القطع بالليزر؟ ما هي المواد التي يمكن لقاطع الليزر قطعها؟ لماذا تقطع بآلة القطع بالليزر؟ هذه هي الأسئلة الأكثر شيوعًا من قبل أي مبتدئين في القطع بالليزر. عندما تكتشف هذه الأسئلة ، ستعرف أنه مقارنة بأدوات القطع الأخرى ، تتمتع قواطع الليزر بمزايا لا مثيل لها. هذا هو السبب في أن العديد من الشركات المصنعة وورش العمل على استعداد لاستخدام آلات القطع بالليزر لإجراء أعمالهم.
تم استخدام الليزر في القطع لأول مرة منذ السبعينيات. في الوقت الحاضر ، للقطع بالليزر المزيد من التطبيقات في مختلف الصناعات الحديثة. على سبيل المثال ، الأشغال المعدنية والبلاستيك والسيراميك والزجاج وأشباه الموصلات والخشب والمنسوجات وغيرها من المجالات. هناك أسباب للاعتقاد بأن استخدام القطع بالليزر سيكون أكثر شمولاً في المستقبل.
توضح هذه المقالة كيفية عمل آلة القطع بالليزر والعوامل التي تؤثر على نتائج القطع بالليزر. يسرد أيضًا الميزات الفريدة للقطع بالليزر ويوصي بـ 5 أدوات قطع بالليزر الأكثر مبيعًا.
ما هو القطع بالليزر وكيف يعمل؟
القطع بالليزر هو عملية استخدام تقنية الليزر لقطع المواد المعدنية وغير المعدنية المختلفة. يشير الليزر إلى نوع من الضوء يتميز بكثافة عالية وتماسك عالي واتجاهية عالية. يتم إنشاء الليزر بواسطة مولد ليزر ويتم نقله وتشعيعه على قطعة العمل من خلال عكس المرايا والتركيز عليها.
أثناء القطع بالليزر ، يُصدر مولد الليزر شعاع ليزر. يتم إرسال حزمة الليزر هذه وتجميعها في حزمة ليزر عالية الطاقة وعالية الكثافة من خلال نظام المسار البصري أو كابل الألياف. يشع شعاع الليزر المركّز قطعة العمل ويشكل بقعة صغيرة وعالية الكثافة. تمتص قطعة العمل هذه كل الطاقة المنبعثة من الليزر. ترتفع درجة حرارة قطعة العمل هذه بشكل حاد وعندما تصل إلى نقطة الانغلاق ، تبدأ في التبخر أو الذوبان. بمساعدة تدفق الهواء عالي الضغط وحركة الشعاع ، يقطع الليزر الأشكال المطلوبة.
تصنيف قطع الليزر
آلة القطع بالليزر هي نوع من أدوات آلة المعالجة بالليزر التي تستخدم تقنية الليزر لقطع المواد. إنها آلة CNC تستخدم الطاقة الحرارية لأشعة الليزر لتحقيق القطع.
وفقًا لمصدر الليزر ، هناك ثلاثة أنواع أساسية من آلات القطع بالليزر. تستخدم آلات الليزر الليفي بشكل أساسي لقطع المواد المعدنية مثل الفولاذ والنحاس والألمنيوم والسبائك المختلفة. يعد ليزر ثاني أكسيد الكربون جيدًا جدًا في قطع الخشب والنسيج والورق والأكريليك والشمع ونقش الزجاج والحجر والمواد غير المعدنية الأخرى. تستخدم ليزر YAG بشكل أساسي لقطع ونقش المعادن والسيراميك. في الوقت الحاضر ، تعد أول جهازي ليزر هما أكثر آلات الليزر السائدة في السوق. وتطبيقاتها أكثر شمولاً.
إن معدات القطع بليزر الألياف تسمى أيضًا قاطع المعادن بالليزر ، قاطع الفولاذ بالليزر ، إلخ. بناءً على الوظائف ، يمكن أن يكون لقاطع الليزر المعدني نماذج مختلفة لقطع المعادن بأشكال مختلفة. على سبيل المثال ، قاطع الصفائح المعدنية بالليزر ، قاطع الأنبوب المعدني بالليزر ، قاطع الصفائح المعدنية والأنبوب بالليزر ، قاطع الليزر للغطاء المعدني الواقي ، إلخ. لكل نموذج نقاط وخصائص بيع خاصة به.
قواطع الليزر CO2 متخصصة في معالجة المواد غير المعدنية. لذلك يسميها الناس أيضًا قاطع الليزر الأكريليكي ، قاطع الخشب بالليزر ، قاطع الخشب الرقائقي بالليزر ، قاطع النسيج بالليزر ، قاطع الورق بالليزر ، إلخ.
القطع بالليزر هو قطع جزء من قطعة العمل من حيث عمق القطع. ولكن في حالة إزالة جزء من المواد فقط من سطح المادة ، فإن هذا يجعل النقش بالليزر أو الليزر يحترق. على سبيل المثال ، الحرف الخشبية المنقوشة بالليزر ، وعلامات الأكريليك ، والهدايا التذكارية الحجرية ، والنظارات ، إلخ. يمكن للعديد من آلات القطع بالليزر CO2 تحقيق وظائف القطع والنقش.
كيف يعمل جهاز القطع بالليزر؟
بغض النظر عن النوع ، فإن آلة القطع بالليزر تتكون أساسًا من جزأين كبيرين. أحدهما هو وحدة التحكم الرقمية والآخر هو أداة آلة الليزر. يمكننا إدخال الرسومات وملفات التصميم في أو عمل تصميمات مباشرة على وحدة التحكم CNC. بعد الحساب ، سيرسل الكمبيوتر التعليمات إلى أداة آلة المعالجة. وستقوم أداة آلة الليزر بمعالجة الأنماط المرغوبة وفقًا لهذه التعليمات.
دعونا نرى كيف تعمل آلة القطع بالليزر للمعادن وكيف يعمل قاطع ليزر ثاني أكسيد الكربون على التوالي.
كيف تعمل آلة القطع بالليزر CNC للمواد المعدنية؟
في الواقع ، مبدأ القطع لآلة القطع بليزر الألياف مشابه لمبدأ القطع بليزر ثاني أكسيد الكربون. ولكن هناك بالفعل بعض الاختلافات في مصدر الليزر ، ووضع نقل الليزر ، والغاز المساعد ، وجوانب أخرى.
تستخدم آلة القطع المعدنية بالليزر ألياف الليزر. هذا ليزر يستخدم مادة صلبة بدلاً من غاز أو سائل كوسيط ربح. يولد ليزر الألياف شعاع ليزر ، يتم تضخيمه بعد ذلك داخل الألياف الزجاجية. يبلغ طول شعاع الليزر الليفي 1064 نانومتر فقط ، وهو ما يمكن أن ينتج بقعة صغيرة للغاية. هذا أصغر بما يصل إلى 100 مرة من ليزر ثاني أكسيد الكربون ، مما يجعله مثاليًا لقطع المعادن العاكسة. تنتقل الحزمة بواسطة الألياف الضوئية ، ولا داعي لوجود نظام توجيه ضوئي معقد. إذن مسار الضوء بسيط ، والهيكل مستقر.
يجب أن تضيف قاطعات ألياف الليزر غازًا إضافيًا مناسبًا لمواد المعالجة أثناء عملية القطع. بالإضافة إلى نفخ الخبث في الشق ، يمكن للغاز المحوري أيضًا تبريد سطح قطعة العمل. يمكنه أيضًا تقليل المنطقة المتأثرة بالحرارة ، وتبريد عدسة التركيز البؤري. إلى جانب ذلك ، يمنع الدخان والغبار من دخول حامل العدسة لتلويث العدسة والتسبب في ارتفاع درجة الحرارة. اختيار ضغط الغاز ونوعه له تأثير كبير على القطع. تشمل الغازات الشائعة الهواء والأكسجين والنيتروجين.
كيف تعمل آلة القطع بالليزر CNC للمواد غير المعدنية؟
تستخدم قواطع ليزر ثاني أكسيد الكربون ليزر أنبوب زجاجي CO2 مختوم كمصدر ليزر. مادة العمل في أنبوب الليزر هي خليط من ثاني أكسيد الكربون والهيليوم والنيتروجين. يولد ليزر ثاني أكسيد الكربون شعاع ليزر عن طريق إثارة خليط الغاز في الأنبوب. ثم ينقل الشعاع عبر المرآة العاكسة.
عندما يركز شعاع الليزر على الخشب أو غيره من المعادن ، فإنه سوف يذيب أو يتبخر المواد. بمجرد أن يخترق شعاع الليزر قطعة العمل ، تبدأ عملية القطع. يتحرك شعاع الليزر أو رأس الليزر على طول المسار المحدد لقطع الأشكال المصممة.
الطول الموجي لآلة القطع بليزر CO2 هو 10.6 ميكرومتر. المواد غير المعدنية مثل الخشب والورق والنسيج والأكريليك أسهل في امتصاص مثل هذا الطول الموجي بالليزر. يبلغ معدل التحويل الكهروضوئي لليزر ثاني أكسيد الكربون حوالي 2٪. بالمقارنة مع آلات الألياف ، تتطلب آلات ليزر ثاني أكسيد الكربون مرايا بصرية متعددة لعكس الليزر. هذه العدسات البصرية كلها أجزاء معرضة للخطر وتحتاج إلى استبدالها بانتظام. لذا فإن تكلفة الصيانة مرتفعة نسبيًا. بالإضافة إلى ذلك ، يحتوي ثاني أكسيد الكربون على متطلبات بيئية أعلى وهو حساس لعوامل مثل درجة الحرارة والرطوبة والغبار.
العوامل المؤثرة في عمل قاطع الليزر
يمكن أن تؤثر العديد من المعلمات على عملية القطع بالليزر وجودة القطع. يعتمد بعضها على الخصائص التقنية لأداة الليزر والماكينة. والبعض الآخر متغير.
قوة الليزر
قوة الليزر لها تأثير حاسم على عملية القطع وجودة القطع. لا يمكن للقوة الصغيرة جدًا أن تقطع قطع العمل ، وقد تؤدي الطاقة الكبيرة جدًا إلى إذابة الكثير من الأسطح. لذلك يجب أن تتطابق طاقة الليزر مع نوع المعالجة ونوع المادة والسمك.
وضع القطع
يعمل الوضع المستمر بشكل أساسي على قطع الكفاف القياسي للمعادن والبلاستيك من مليمترات إلى سنتيمترات في الحجم. لإذابة أو تثقيب أو إنتاج ملامح دقيقة ، فإنه يحتاج إلى ليزر نبضي منخفض التردد.
الموقف البؤري
يحدد الموقع البؤري قطر الحزمة وكثافة الطاقة على سطح قطعة العمل وشكل الشق. الطول البؤري الصفري مناسب لقطع الفولاذ الكربوني تحت 5 مم. الطول البؤري السالب مناسب لقطع الألمنيوم ، الفولاذ المقاوم للصدأ ، إلخ. والبعد البؤري الإيجابي جيد في قطع الألواح المعدنية السميكة.
القطر البؤري
القطر البؤري له تأثير على عرض الشق. يمكنك تغيير القطر البؤري عن طريق تغيير الطول البؤري لعدسة التركيز. تعني الأقطار البؤرية الأصغر شقوق قطع أضيق.
فوهة
يؤثر شكل الفوهة والفتحة والارتفاع (المسافة بين الفوهة وسطح قطعة العمل) على تأثير القطع.
فتحة فوهة
يحدد قطر الفوهة معدل تدفق وشكل الغاز المنبعث منها. إذا كانت فتحة الفوهة كبيرة جدًا ، فقد يمر ذوبان الرش عبر فتحة الفوهة ويلوث العدسة.
سرعة القطع
يجب أن تتطابق سرعة القطع مع قوة الليزر. ستؤدي سرعة القطع السريعة جدًا أو البطيئة جدًا إلى زيادة الخشونة وظهور نتوءات.
الغاز المساعد
يتم تطبيق غازات مختلفة على قطع المعادن المختلفة. على سبيل المثال ، عادةً ما تستخدم الأكسجين لقطع الفولاذ الكربوني والنيتروجين لقطع الفولاذ المقاوم للصدأ أو النحاس. كلما زادت درجة نقاء الغاز ، كانت جودة القطع أفضل.
القطع بالليزر
كيفية العمل
القطع بالليزر هو عملية حرارية يتم فيها تركيز حزمة ضوء الليزر المركزة لإذابة المعادن في منطقة محددة بدقة. يتم استخدام االنفث الشديد بالغاز لإخراج المعدن المنصهر وإحداث الشرخ أو القطع الذي يحصل بسبب التحريك المستمر لحزمة الليزر أو للقطعة التي يتم العمل عليها والتي يتم التحكم بها عبر تقنية CNC .
تعرّف على الأنواع
Fusion, Flame, Remote
هناك ثلاثة أنواع لقطع الليزر التي نستخدمها ، وهي قطع Fusion ، قطع بالشعلة ، القطع عن بعد.
في القطع بالصهر, يتم استخدام غاز خامل لطرد المواد المذابة خارج الشرخ و غالباً ما يكون هذا الغاز هو النيتروجين لأنه لا يتفاعل ولا يولد حرارة عند احتكاكه بالمادة المنصهرة. بينما يستخدم الأوكسجين كغاز مساعد في حالة القطع باللهب الذي يساهم في العملية من خلال قوة الضغط على المادة المذابة و من خلال توليد حرارة إضافية وطاقة إضافية. في حالة القطع عن بعد, يتم تبخير المادة بشكل جزئي عن طريق حزمة مكثفة جداً من الليزر تؤدي لقطع الصفائح الرقيقة دون وجود غاز مساعد.
أتمتت العملية
CAD\CAM
حرصاً منا على البقاء على اطلاع كامل بآخر التطورات و التقنيات في مجال القطع بالليزر, نقوم في شركة عمار بمتابعة دورية للشركات الرائدة في المجال و آخر الابتكارات والتعديلات في هذه الصناعة. ولذلك ونتيجة خبرة وتطوير مستمرين وصلنا لدرجة عالية من الكفاءة في قطع البليكسي و المعدن و الفولاذ المقاوم للصدأ على اختلاف ثخانتها (سماكتها). ففي مجال القطع ثنائي الأبعاد على سبيل المثال, يمكن إنتاج أشكال معقدة وذلك بآلة قطع ذات محورين XY لصناعة أجزاء دقيقة محددة من الآلة بحيث نحافظ على جمالية القطعة و دقة أبعادها. وينطبق الشيء ذاته على المنتجات الأخرى حسب الطلب مثل الشعارات (اللوغوهات) والرموز أو حتى حفر الأسماء بالطريقة والتقنية ذاتها.
مواكبة الصناعة
دائماً مع مستجدات الصناعة
تتم أتمتة هذه العمليات بشكل متزايد و يكاد ينعدم الدور اليدوي وخاصة بعد تطور أنظمة التحكم CAD\CAM بمختلف المحاور ووصلت الدقة في القطع لدرجات كبيرة.
قال تعالى : {مَا يَلْفِظُ مِنْ قَوْلٍ إِلَّا لَدَيْهِ رَقِيبٌ عَتِيدٌ}