الدليل النهائي لتقنية القطع بالليزر

بسبب التقدم التقني ، يطور الناس بشكل متزايد مجموعة متنوعة من طرق القطع. يتطلبون فائدة وإنتاجية في أعمالهم. لن يمنعك أحد من أن تصبح رجل أعمال مزدهرًا إذا كان بإمكانك توفير الوقت والمال في خط الإنتاج الخاص بك. في أوائل عام 2021 ، وصل العديد من أجهزة القطع المتخصصة ، مثل آلات CNC (الحفر ، والطحن ، والليزر ، والتوجيه) ، والطحن ، والصنفرة ، وما إلى ذلك إلى سوقنا. من بين هذه الخيارات ، تعد تقنية القطع بالليزر واحدة من أكثر الخدمات تطلبًا في العالم في الوقت الحاضر. بناءً على طاقة الخرج ، فإن آلات الليزر هذه قادرة على قطع أي مادة تقريبًا. علاوة على ذلك ، فإن القطع بالليزر أسرع نسبيًا وفعال من حيث التكلفة مقارنة بآلات النقش الأخرى. وبالتالي ، قدمنا ​​لك هذا المقال حول تقنية القطع بالليزر المذهلة لإنشاء بحث أفضل.

مقدمة في تقنية القطع بالليزر

الليزر أو تضخيم الضوء عن طريق الانبعاث المحفز للإشعاع هو جهاز يطلق الضوء عن طريق تضخيمه من خلال عملية بصرية على التفريغ المحفز للإشعاع الكهرومغناطيسي. باستخدام هذه العمليات ، يصنع الصناعيون الكثير من أدوات الليزر لمنشآت مختلفة. وفقًا لذلك ، تقوم آلة النقش بالليزر بتضخيم شعاع الليزر عالي الطاقة في مثل هذا النطاق بحيث يمكنها قطع أو صهر أو حرق صفيحة المواد. وفقًا لمواصفات التصميم ، تركز عملية القطع بالليزر شعاع الضوء على نقطة محددة لقطع وحفر مادة الألواح. يمكن لآلة النقش بالليزر أن تقطع العديد من المواد الصلبة باستخدام هذه التقنية ، مثل المعادن ، والخشب ، والأكريليك ، والبلاستيك ، وما إلى ذلك. لذلك ، فإن أجهزة القطع بالليزر قادرة على صنع أجزاء وآليات معقدة.

من ناحية أخرى ، فإن عملية القطع بالليزر ليست للعملية البشرية. يقوم جهاز التحكم الرقمي بالكمبيوتر بتشغيل مسدس الليزر في اتجاه معين. في الحجرة الداخلية ، توجد عدسة لدخول الغاز بالليزر وعدسة لتضخيم الضوء. يسقط شعاع الليزر المكبر المحفز على سطح المعدن ، ويحرق النقطة المحددة التي يصطدم بها. وبهذه الطريقة ، فإن الحزمة المحفزة تذوب تدريجياً في سمك مادة الصفيحة.

يشبه التلاعب باستخدام الحاسب الآلي الآلات الأخرى التي تعمل بالكمبيوتر. تستخدم هذه الأجهزة لغة آلة تسمى برنامج CNC الذي يتحكم في سرعة محرك السائر. عادةً ما تكون معظم آلات CNC ثنائية الأبعاد. لذلك ، يحتاج مسدس القطع إلى محورين مختلفين للاتجاهين X و Y. في أجهزة القطع بالليزر CNC ، لا يحتاج مسدس الليزر إلى التحرك على المحور Z لأن الشعاع المسقط يضرب بشكل متساوٍ على سطح المواد. في هذه الحالة ، هناك حالات استثنائية قليلة لها حركة ليزر ثلاثية الأبعاد.

طرق القطع بالليزر الشائعة

يمكن أن تختلف أجهزة القطع بالليزر بناءً على مصدر الليزر مع بقاء مبدأ العمل كما هو. الأول هو آلة القطع بالليزر CNC CO2 ، والتي تستخدم غاز ثاني أكسيد الكربون الذي يمتزج مع شعاع الليزر. في هذه الحالة ، هناك غازات أخرى متاحة ، مثل النيتروجين والهيليوم والزينون والهيدروجين. والثاني هو آلة القطع بالليزر CNC. يستخدم هذا النوع من قطع الليزر بلورات لتفريغ الليزر الكهربائي. والثالث هو آلة قطع ألياف الليزر CNC. يستخدم هذا النوع من قطع الليزر كابل الألياف الضوئية لنقل شعاع الليزر إلى مسدس الليزر.

ومع ذلك ، اعتمادًا على أجهزة القطع بالليزر هذه ، صنف الصناعيون طرقًا مختلفة للقطع بالليزر. تابع القراءة؛ سوف نذكرها كملخص.

قطع الانصهار

عادة ، تتكون طاولة القطع بالليزر من مرحلتين مختلفتين ، المرحلة العلوية والسفلية. يذوب مسدس الليزر جزئيًا المكان المعين أثناء طريقة القطع بالانصهار ، ويخرج تدفق الهواء المادة المنصهرة إلى الجزء السفلي من المرحلة. تحدث هذه الظاهرة في الحالة السائلة ، لذلك تشتهر العملية باسم طريقة القطع الانصهار. ومع ذلك ، خلال هذه العملية ، تصاحب شعاع الليزر الغازات الخاملة عالية النقاء مما يتسبب في مغادرة المادة المنصهرة للمرحلة. هنا ، لا يشارك الغاز الخامل في القطع. في هذه الحالة ، تكون طاقة الليزر تحت مستوى معين حيث يكون ضغط الهواء هو العامل المحدد في المرحلة والتوصيل الحراري.

رأسا على عقب وهبوط

1. قطع الانصهار أسرع من طريقة التغويز.
2. في هذه الطريقة ، تمتص المادة أشعة ليزر معينة فقط.
3. يحتاج القطع بالليزر الصهر إلى طاقة عالية لنقش المعادن ، مثل يحتاج الفولاذ إلى 104-105 واط / سم 2. في هذه الحالة ، تعتمد سرعة القطع القصوى على قوة الليزر القصوى ؛ إذا زادت قوة الليزر ، تزداد سرعة القطع والعكس صحيح.
4. لا يوجد شق أكسدة للحديد والصلب والتيتانيوم.

قطع التبخير

أثناء عملية التغويز هذه ، ترتفع درجة الحرارة على السطح إلى نقطة الغليان بسرعة كبيرة بحيث يمكن تجنب حالة انصهار المادة. تتبخر بعض المواد وتتحول إلى بخار في هذا الوقت ، وينفجر الغاز الإضافي بواسطة بعض الغازات الخاملة المستخدمة في قاطع الغاز بالليزر. تُعرف عملية التبخير هذه بعملية القطع بالتبخير. ومع ذلك ، يجب ألا تتجاوز المادة الخام السماكة المطلوبة أكثر من قطر شعاع الليزر.

الإيجابيات والسلبيات

1. يتطلب القطع بالتبخير طاقة ليزر أعلى من القطع الانصهار للوصول إلى نقطة الغليان على الفور. يجب أن تتجاوز طاقة الليزر لهذه العملية 18 واط / سم 2 اعتمادًا على المادة وعمق القطع وموضع التركيز.
2. هذه الطريقة غير مناسبة لمن ليس لديهم نقاط انصهار ، مثل الخشب وبعض أنواع السيراميك. عملية التبخير هي فقط للمناطق الصغيرة مثل السبائك الحديدية.
3. يجب أن تصل المواد المستخدمة في عملية التبخير إلى شق أكثر سمكًا.
4. قوة الليزر والتبخر لهما تأثير خاص على الموضع البؤري.

قطع يتحكم فيه الكسر

إذا اتبعت نفس عملية القطع بالليزر ، فقد لا يعمل قطع المواد الهشة بشكل مثالي. في هذه الحالة ، تحتاج هذه الأنواع من المواد إلى تلف حراري بسرعة عالية مع كسر يمكن التحكم فيه من خلال شعاع الليزر يعرف باسم القطع المتحكم فيه بالكسر. في هذه العملية ، تخلق طاقة الليزر المنبعثة إجهادًا ميكانيكيًا مما يؤدي إلى فصل المادة على طول مسار شعاع الليزر. يمكن التحكم في فصل المواد هذا لنمو الكسر ويشبه الشق الممتد.

ومع ذلك ، أثناء طريقة القطع التي يتم التحكم فيها عن طريق الكسر ، فإن شعاع الليزر الذي يضرب المنطقة الصغيرة من المادة الهشة يتسبب في تدرج حراري كبير وتشوه ميكانيكي كبير في تلك المنطقة ناتج عن صدع المادة.

الإيجابيات والسلبيات

1. باستخدام برنامج ANSYS أو أي إصدار آخر ، يمكن للمرء الحصول بسرعة على توزيع الإجهاد ودرجة الحرارة.
2. تتطلب هذه العملية طاقة ليزر عالية اعتمادًا على أنواع المواد الهشة.
3. يمكن أن يوجه التدرج الحراري المتوازن الشقوق في أي اتجاه مرغوب.

الأكسدة ذوبان التبخر

يعتبر غاز الأكسجين أو الغاز التفاعلي الآخر مناسبًا لطريقة القطع هذه. بعد الغرفة الكهرومغناطيسية ، تضرب الحزمة المضخمة سطح المادة من خلال بيئة من الغازات التفاعلية. في هذه اللحظة ، تتفاعل الحزمة المضخمة كيميائيًا مع الأكسجين أو أي غاز تفاعلي آخر ، مما ينتج عنه مصدر حرارة أعلى. تُعرف عملية الاستجابة والقطع هذه باسم تبخير ذوبان الأكسدة. يحد وضع النبض من تأثير الحرارة ، وتحدد طاقة الليزر سرعة القطع.

إيجابيات وسلبيات

1. سرعة القطع بنفس سماكة الفولاذ الهيكلي أسرع من القطع الانصهار بسبب طريقة تبخير ذوبان الأكسدة.
2. سيوفر تبخير ذوبان الأكسدة قطعًا واسعًا وخشونة براءة اختراع ومناطق تأثير حراري متعرج وجودة حواف أسوأ.
3. طريقة القطع هذه غير مناسبة لتصنيع النماذج الدقيقة لأن الزوايا الحادة قد تتعرض لخطر الاحتراق.

هذه هي أكثر طرق القطع بالليزر شيوعًا المستخدمة مؤخرًا. يمكن للمشغل أن يقرر خطة القطع بناءً على قوة معدات القطع ، وقدرة التحليل ، ومتطلبات المعالجة ، وتكوين المواد. في هذه الحالة ، تعد جودة المواد هي العامل الأكثر أهمية في الاعتبار. إذا كانت المادة تحتوي على شوائب مختلفة ، فقد يكون لها درجة انصهار أو غليان أعلى. في هذه الحالة ، يتطلب قاطع الليزر شعاع ليزر عالي الطاقة لاختراق هذه المواد.

مواد القطع بالليزر

هل أنت جاهز لبدء تجربة آلة النقش بالليزر الخاصة بك؟ أولاً ، سوف تحتاج إلى جمع كل المعدات اللازمة لاستخدامها. عادة ، يمكن لشعاع الليزر أن يخترق جميع أنواع المواد تقريبًا ، لكنك تحتاج إلى معرفة أفضل عن الطاقة المقدرة. ومع ذلك ، جرب آلة النقش بالليزر الخاصة بك مع عدة أنواع مختلفة من المواد المذكورة أدناه لمعرفة كيفية عملها. في هذه الحالة ، يجب عليك مراجعة مواصفات جهازك. كما قلنا بالفعل ، اعتمادًا على قوة الليزر ، يجب تحديد مواد الليزر. هناك أمر مهم آخر يجب مراعاته وهو أن المواد المختلفة قد تنبعث منها أبخرة مختلفة ، لذلك من الأفضل ضمان وجود منطقة تهوية جيدة لتكون آمنة.

1. خشب: أحد أكثر مواد القطع بالليزر شيوعًا هو الخشب. غالبًا ما يستخدم المبتدئون وحتى المحترفون قاطعًا بالليزر للخشب لقطع الأجزاء لتجميع ونقش الهدايا ونحت تصميمات معقدة في قطعة من الخشب.
2. البلاستيك والاكريليك: يمكن أن تكون اللافتات ، والمجوهرات ، والزخارف ، وفنون الجدران ، وغير ذلك الكثير خيارًا ممتازًا للإنشاء من المواد البلاستيكية والأكريليك. يمكنك أيضًا استخدام زجاج شبكي ، زجاج شبكي ملون بشكل كبير ، أكريليك قياسي ، لإنتاج عمل فني جميل على طراز الزجاج الملون. يأتي في مجموعة متنوعة من السماكات ، مثل الخشب إلى حد كبير.
3. رغوة: يُعد صنع الحشوات والأختام الإسفنجية هو الأفضل لمشاريع الأطفال. للاستمتاع بالألغاز المخصصة ، يمكنك استخدام قاطع ليزر لقطع أجزاء الرغوة السميكة. على الرغم من أنه ليس شائعًا مثل المواد الأخرى للمشاريع المنزلية ، إلا أنه لا يزال خيارًا قابلاً للتطبيق للنظر فيه.
4. صفيحة معدنية: إنها صعبة بعض الشيء لقطع الصفائح المعدنية على آلة النقش بالليزر. قوة الجذب الجزيئي داخل المعدن أعلى بكثير من الخشب أو الأكريليك. لذلك ، لإذابة حواف الصفائح المعدنية ، نحتاج إلى الحصول على مصدر ليزر عالي الطاقة.
5. الجلد: بعد قضاء وقت ممتع مع آلة القطع بالليزر ، يمكنك تجربة الجلد ، على الرغم من كونه مادة باهظة الثمن. ومع ذلك ، يمكنك إنشاء محافظ وأحزمة ومحافظ وأساور مجوهرات وأعمال فنية.
6. ورق مقوى: يعد الورق المقوى أحد أكثر مواد القطع بالليزر فعالية من حيث التكلفة. إنها أيضًا واحدة من أكثرها سهولة في الاستخدام. يمكنك صنع أي شيء من بطاقات العمل اللافتة للنظر إلى أجزاء بناء النماذج.

ليس هناك الكثير من المواد التي لا يمكنك استخدامها بشكل عام. إذا كنت تقوم بالنقش ، فعليك الابتعاد عن الزجاج. لا ينصح أيضًا بأي محتوى يحتوي على الكلور ، مثل الفينيل أو PVC.

مزايا وعيوب تقنية القطع بالليزر

يفضل المهندسون خدمات النقش بالليزر لما تقدمه من مزايا. الفوائد الكبيرة لتقنية القطع بالليزر: المرونة ، الدقة في القطع ، التكرار ، السرعة ، الفعالية من حيث التكلفة ، عدم التلامس ، التنوع ، إمكانيات الأتمتة ، الجودة الممتازة ، إلخ.

1. من السهل دمج القطع بالليزر في خط الإنتاج.
2. تقدم تقنية القطع بالليزر مجموعة متنوعة من قطع المواد.
3. تتميز بحرية التصميم من القطع 1.5 × 1.5 سم إلى 94 × 94 سم.
4. تعد تقنية القطع بالليزر عملية موثوقة ، وتوفر دائمًا نفس النتيجة.
5. يوفر خيار نقش مختلف
6. إنها قادرة على قطع التصاميم المعقدة للغاية.

عيوب تقنية القطع بالليزر هي كما يلي:

1. تحتاج آلة القطع بالليزر ذات الطاقة العالية إلى مشغل متمرس.
2. لا يستطيع قاطع الليزر قطع جميع أنواع سماكات المعادن. في هذه الحالة ، تتطلب سماكات المعادن المختلفة قواطع ليزر أخرى تعمل بالطاقة.
3. خلقت طريقة القطع الحراري أبخرة خطيرة ، لذا تأكد من تهوية الغرفة بشكل أفضل.

هل تقنية القطع بالليزر ضارة بجسم الإنسان؟

يمكن أن تكون تقنية القطع بالليزر ضارة إذا نسيت اتخاذ الاحتياطات اللازمة أثناء العملية وبعدها. هناك بالتأكيد بعض المخاطر المتعلقة بقواطع الليزر ، مثل الأبخرة السامة والحرائق والإصابات الجسدية. لحسن الحظ ، هناك بعض الطرق السريعة والسهلة للهروب من هذه المخاطر وقطع المشاريع بشكل نظيف وآمن.

تطبيق تقنية القطع بالليزر

تستخدم جميع دول العالم تقنية القطع بالليزر في مجالات الهندسة المختلفة. سنذكر بعض التطبيقات التي يستخدم فيها المهندسون غالبًا تقنية القطع بالليزر.

1. الفضاء: يحتاج الطيران والسفر إلى الفضاء لتحقيق محرك عالي الأداء وتقليل استهلاك الوقود. أثبتت تقنية القطع بالليزر أنها الطريقة الأكثر فعالية لتحقيق التصميم الأكثر دقة في التاريخ.
2. الألواح الشمسية: يحتاج تصنيع الألواح الكهروضوئية إلى عدة طبقات رقيقة من المواد الموصلة والضوئية. تعمل تقنية القطع بالليزر على حذف الحواف على الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة.
3. أزياء: تعد تقنية القطع بالليزر أكثر شيوعًا في مجموعة مدارج الحرير والجلود المقطوعة بالليزر أو في تجار التجزئة. يعمل القطع بالليزر بشكل أفضل على الأقمشة الاصطناعية.
4. علم الروبوتات: توفر تقنية الليزر طريقة فعالة لكل مادة مستخدمة في صناعة الروبوتات. غالبًا ما تتطلب الطائرات بدون طيار والروبوتات استخدام تقنية القطع بالليزر للمكونات الإلكترونية.
5. أخرى: تشتهر تقنية القطع بالليزر أيضًا في الجراحة بالليزر والقطع بالليزر للنقش والحفر والتعبئة والسيراميك وقطع المواد غير المعدنية.

نبذة عامة

آلة القطع بالليزر هي تقنية قطع تستخدم الطاقة المركزة التي توفرها تخصصات الليزر والعدسات المركزة لإذابة المواد السطحية وتغويزها. تتميز بجودة قطع عالية ، وسرعة قطع عالية ، ومجموعة واسعة من مواد القطع ، وأداء عالٍ.