مقدمة
استخدمت تكنولوجيا الليزر لأول مرة للقطع في وقت مبكر من سبعينيات القرن العشرين. في الإنتاج الصناعي الحديث ، تم تطبيق القطع بالليزر على نطاق واسع في معالجة الصفائح المعدنية والبلاستيك والزجاج والسيراميك ،أشباه الموصلات، فضلا عن المنسوجات والخشب ومواد الورق.
قطع بالليزر
عندما يصطدم شعاع الليزر المركز بالقطعة، تتسخن المنطقة المشعة بسرعة، مما يتسبب في ذوبان المادة أو تبخيرها. بمجرد أن يخترق شعاع الليزر القطعة، تبدأ عملية القطع:شعاع الليزر يتحرك على طول خط المخططيذوب المادة. عادةً ما ينفخ طائرة من الغاز المادة المنصهرة بعيداً عن القطع ، تاركة شق ضيق ، واسع تقريباً مثل شعاع الليزر المركز.
قطع اللهب
قطع اللهب هو عملية قياسية تستخدم لقطع الفولاذ منخفض الكربون ، باستخدام الأكسجين كغاز للقطع. يتم ضغط الأكسجين إلى 6 بار وتنفخ في القطع. هناك ،يتفاعل المعدن المُسخّن مع الأكسجين: يبدأ الحرق والأكسدة. يطلق التفاعل الكيميائي كمية كبيرة من الطاقة (تصل إلى خمسة أضعاف طاقة الليزر) لمساعدة شعاع الليزر في القطع.
قطع الذوبان
قطع الذوبان هو عملية قياسية أخرى تستخدم لقطع المعادن. يمكن استخدامها أيضًا لقطع مواد أخرى قابلة للتصعيد ، مثل السيراميك. يستخدم النيتروجين أو الأرجون كغاز للقطع ،تنفخ من خلال القطع بضغط من 2 إلى 20 بارالأرجون والنيتروجين غازات خاملة ، مما يعني أنها لا تتفاعل مع المعدن المنصهر في القطع ، بل تنفخها فقط نحو القاع. الغازات الخاملة تحمي أيضا حواف القطع من الأكسدة.
قطع الهواء المضغوط
كما يمكن استخدام الهواء المضغوط لقطع الأوراق الرقيقة. الهواء المضغوط إلى 5 إلى 6 بار يكفي لنفخ المعدن المنصهر في القطع. نظرًا لأن ما يقرب من 80٪ من الهواء هو النيتروجين ، فإن الهواء المضغوط إلى 5 إلى 6 بار يكفي لنفخ المعدن المنصهر في القطع.قطع الهواء المضغوط هو أساسا شكل من أشكال قطع الذوبان.
قطع بمساعدة البلازما
إذا تم اختيار المعلمات بشكل صحيح ، فإن غيوم البلازما سوف تتشكل في القطع أثناء قطع الذوبان بمساعدة البلازما. تتكون غيمة البلازما من بخار المعدن المؤين وغاز القطع المؤين.سحابة البلازما تمتص طاقة ليزر ثاني أكسيد الكربون ونقلها إلى قطعة العمل، ربط المزيد من الطاقة في قطعة العمل، مما يسبب تساقط المادة بشكل أسرع وزيادة سرعة القطع. لذلك، تسمى هذه العملية القطع أيضا قطع البلازما عالية السرعة.
سحابة البلازما شفافة بشكل أساسي للليزر الصلب ، لذلك لا يمكن استخدام قطع الذوبان بمساعدة البلازما إلا مع ليزر ثاني أكسيد الكربون.
قطع التبخير
قطع التبخير ينطوي على تبخير المادة ، وتقليل التأثير الحراري على المادة المحيطة. يمكن لليزر الثاني أكسيد الكربون المستمر تحقيق ذلك عن طريق تبخير التوصيل الحراري المنخفض ،مواد عالية الامتصاص، مثل الأفلام البلاستيكية الرقيقة والخشب والورق والرغوة، التي لا تذوب.
أجهزة الليزر النبضات قصيرة جداً تجعل هذه التقنية قابلة للتطبيق على مواد أخرى. الإلكترونات الحرة في المعدن تمتص الليزر وتسخن بسرعة.نبضات الليزر لا تتفاعل مع الجسيمات المنصهرة والبلازما؛ المادة تتجاوز مباشرة دون نقل الطاقة كحرارة للمادة المحيطة بها. عند إزالة المواد مع نبضات بيكوسكوند، لا يوجد تأثير حراري كبير،أو تشكيل الحفر.
العديد من المعلمات تؤثر على عملية قطع الليزر؛ بعضها يعتمد على الأداء التقني للليزر والآلة، في حين أن البعض الآخر متغير.
الاستقطاب
يشير الاستقطاب إلى نسبة الليزر التي يتم تحويلها. درجة الاستقطاب النموذجية حوالي 90٪ ، وهو ما يكفي للقطع عالي الجودة.
قطر المحور
يؤثر قطر المحور على عرض القطع ويمكن تغييره عن طريق تغيير طول محور العدسة التركيزية. يعني قطر محور أصغر.
موقف التركيز
يحدد الموقع المحوري قطر الحزمة وكثافة الطاقة على سطح القطعة المعدة ، وكذلك شكل القطع.
طاقة الليزر
يجب أن تتوافق قوة الليزر مع نوع المعالجة ونوع المادة والسمك. يجب أن تكون القوة عالية بما فيه الكفاية بحيث يتجاوز كثافة الطاقة على القطعة المعالجة عتبة المعالجة.
وضع العمل
يتم استخدام الوضع المستمر في المقام الأول لقطع الخطوط العريضة القياسية في المعادن والبلاستيك من المليمتر إلى السنتيمتر.يتم استخدام أشعة ليزر منخفضة التردد.
سرعة القطع
يجب أن تتطابق قوة الليزر وسرعة القطع مع بعضها البعض. قطع سريع جدا أو بطيء جدا سيؤدي إلى زيادة الخردة وتشكيل الحفر.
قطر الفوهة
يحدد قطر الفوهة تدفق وشكل طائرة الغاز التي يتم طردها من الفوهة. كلما زادت سمك المادة ، كلما كان قطر طائرة الغاز أكبر ، وبالتالي ،يجب أيضا زيادة قطر الفوهة.
نقاء الغاز وضغوطه
يستخدم الأكسجين والنيتروجين عادةً كغازات قطع. تنقيذ الضغط والغاز يؤثران على نتائج القطع.
عند استخدام الأكسجين لقطع اللهب ، يجب أن يصل نقاء الغاز إلى 99.95٪. كلما زادت سمك الصلب ، كلما انخفض ضغط الغاز المستخدم.
عند استخدام النيتروجين لقطع الذوبان ، يجب أن تكون نقاء الغاز 99.995٪ (من الناحية المثالية 99.999٪). هناك حاجة إلى ضغط غاز أعلى عند قطع لوحات الصلب السميكة.
جدول المعلمات التقنية
في المراحل الأولى من قطع الليزر، كان على المستخدمين تحديد معايير المعالجة عن طريق التجربة والخطأ. الآن، يتم تخزين معايير المعالجة الناضجة في وحدات التحكم في أنظمة القطع.توجد بيانات متوافقة لكل نوع من أنواع المواد وسمكها. تسمح جداول المعلمات التقنية حتى لأولئك الذين لا يعرفون التكنولوجيا بتشغيل معدات قطع الليزر بسلاسة.
هناك العديد من المعايير للحكم على جودة حواف محطمة بالليزر. يمكن الحكم على معايير مثل تشكيل الحفر ، والثقوب ، والخطوط بالعين المجردة ؛ الرأسية ، الخام ،والعرض قطع تتطلب أدوات متخصصة للقياستعتبر ترسب المواد والتآكل والمناطق المتأثرة بالحرارة والتشوه عوامل مهمة أيضًا في تقييم جودة القطع بالليزر.
