العربية 
القطع بالليزرهي تقنية معالجة متقدمة تستخدم على نطاق واسع في مجالات تصنيع السيارات والأجهزة المنزلية والمنتجات الإلكترونية وما إلى ذلك. يحقق الغرض من القطع عن طريق تشعيع سطح المادة بشعاع ليزر عالي الكثافة ، مما يتسبب في ذوبان المادة أو تبخيرها أو حرقها بسرعة. ستقدم هذه المقالة بالتفصيلمبدأ عمل القطع بالليزر، ومكوناته الرئيسية ومزاياه في التطبيقات العملية واتجاهات التنمية المستقبلية.
ما هو القطع بالليزر؟
القطع بالليزر هو تقنية معالجة مواد عالية الدقة وغير ملامسةيستخدم شعاع ليزر عالي الكثافة للطاقة ك "أداة قطع" ويتحكم بدقة في مسار حركة الليزر من خلال برنامج كمبيوتر ، بحيث يركز شعاع الليزر على سطح المادة أو داخلها ، مما يولد درجات حرارة عالية لتذوب بسرعة أو تتبخر أو تتبخر أو تصل إلى نقطة اشتعال المادة ، وفي نفس الوقت ، تستخدم الغازات المساعدة (مثل الأكسجين والنيتروجين والأرجون وما إلى ذلك) لتفجير المواد المذابة أو المتبخرة ، وبالتالي تحقيق الغرض من القطع. يمكن لهذه التقنية معالجة مجموعة متنوعة من المواد بما في ذلك المعادن (مثل الفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك الألومنيوم وسبائك التيتانيوم) وغير المعدنية (مثل الخشب والبلاستيك والزجاج والسيراميك) وما إلى ذلك ، وتتميز بمزايا السرعة العالية والدقة العالية وجودة الحافة الجيدة ودرجة عالية من الأتمتة والاستخدام العالي للمواد.
كيف يعمل القطع بالليزر؟
الأساسيمبدأ القطع بالليزرهو استخدام شعاع ليزر عالي الكثافة لإشعاع سطح المادة ، ومن خلال سلسلة من الظواهر الفيزيائية ، يتم صهر المادة بسرعة أو تبخيرها أو حرقها لتشكيل شق. يجب أن يتحقق توليد شعاع الليزر بواسطة الليزر ، والذي يتكون بشكل أساسي من ثلاثة أجزاء: مصدر المضخة ، ووسط الكسب ، وتجويف الرنين البصري. يوفر مصدر المضخة الطاقة لوسط الكسب ، الذي يمتص الطاقة ويولد إشعاعا محفزا. يعمل تجويف الرنين البصري على تضخيم وتشكيل الإشعاع المحفز ، ويشكل أخيرا شعاع ليزر عالي الكثافة.
عندما يصطدم شعاع الليزر بسطح المادة ، تحدث مجموعة متنوعة من الظواهر الفيزيائية ، بما في ذلك الانعكاس والامتصاص والتشتت والتوصيل الحراري. كثافة الطاقة لشعاع الليزر عالية بما يكفي لجعل سطح المادة يصل بسرعة إلى نقطة الانصهار أو نقطة الغليان ، وبالتالي تحقيق القطع. يمكن تقسيم هذه العملية إلى المراحل التالية:
- التوصيل الحراري:يضرب شعاع الليزر سطح المادة ، مما يتسبب في ارتفاع درجة حرارة السطح بسرعة ، ويتم نقل الحرارة إلى داخل المادة من خلال التوصيل الحراري ، مما يشكل منطقة متأثرة بالحرارة.
- صهر:عندما تصل درجة حرارة سطح المادة إلى نقطة الانصهار ، تبدأ المادة في الذوبان وتشكل بركة منصهرة.
- التبخر:عندما تستمر درجة حرارة سطح المادة في الارتفاع وتصل إلى نقطة الغليان ، تبدأ المادة في التبخر وتشكيل البخار.
- احتراق:بالنسبة لبعض المواد القابلة للاشتعال ، مثل الخشب والبلاستيك وما إلى ذلك ، يمكن أن تتسبب درجة الحرارة المرتفعة لشعاع الليزر في حدوث تفاعل احتراق على سطح المادة ، وإنتاج الغاز ، وتسريع عملية القطع.
ما هي خطوات عملية القطع بالليزر؟
العملية آلة القطع بالليزرعادة ما يتضمن سلسلة من الخطوات المنظمة والمفصلة. فيما يلي عمليتها:
- التحضير للبدء التشغيلي:أولا ، قم بتشغيل مصدر الطاقة ، وتحقق وتأكد من أن جميع أجزاء الجهاز طبيعية ، بما في ذلك نظام التبريد ونظام الغاز وما إلى ذلك.
- إعداد المواد وإعداد المعلمة:ضع المادة المراد قطعها على طاولة القطع ، وأدخل معلمات القطع المقابلة مثل طاقة الليزر والسرعة وما إلى ذلك على واجهة التشغيل وفقا لنوع المادة ومتطلبات القطع ، وقم باستيراد رسومات القطع.
- التركيز وتحديد المواقع:اضبط الموضع البؤري لشعاع الليزر للتأكد من أن الليزر يمكنه التركيز بدقة على المادة وتحديد نقطة البداية للقطع.
- ابدأ القطع:ابدأ تشغيل الليزر وأداة الآلة ، وقم بالقص وفقا للرسومات والمعلمات المحددة مسبقا.
- المراقبة والتعديل:أثناء عملية القطع ، يحتاج المشغل إلى إيلاء اهتمام وثيق لحالة القطع وضبط معلمات القطع وفقا للوضع الفعلي إذا لزم الأمر.
- الانتهاء من القطع وإيقاف التشغيل:بعد اكتمال القطع ، تحقق من جودة المنتج ثم أغلق الجهاز بالترتيب الصحيح.
- الصيانة والرعاية:قم بتنظيف المعدات وفحصها وصيانتها بانتظام للتأكد من أن المعدات في حالة جيدة. نتائج الصيانة بعد استبدال النقاط ، وخطاب مفاجأة ، وانضمام التونة إلى القدر الساخن ، لكنهم انضموا إلى النقابة ، وحالة جيدة ، ومركز فحص Ruyi ، ويحتاجه ، وبخخه كثيرا لاستبداله في أسرع وقت ممكن.
ما هي مزايا القطع بالليزر؟
المزايا تقنية القطع بالليزرتنعكس بشكل أساسي في الجوانب التالية:
| مزايا | وصف |
| دقة | دقة آلة القطع بالليزر هي الأعلى بين جميع طرق القطع. تأتي الدقة العالية من حقيقة أن الضوء يتم تقليله إلى قطر دقيق جدا. دقة القطع بالليزر أعلى من دقة عمليات مثل القطع بنفث الماء. |
| سرعة | السرعة التي يقطع بها الليزر المواد الرقيقة سريعة للغاية ، ويمكن أن تتجاوز السرعة بسهولة 3 أمتار في الدقيقة ، لذلك فإن آلات القطع بالليزر شائعة في خطوط الإنتاج الضخم. |
| براعه | القطع بالليزر مناسب للعديد من التطبيقات والاستخدامات المختلفة. هذا يجعلها طريقة متعددة الاستخدامات للقطع. |
| التخصيص | يمكن إنشاء أشكال مخصصة ومخصصة ببساطة عن طريق تغيير برنامج CNC. |
| اتمته | يعتمد القطع بالليزر CNC الحديث على نظام تحكم عددي. يمكن لنظام CNC التحكم تلقائيا في حركة رأس القطع. |
| قطع خال من الغبار | لا يولد استخدام الليزر أي غبار مادي في قطعة العمل. على سبيل المثال ، لا يتم إنتاج نشارة الخشب عند قطع الخشب باستخدام ألياف الليزر. |
| نفايات أقل | آلة القطع بالليزر دقيقة للغاية وتزيل القليل جدا من المواد من قطعة العمل. ينتج عن هذا الحد الأدنى من النفايات المادية. عند قطع المعادن الثمينة ، يمكن معالجة المعدن ببساطة عن طريق وضعه في آلة القطع بالليزر. |
ما هي تطبيقات القطع بالليزر؟
يحتوي القطع بالليزر على مجموعة واسعة من التطبيقات، تغطي مجموعة متنوعة من الصناعات الإنتاجية والتحويلية. فيما يلي بعض مجالات التطبيق الرئيسية:
1. سيارة
تستخدم آلات القطع بالليزر بشكل شائع في قطاع السيارات لقطع الصفائح المعدنية. تقوم بتصنيع مكونات مثل أنظمة العادم والإطارات والمعلقات وأجزاء الجسم الأخرى.
2. الفضاء
الدقة هي الاعتبار الأساسي في تطبيقات الطيران. أثبت قاطع الليزر أنه الحل الأمثل للوظيفة. تستخدم أشعة الليزر في الفضاء لصنع مكونات إطار الطائرات وشفرات التوربينات والمكونات الأصغر الأخرى.
3. التصنيع
ألياف الليزر شائعة في خطوط التجميع في مصانع التصنيع. وتشمل هذه ورش تشغيل المعادن ومصانع النسيج والمكونات البلاستيكية والمزيد.
4. الإلكترونيات
يمكن لقواطع الليزر تصنيع أجزاء متسقة للأجهزة الإلكترونية مثل أجهزة التلفزيون والهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة اللوحية والمزيد.
5. الإعلان
يمكن تحقيق المواد الإعلانية ، مثل decoupage واللافتات وشعارات العلامات التجارية ، باستخدام قاطع ليزر للحصول على حواف وجماليات ناعمة.
6. الهندسة المعمارية
يمكن استخدام الليزر لتصنيع منتجات الديكور لصناعة البناء. الأمثلة الشائعة هي الكسوة والتركيبات الفنية.
7. الطبية
تستخدم طاقة الليزر في صناعة الرعاية الصحية لتصنيع الأجهزة الطبية. بالإضافة إلى ذلك ، تستخدم المعدات الجراحية أيضا نظام الليزر.
ما هي المواد التي يمكن معالجتها بالقطع بالليزر؟
تقنية القطع بالليزريستخدم على نطاق واسع في الإنتاج الصناعي لمعالجة مجموعة متنوعة من المواد نظرا لدقته العالية وسرعته العالية ومرونته القوية. فيما يلي بعض مواد القطع بالليزر الشائعة:
1. المعادن
(1)الومينيوم
- الخصائص:خفيفة الوزن ، مقاومة للتآكل ، سهولة المعالجة والقولبة ، ولها موصلية كهربائية وحرارية جيدة.
- تطبيق:تستخدم على نطاق واسع في البناء والنقل والتعبئة والإلكترونيات وغيرها من المجالات ، وغالبا ما تستخدم مواد الكسوة المصنوعة من الألومنيوم في صناعة الأبواب والنوافذ والأثاث ومواد الديكور وما إلى ذلك.
(2)فولاذ
- الخصائص:قوة عالية ، صلابة جيدة ، مقاومة التآكل ، وقابلية لحام جيدة وقابلية المعالجة.
- تطبيق:تستخدم على نطاق واسع في السيارات والبناء والآلات وغيرها من المجالات ، وغالبا ما تستخدم مواد الكسوة الفولاذية لصنع الأجزاء الهيكلية والموصلات وما إلى ذلك.
(3)ستانلس ستيل
- الخصائص:مقاومة ممتازة للتآكل ودرجات الحرارة العالية ، وسهلة التنظيف والصيانة.
- تطبيق:تستخدم على نطاق واسع في المجالات الطبية والغذائية والكيميائية وغيرها من المجالات ، وغالبا ما تستخدم مواد الكسوة المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ لصنع المعدات الطبية وأدوات المائدة والحاويات وما إلى ذلك.
(4)نحاس
- الخصائص:لديها موصلية كهربائية وحرارية جيدة ، ولها خصائص معينة مضادة للبكتيريا.
- تطبيق:تستخدم على نطاق واسع في الكهرباء والبناء والسباكة وغيرها من المجالات ، وغالبا ما تستخدم مواد الكسوة النحاسية لصنع الأسلاك والكابلات والأنابيب وما إلى ذلك.
(5)سبائك التيتانيوم
- الخصائص:قوة عالية ، كثافة منخفضة ، مقاومة جيدة للتآكل ، وتوافق حيوي جيد.
- تطبيق:تستخدم على نطاق واسع في الفضاء والطبية وغيرها من المجالات ، وغالبا ما تستخدم مواد طلاء سبائك التيتانيوم في إنتاج أجزاء محرك الطائرات والمعدات الطبية وما إلى ذلك.
2. المواد غير المعدنية
- بلاستيك:يمكن للقطع بالليزر قطع أنواع مختلفة من البلاستيك ، مثل البوليستر والبولي بروبيلين والبولي إيثيلين والبولي يوريثين والبوليسترين وما إلى ذلك. ومع ذلك ، من المهم ملاحظة أن بعض المواد البلاستيكية ، مثل البولي فينيل كلوريد PVC ، قد تنبعث منها أبخرة سامة أثناء عملية القطع ، والتي يمكن أن تكون ضارة بالمشغل وقاطع الليزر نفسه ، لذلك يجب تجنب القطع بالليزر لهذه المواد.
- خشب:يمكن للقطع بالليزر قطع أنواع مختلفة من الأخشاب الصلبة والأخشاب اللينة ، مثل البلوط ، والدردار ، والقيقب ، والصنوبر ، إلخ. ومع ذلك ، نظرا لقابلية الخشب للاشتعال ومتوسط تأثير القطع بالليزر ، فإن استخدام قطع الخشب بالليزر نادر نسبيا في التطبيقات العملية.
- المطاط والجلد:تمتص هذه المواد ضوء الليزر ويمكن معالجتها عن طريق القطع بالليزر.
- الورق والكرتون:عادة ما لا يترك القطع بالليزر أي علامات على هذه المواد ، لذلك غالبا ما تستخدم لعمل الملصقات والتعبئة والمزيد.
- السيراميك:بالنسبة لبعض أنواع السيراميك من صنع الإنسان أو المزخرف ، فإن القطع بالليزر ممكن أيضا.
ما هي الأنواع المختلفة لتقنيات القطع بالليزر؟
الأنواع القطع بالليزريتم تصنيفها بشكل أساسي وفقا لطريقة إزالة المواد وخصائصها أثناءعملية القطع. فيما يلي الأنواع الرئيسية:
قطع ليزر CO2
في القطع بالليزر CO2 ، يحدث تضخيم الليزر عن طريق تصريف غاز CO2. ليزر CO2 هو أحد أقدم أنواع الليزر وأكثرها شيوعا. تصريف الغاز ليس حصريا CO2. يحتوي على ثاني أكسيد الكربون2 والنيتروجين والهيدروجين والزينون والهيليوم.
هناك خياران للقطع بالليزر C02: استخدام الأكسجين أو النيتروجين. يفضل الأكسجين عند قطع المواد السميكة بالليزر. يفضل النيتروجين عند قطع الألواح الرقيقة بالليزر. يشكل القطع بالليزر C02 بالأكسجين طبقة أكسيد على سطح القطع. لتجنب ذلك ، يلزم وجود عمليات معالجة مسبقة مثل السفع الرملي على قطعة العمل.
قطع ألياف الليزر
يستخدم القطع بليزر الألياف الضوئية لتضخيم الضوء ، بدلا من تصريف الغاز التقليدي. ينتقل الضوء من الصمام الثنائي الليزري عبر الألياف. الشعاع الناتج قوي بما يكفي لإذابة الفولاذ المقاوم للصدأ بسمك يصل إلى 1 سم.
عادة ما يكون الشعاع مصحوبا بنظام قوي لتدفق الغاز. يدفع تدفق الغاز المادة المنصهرة بعيدا ، مما يسمح بقطع نظيف. تستخدم ألياف هذه الليزر مجموعة متنوعة من العناصر مثل الإيتربيوم والنيوديميوم والإربيوم والديسبروسيوم.
القطع بالليزر Nd: YAG
ليزر Nd: YAG (النيوديميوم: عقيق الألومنيوم الإيتريوم) هو ليزر صلب مادته النشطة هي بلورة عقيق الألومنيوم الإيتريوم (بلورة YAG) المخدرة بكمية صغيرة من النيوديميوم (Nd). يمكن لهذا الليزر إنتاج ليزر نبضي أو مستمر ، ينبعث منه ضوء الأشعة تحت الحمراء بطول موجي معين ، عادة 1064 نانومتر.
يتم تركيز مصدر الليزر بواسطة عدسة في رأس القطع إلى حجم بقعة يبلغ بضعة أعشار المليمتر ويذوب المادة ، وعادة ما تكون معدنية. تدفق الغاز المحوري "ينفخ" الذوبان لأسفل ، مما يشكل قطعا في هذه العملية.
القطع بالليزر الإكسيمر
استخدم ليزر الإكسيمر لقطع المواد بدقة. يتم التحكم في شعاع الليزر بواسطة جهاز كمبيوتر ، وتستخدم طاقة فوتونات الليزر لفتح الروابط الكيميائية لجزيئات الأنسجة ، مما يؤدي إلى تغويز الأنسجة لتحقيق تأثير القطع.
القطع بالليزر الصمام الثنائي المباشر
بناء على تأثير الإشعاع المحفز لمواد أشباه الموصلات. في مواد أشباه الموصلات ، عندما تقفز الإلكترونات من مستويات طاقة عالية إلى مستويات طاقة منخفضة ، يتم إطلاق الطاقة ، والتي تنبعث على شكل فوتونات.
تستخدم الثنائيات الليزرية تصميما هيكليا محددا وعمليات المنشطات لتضخيم هذه الفوتونات وتعزيزها بشكل متكرر داخل أشباه الموصلات ، مما يشكل في النهاية شعاعا من الليزر عالي السطوع وعالي التماسك.
ما هي بدائل تقنية القطع بالليزر؟
فيما يلي بعض تقنيات القطع البديلة المستخدمة في الصناعة وكيفية مقارنتها بقواطع الليزر:
1. تكنولوجيا Waterjet
بالمقارنة مع القطع بالليزر ، تبرز تقنية اتيرجيت بطريقتها الفريدة للقطع البارد. لا تتطلب التكنولوجيا ذوبان المادة ، وهي ميزة كبيرة. ومع ذلك ، فإن القطع بالليزر يعمل بشكل أفضل من حيث تعريف الحافة والدقة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن حقيقة أن القطع بالليزر لا يتطلب استخدام الماء هي ميزة أخرى.
2. تكنولوجيا قطع البلازما
يتم قطع البلازما عن طريق صهر المادة في منطقة القطع ، لكن تطبيقها محدود ومناسب فقط للمواد الموصلة مثل المعادن والسبائك ، وهو قيد رئيسي. في المقابل ، تتمتع قواطع الليزر بمجموعة واسعة من قابلية تطبيق المواد ، بما في ذلك المواد غير المعدنية والمعادن ، ولديها أيضا قدرات نقش.
3. تكنولوجيا EDM الأسلاك
يزيل EDM الأسلاك المواد عن طريق التفريغ الكهربائي ، والذي يقتصر أيضا على تطبيق المعادن الموصلة. بالمقارنة مع القطع بالليزر ، فإن EDM الأسلاك أقل شأنا قليلا من حيث قابلية تطبيق المواد وتأثيرها. القطع بالليزر ليس مناسبا لجميع المواد فحسب ، بل يوفر أيضا نتائج قطع أفضل وقدرات نقش ، وهذا ليس هو الحال مع EDM الأسلاك.
4. الطحن باستخدام الحاسب الآلي والخراطة
طرق التصنيع مثلالطحن والخراطة باستخدام الحاسب الآلياعتمد على أدوات القطع المادية التي تبلى بسرعة لأنها تحتك بالمادة. من ناحية أخرى ، لا يتطلب القطع بالليزر أدوات مادية وهو أكثر دقة منآلات CNC.
5. ختم
الختم هو عملية تشغيل معدنية منخفضة التكلفة تخلق قطعا في القوة الفيزيائية للقالب ، ولكن لديها أوجه قصور كبيرة من حيث الجودة والدقة. في المقابل ، فإن قواطع الليزر قادرة على تقديم نتائج فائقة.
تكنولوجيا الطباعة 6.3D
تكنولوجيا الطباعة ثلاثية الأبعاديستخدم بشكل أساسي في التصنيع الإضافي للمواد البلاستيكية ، والنتائج مختلفة اختلافا كبيرا مقارنة بآلات القطع بالليزر. قد تحتوي المنتجات المطبوعة ثلاثية الأبعاد على عيوب واضحة ، والنتائج المطبوعة ليست قريبة من تلك الموجودة في قواطع الليزر. بالإضافة إلى ذلك ، تحتوي الطابعات ثلاثية الأبعاد على مجموعة محدودة نسبيا من خيارات المواد.
الأسئلة الشائعة
1. كيف يعمل القطع بالليزر خطوة بخطوة؟
يستخدم القطع بالليزر الليزر لتوليد شعاع ليزر عالي الطاقة. بعد التركيز ، يتم تشعيع الشعاع على سطح المادة ، مما يتسبب في تسخين المادة محليا وبسرعة إلى نقطة انصهار أو تبخير أو اشتعال. في الوقت نفسه ، يتم تفجير المادة المنصهرة بمساعدة تدفق هواء عالي السرعة ، وبالتالي تحقيق قطع المواد خطوة بخطوة.
2. كيف يعمل قطع المعادن بالليزر؟
عند قطع المعادن بالليزر ، يتم تركيز شعاع الليزر عالي الطاقة وتشعيعه على السطح المعدني. بعد أن يمتص المعدن طاقة الليزر ، يسخن بسرعة إلى حالة منصهرة أو متبخرة. في الوقت نفسه ، تقوم الغازات المساعدة (مثل الأكسجين والنيتروجين وما إلى ذلك) بتفجير المعدن المنصهر لتشكيل مسار قطع وإكمال قطع المعادن.
3. كيف تعمل عملية الليزر؟
تستخدم تقنية الليزر شعاع ليزر عالي الطاقة يتم إنشاؤه بواسطة الليزر لتركيز سطح المادة ونقله وتشعيعه. تتفاعل كثافة الطاقة العالية لليزر مع المواد ، مثل الذوبان والتبخير والاجتثاث وما إلى ذلك ، وبالتالي تحقيق معالجة المواد والقطع واللحام وغيرها من العمليات.
4. كيف يقطع القاطع بالليزر المواد؟
تولد آلة القطع بالليزر شعاع ليزر عالي الطاقة من خلال الليزر. بعد التركيز ، يشع الشعاع سطح المادة. في الوقت نفسه ، يتم تنشيط جهاز تدفق الهواء عالي السرعة لتفجير المادة المذابة أو المتبخرة لتشكيل مسار قطع ، وبالتالي تحقيق قطع المادة. تتميز آلة القطع بالليزر بمزايا الدقة العالية والكفاءة العالية والمرونة العالية ، وتستخدم على نطاق واسع في معالجة المواد المختلفة.
ملخص
كتقنية تصنيع متقدمة ، لعب القطع بالليزر دورا متزايد الأهمية في الصناعة الحديثة. من خلال اكتساب فهم أعمق لمبادئها وأنواع عملياتها ومجالات تطبيقها ، يمكننا فهم اتجاهات تطويرها بشكل أفضل وإفساح المجال كاملا لمزاياها في الإنتاج الصناعي. مع التقدم المستمر والابتكار في التكنولوجيا ،تكنولوجيا القطع بالليزرسيظهر بالتأكيد آفاق تطبيق أوسع في المستقبل.
اخلاء المسؤوليه
المحتوى الموجود في هذه الصفحة هو للإشارة فقط.هللا يقدم أي إقرار أو ضمان صريح أو ضمني فيما يتعلق بدقة المعلومات أو اكتمالها أو صحتها. لا ينبغي الاستدلال على معلمات الأداء أو التفاوتات الهندسية أو ميزات التصميم المحددة أو جودة المواد ونوعها أو الصنعة فيما يتعلق بما سيقدمه مورد أو مصنع تابع لجهة خارجية من خلال شبكة Longsheng. إنها مسؤولية المشتريالبحث عن عرض أسعار لقطع الغيارلتحديد المتطلبات المحددة لتلك الأجزاء.رجاءًاتصل بناللمزيدإنفالترشيح.
فريق LS
تمت كتابة هذه المقالة من قبل العديد من المساهمين في LS. LS هي مورد رائد في قطاع التصنيع ، معالتصنيع باستخدام الحاسب الآلي,تصنيع الصفائح المعدنية,الطباعة ثلاثية الأبعاد,حقن صب,ختم المعادن، وأكثر من ذلك.
