بعض المعرفة الأساسية بتقنية القطع بالليزر

مبدأ عمل القطع بالليزر

تُجهز عملية القطع بالليزر بمولد ليزر يُصدر شعاع ليزر عالي الطاقة. ثم تُركز العدسة هذا الشعاع لتُشكل بقعة ضوئية دقيقة للغاية وعالية الطاقة. عند تركيز هذه البقعة الضوئية على مواقع محددة، تمتص المواد طاقة الليزر، ثم تتبخر أو تنصهر أو تُزال بالحرارة أو تصل إلى نقطة الاشتعال. بعد ذلك، يقوم هواء مضغوط عالي الضغط (ثاني أكسيد الكربون، الأكسجين، النيتروجين) بنفخ المخلفات الناتجة. يُحرك رأس الليزر بواسطة محرك مؤازر مُبرمج، ويتحرك على طول مسار مُحدد مسبقًا على المواد لقطع قطع العمل بأشكال مختلفة.

أنواع مولدات الليزر (مصادر الليزر)

يمكن تصنيف الضوء إلى ضوء أحمر، وضوء برتقالي، وضوء أصفر، وضوء أخضر، وما إلى ذلك. ويمكن امتصاصه أو عكسه بواسطة الأجسام. ضوء الليزر هو أيضاً ضوء. ويتميز ضوء الليزر ذو الأطوال الموجية المختلفة بخصائص مختلفة. يحدد الوسط الفعال لمولد الليزر، وهو الوسط الذي يحول الكهرباء إلى ليزر، الطول الموجي، وقوة الخرج، وتطبيقات الليزر. ويمكن أن يكون الوسط الفعال غازياً، أو سائلاً، أو صلباً.

1. الليزر الأكثر شيوعًا في الحالة الغازية هو ليزر ثاني أكسيد الكربون؛

2. تشمل أكثر أنواع الليزر ذي الحالة الصلبة شيوعًا ليزر الألياف، وليزر YAG، وثنائي الليزر، وليزر الياقوت؛

3. يستخدم ليزر الحالة السائلة بعض السوائل مثل المذيبات العضوية كوسيط عمل لتوليد ضوء الليزر.

تمتص المواد المختلفة ضوء الليزر بأطوال موجية مختلفة، لذا يجب اختيار مولد الليزر بعناية. أما في صناعة السيارات، فيُعدّ ليزر الألياف الليزر الأكثر استخدامًا.

أوضاع تشغيل مصدر الليزر

غالباً ما يحتوي مصدر الليزر على 3 أوضاع تشغيل: الوضع المستمر، ووضع التعديل، ووضع النبض.

في الوضع المستمر، تكون قدرة خرج الليزر ثابتة. وهذا يجعل الحرارة التي تدخل المواد متساوية نسبيًا، مما يجعله مناسبًا للقطع السريع. وهذا لا يُحسّن كفاءة العمل فحسب، بل يُقلّل أيضًا من تأثير منطقة التأثر بالحرارة.

في وضع التعديل، تتناسب قدرة خرج الليزر طرديًا مع سرعة القطع. ويحافظ هذا النظام على مستوى منخفض نسبيًا للحرارة الداخلة إلى المواد عن طريق تحديد القدرة في كل نقطة لتجنب حواف القطع غير المتساوية. ونظرًا لتعقيد نظام التحكم فيه، فإن كفاءة التشغيل ليست عالية، ولا يمكن استخدامه إلا لفترة قصيرة.

يمكن تقسيم وضع النبض إلى وضع النبض العادي، ووضع النبض الفائق، ووضع النبض فائق الشدة. لكن الاختلافات الرئيسية بينها تكمن فقط في شدة النبض. ويمكن للمستخدمين اتخاذ القرار بناءً على خصائص المواد ودقة التركيب.

باختصار، يعمل الليزر غالبًا في وضع التشغيل المستمر. ولكن للحصول على جودة قطع مثالية، بالنسبة لأنواع معينة من المواد، من الضروري ضبط سرعة التغذية، مثل سرعة التسارع وسرعة القطع والتأخير عند الدوران. لذلك، في وضع التشغيل المستمر، لا يكفي مجرد خفض الطاقة، بل يجب ضبط طاقة الليزر عن طريق تغيير النبضة.

ضبط معلمات القطع بالليزر

بحسب متطلبات المنتج المختلفة، من الضروري تعديل المعايير باستمرار في ظل ظروف تشغيل متنوعة للحصول على أفضل النتائج. تصل دقة تحديد المواقع الاسمية للقطع بالليزر إلى 0.08 مم، ودقة تحديد المواقع المتكررة إلى 0.03 مم. أما في الواقع العملي، فإن الحد الأدنى للتفاوت المسموح به هو ±0.05 مم للفتحة و±0.2 مم لموقع الثقب.

تتطلب المواد المختلفة وسماكاتها المختلفة طاقة صهر متفاوتة، وبالتالي تختلف قدرة الليزر المطلوبة. في الإنتاج، يحتاج أصحاب المصانع إلى تحقيق التوازن بين سرعة الإنتاج وجودته، واختيار قدرة الصهر وسرعة القطع المناسبتين. وبذلك، يمكن توفير الطاقة الكافية لمنطقة القطع، وصهر المواد بكفاءة عالية.

تبلغ كفاءة الليزر في تحويل الكهرباء إلى طاقة ليزر حوالي 30-35%. هذا يعني أنه مع طاقة دخل تتراوح بين 4285 و5000 واط، تكون طاقة الخرج حوالي 1500 واط فقط. وبالتالي، فإن استهلاك طاقة الدخل الفعلي أكبر بكثير من طاقة الخرج الاسمية. إضافةً إلى ذلك، ووفقًا لقانون حفظ الطاقة، تتحول الطاقة المتبقية إلى حرارة، لذا يلزم إضافة مبرد مياه صناعي .

شركة S&A هي شركة رائدة في تصنيع أجهزة التبريد، تتمتع بخبرة 19 عامًا في صناعة الليزر. تُناسب أجهزة التبريد الصناعية التي تُنتجها الشركة تبريد مجموعة واسعة من أنواع الليزر، مثل ليزر الألياف، وليزر ثاني أكسيد الكربون، وليزر الأشعة فوق البنفسجية، والليزر فائق السرعة، وليزر الديود، وليزر YAG، على سبيل المثال لا الحصر. جميع أجهزة التبريد من S&A مُصممة بمكونات مُجرّبة وموثوقة لضمان التشغيل السلس، مما يمنح المستخدمين راحة البال التامة عند استخدامها.