يعد القطع بالليزر أحد أكثر الممارسات شيوعًا في التصنيع. تم تصميم القطع بالليزر في الأصل لحفر الثقوب في قوالب الماس ، وقد قطع شوطًا طويلاً ويعتبر الآن أحد أكثر الطرق فعالية لقطع قطعة من المواد وإنشاء منتجات نهائية. إنها تقنية تستخدم على نطاق واسع لتطبيقات مختلفة من الشركات الصناعية الكبرى إلى المدارس والهواة.
تتعمق هذه المقالة في مجموعة كاملة من القطع بالليزر ، بما في ذلك ماهيتها وكيف تعمل ، وأنواع وميزات وتطبيقات القطع بالليزر المختلفة ، والاتجاهات المستقبلية في آلات القطع بالليزر.
ما هو عليه
القطع بالليزر هو عملية استخدام شعاع ليزر عالي الطاقة لإشعاع المواد. عادةً ما يتم استخدام الليزر جنبًا إلى جنب مع نظام التحكم في الحركة ، والذي يحدد كيفية تحرك الليزر فوق المادة. يستخدم القطع بالليزر ليس فقط في التطبيقات الصناعية مثل تصنيع المعادن ، ولكن أيضًا في بعض الأحيان للتأثيرات الفنية مثل النقش والحفر.
كيف يعمل
يستخدم الليزر الطاقة من الإلكترونات لتوليد ضوء شديد الحرارة ، يسمى شعاع الليزر. عند ملامسته للمادة ، يذوب شعاع الليزر السطح بسرعة لتشكيل ثقب. من نقطة الاتصال الأولية ، يتحرك الليزر في اتجاه مبرمج والذي إما يقطع المادة بالكامل أو يخلق التأثير المطلوب. في نفس الوقت ، يتم تفجير المادة المنصهرة بواسطة تدفق هواء عالي السرعة.
القطع بالليزر هو طريقة قطع حرارية تنتج بشكل عام قطعًا سلسًا بجودة ممتازة ودقة عالية مع الحد الأدنى من المواد المهدرة. بالمقارنة مع طرق القطع التقليدية ، فإن القطع بالليزر يخلق شقوقًا أضيق ، مما يساعدك على توفير أجزاء أكثر من المادة.
أنواع القطع بالليزر
يمكن تصنيف القطع بالليزر إلى أربع فئات: تبخير الليزر ، وذوبان الليزر ، و O2 القطع بالليزر ، والكشط بالليزر مع كسر متحكم فيه.
1. تبخير الليزر
يستخدم التبخير بالليزر شعاع ليزر عالي الكثافة للطاقة لتسخين المواد. عند التلامس ، ترتفع درجة حرارة المادة بسرعة إلى نقطة الغليان ، وتبدأ المادة في التبخر إلى بخار. عندما يتم إخراج هذه الأبخرة بسرعة ، يتم تشكيل قطع في المادة.
يتطلب نوع القطع بالليزر هذا قدرًا كبيرًا من الطاقة وكثافة الطاقة ، ويستخدم في الغالب لقطع المواد المعدنية الرقيقة للغاية والمواد غير المعدنية مثل الورق والقماش والخشب والبلاستيك والمطاط.
2. ذوبان الليزر
يستخدم الصهر بالليزر شعاع ليزر لتسخين المادة بسرعة وغاز غير مؤكسد (مثل Ar ، He ، N ، إلخ) لتفريغ المادة المنصهرة. يتم رش الغاز غير المؤكسد من خلال الفوهة بضغط عالٍ مع الحزمة ، مما يسمح للمواد بالتفريغ فورًا عند ملامستها للحزمة.
لا يؤدي الصهر بالليزر إلى تبخير المعدن تمامًا ، ولا يتطلب سوى 1/10 من الطاقة اللازمة لتبخير الليزر ، ويستخدم هذا النوع من القطع بالليزر بشكل أساسي لقطع المواد التي لا تتأكسد بسهولة أو المعادن النشطة مثل الفولاذ المقاوم للصدأ والتيتانيوم ، الألمنيوم وسبائكه.
3. و2 القطع بالليزر
O2 يستخدم القطع بالليزر شعاع ليزر لتسخين المادة بسرعة و O2، وهو غاز مؤكسد ، لتفريغ المواد المنصهرة. انا لا2 القطع بالليزر ، يتفاعل الغاز المؤكسد مع المادة لإحداث تفاعل أكسدة ، والذي ينبعث منه كمية كبيرة من الحرارة. بعد ذلك ، يتم نفخ الأكسيد المنصهر والمواد المنصهرة من منطقة التفاعل ، مما يؤدي إلى حدوث قطع في المادة. في هذا الصدد ، O2 القطع بالليزر مشابه لقطع أوكسي أسيتيلين.
نظرًا لأن تفاعل الأكسدة في عملية القطع يولد الكثير من الحرارة ، فإن الطاقة المطلوبة لقطع الأكسجين بالليزر هي فقط نصف الطاقة المطلوبة لصهر الليزر ، وسرعة القطع أعلى بكثير من سرعة تبخير الليزر وذوبان الليزر.
O2 يستخدم القطع بالليزر بشكل أساسي للمواد المعدنية التي يمكن أن تتأكسد بسهولة مثل الفولاذ الكربوني والفولاذ التيتانيوم والفولاذ المعالج بالحرارة.
4. النقش بالليزر مع الكسر المتحكم فيه
يستخدم الكشط بالليزر شعاع ليزر عالي الكثافة للطاقة لمسح سطح مادة معدنية لإنتاج سلسلة من الأخاديد الصغيرة ، تسمى "خطوط الكاتب". بعد ذلك ، يتم تطبيق قدر معين من الضغط المتحكم به على السطح ، مما يتسبب في تشقق المادة على طول خطوط الناسخ.
يتم استخدام النقش بالليزر بشكل أساسي لإنتاج رقائق أشباه الموصلات وأضواء LED وغيرها من المنتجات التي تتطلب تحكمًا دقيقًا ودقة ميكروسكوبية. على هذا النحو ، فإن الليزر المستخدم في الكشط بالليزر هو بشكل عام ليزر Q-switched و CO2 الليزر.
المميزات
بالمقارنة مع طرق القطع الحرارية الأخرى ، يعتبر القطع بالليزر عملية أسرع بشكل عام ويوفر جودة قطع فائقة. للقطع بالليزر الفوائد التالية:
1. جودة القطع الفائقة: نظرًا لكثافة الطاقة العالية ودقة نقطة التلامس بالليزر ، فإن القطع بالليزر ينتج عنه نتائج أفضل.
أ. القطع بالليزر يخلق شقًا ضيقًا للغاية. عرض القطع الناتج عن القطع بالليزر أقل من 0.001 بوصة ، ودقة الأبعاد دقيقة بشكل استثنائي بحوالي ± 0.0005 بوصة.
ب. ينتج عن القطع بالليزر حواف ناعمة للغاية ، مما يعني أنه يمكن استخدامها كخطوة أخيرة في الإنتاج دون الحاجة إلى أي معالجة ميكانيكية إضافية.
ج. يؤدي القطع بالليزر إلى الحد الأدنى من التشوه على قطعة العمل ولا يؤثر على المواد الموجودة بالقرب من القطع. شكل الشق مستطيل أيضًا.
2. كفاءة قطع عالية: يمكن التحكم في عملية القطع بالليزر بالكامل باستخدام الحاسب الآلي دون الحاجة إلى أي عمل عملي. أثناء عملية القطع بالليزر ، يحتاج المستخدمون فقط إلى تكوين نظام التحكم في الحركة. يمكن تطبيق التكوينات لأشكال مختلفة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن تجهيز آلات القطع بالليزر بطاولات عمل CNC متعددة ، مما يحسن الكفاءة بشكل كبير عند العمل مع قطع العمل الكبيرة أو المتعددة.
3. سرعة القطع السريعة: يمكن أن يصل الليزر بقوة 1200 واط إلى سرعة قطع تبلغ 600 سم / دقيقة عند قطع صفيحة فولاذية منخفضة الكربون بسمك 2 مم. يمكن أن يصل ليزر بنفس القوة إلى سرعة قطع 1200 سم / دقيقة عند قطع لوح راتينج بولي بروبيلين بسمك 5 مم. لا تحتاج المواد إلى التثبيت والإصلاح أثناء عملية القطع بالليزر ، مما يمكن أن يمنع الأضرار التي تلحق بالأدوات المستخدمة ويقلل الوقت اللازم لتحميل وتفريغ قطع العمل.
4. القطع بالليزر بدون تلامس: لا يوجد أي اتصال لشعلة القطع مع قطعة العمل ، مما يضمن عدم حدوث تآكل في الأدوات المستخدمة. بالإضافة إلى ذلك ، ليست هناك حاجة لتغيير أي أدوات لمعالجة الأجزاء والأشكال المختلفة. يحتاج المستخدمون ببساطة إلى تغيير معلمات خرج الليزر. تنتج عملية القطع بالليزر أيضًا ضوضاء منخفضة ، واهتزازًا صغيرًا ، ولا تلوث.
5. نطاق التطبيق الواسع: بالمقارنة مع قطع أوكسي أسيتيلين والقطع بالبلازما ، فإن القطع بالليزر مناسب لمجموعة واسعة من المواد ، بما في ذلك المواد المعدنية وغير المعدنية وكذلك المواد المركبة القائمة على المعادن وغير المعدنية. تتميز المواد المختلفة بمستويات متفاوتة من الملاءمة للقطع بالليزر نظرًا لاختلاف خصائصها الحرارية الفيزيائية.
التطبيقات
يتم التحكم في معظم قواطع الليزر اليوم بواسطة برامج CNC أو يتم تصنيعها في روبوتات آلية. على هذا النحو ، فإن القطع بالليزر مناسب لجميع المواد تقريبًا لإنشاء جميع أنواع الأشكال ، ثنائية وثلاثية الأبعاد.
في مجال تصنيع السيارات ، يتم استخدام القطع بالليزر على نطاق واسع لقطع المنحنيات المعقدة مثل صفائح الهيكل ، والأغطية ، والأسقف ، ونوافذ السيارة ، والأنابيب ، ومكونات الأكياس الهوائية ، وأجزاء أخرى مختلفة. في مجال الطيران ، تُستخدم تقنية القطع بالليزر لقطع أجزاء الطيران الخاصة مثل أنابيب لهب المحرك ، وإطارات الطائرات ، وألواح الجناح الخلفي ، ودوارات الهليكوبتر ، وغيرها الكثير.
تستخدم تقنية القطع بالليزر أيضًا على نطاق واسع للمواد غير المعدنية. يمكن استخدام القطع بالليزر ليس فقط للمواد ذات الصلابة العالية والهشاشة مثل نيتريد السيليكون والسيراميك والكوارتز ، ولكن أيضًا للمواد المرنة مثل القماش والورق والألواح البلاستيكية والمطاط.
الاتجاهات المستقبلية
1. سيستمر القطع بالليزر في دفع الثورة الصناعية إلى الأمام.
جلب القطع بالليزر العديد من الفوائد الاقتصادية للمصنعين الجدد والقدامى. مكونه الأساسي ، مصدر ضوء الليزر ، هو مكون مهم يحدد قدرة القطع لآلة القطع بالليزر.
على مدار الأربعين عامًا الماضية منذ بداية قاطع الليزرمن أهم التطورات التكنولوجية مع مصادر ضوء الليزر هو استبدال ماكينات القطع بليزر ثاني أكسيد الكربون بألياف الليزر.
إذا سألت عما إذا كان سيكون هناك مصدر ضوء ليزر جديد أرخص من الليزرات الليفية ، وله أداء أفضل ، ويوفر شعاعًا أكثر دقة ، فإن الإجابة بلا شك هي نعم. ولكن إذا سألت عن نوع الليزر ، فسيكون من المستحيل إعطاء إجابة دقيقة الآن. وغني عن القول أن مصادر ضوء الليزر ستشهد تطورات عديدة في المستقبل.
2. سوف تصبح ليزرات الألياف عالية الطاقة قوة سائدة في سوق آلة القطع بالليزر.
إن آلات قطع الألياف الضوئية بمختلف نطاقات الطاقة قد دخلت في عصر عظيم من التصنيع. تأتي آلات القطع بالليزر هذه بأشكال وأحجام مختلفة ، ولكل منها حالات الاستخدام الخاصة به. ومع ذلك ، إذا فكرت في نوع آلة القطع بالليزر التي ستكون الأكثر استخدامًا في جميع القطاعات في المستقبل ، فإن ليزر الألياف عالي الطاقة هو الرهان الأكثر أمانًا.
توفر هذه الآلات طاقة أعلى ودقة أعلى وقدرة قطع أكبر لتقنية القطع بالليزر ، وسيكون لها تأثير كبير على سوق القطع بالليزر ، وفقًا لخبراء الصناعة والعلماء والمستخدمين.
وبالتالي ، فإن عددًا كبيرًا من مصنعي آلات القطع بالليزر الليفي عالية الطاقة ملزمون بالدخول في منافسة شرسة في السوق ، وفي النهاية لصالح المستهلكين. سيؤدي هذا إلى دفع الظرف إلى الأمام فيما يتعلق بمراقبة الجودة ومعايير التصنيع في المستقبل القريب ، حيث يمكن للشركات التي تتمتع بجودة منتجات ممتازة ، والتركيز المستمر على البحث والتطوير ، وإتقان التقنيات التنافسية الأساسية البقاء في القمة.
3. عصر الذكاء قادم.
التطورات التكنولوجية في جميع أنحاء العالم مثل "الصناعة 4.0" في ألمانيا واعتماد الصين المتزايد للمصانع الذكية هي مؤشرات واضحة على شيء واحد: الثورة الصناعية الرابعة قادمة. ومع ذلك ، سيأتي عصر التصنيع الذكي لصناعة القطع بالليزر. يتضمن ذلك التكامل الشامل لتكنولوجيا الشبكة وتكنولوجيا الاتصالات وبرامج الكمبيوتر مع آلات القطع بالليزر CNC عالية الدقة.
تماشياً مع هذا ، أدى تطوير آلات القطع بالليزر الآلية إلى تحسين القدرة الإنتاجية وأتمتة ورش الصفائح المعدنية بشكل كبير. كوسيلة للدقة ، ستستخدم آلات القطع بالليزر بشكل حتمي إمكانات اتصالات الشبكة المنزلية للتواصل مع الآلات المختلفة في مصانع الألواح المعدنية ، بما في ذلك خطوط فك الألواح ، وآلات الثني ، وآلات التثقيب CNC ، ووحدات وصلات اللحام (التثبيت) ، وآلات السفع بالخردق ، و خطوط الطلاء.
ستصبح المعدات الأخرى المضمنة في نظام إدارة خطة الإنتاج الموحدة والمهمة والتقييم حاسمة لإدارة ورشة عمل الصفائح المعدنية أيضًا. نتيجة لذلك ، عدد كبير من آلة القطع بالليزر سيتحول المصنعون تدريجياً إلى مقاولين لتصنيع الصفائح المعدنية في المستقبل.
مصدر من stylecnc.com
إخلاء المسؤولية: يتم توفير المعلومات الموضحة أعلاه بواسطة stylecnc بشكل مستقل عن Alibaba.com. لا تقدم Alibaba.com أي تعهدات وضمانات فيما يتعلق بجودة وموثوقية البائع والمنتجات.
