تحديات معالجة وتبريد المواد ذات الانعكاسية العالية باستخدام الليزر

يشهد قطاع صناعة الليزر تطوراً سريعاً، لا سيما في مجالات التصنيع واسعة النطاق مثل السيارات والإلكترونيات والآلات والطيران والصلب. وقد اعتمدت هذه الصناعات تقنية المعالجة بالليزر كبديل مُطوَّر لأساليب المعالجة التقليدية، ودخلت بذلك عصر "التصنيع بالليزر".

مع ذلك، لا تزال معالجة المواد عالية الانعكاسية بالليزر، بما في ذلك القطع واللحام، تشكل تحديًا كبيرًا. ويشترك معظم مستخدمي معدات الليزر في هذا القلق، إذ يتساءلون: هل يمكن لمعدات الليزر التي تم شراؤها معالجة المواد عالية الانعكاسية؟ وهل تتطلب معالجة هذه المواد بالليزر وحدة تبريد خاصة؟

عند معالجة المواد ذات الانعكاسية العالية، ثمة خطر تلف رأس القطع أو اللحام والليزر نفسه في حال دخول شعاع ليزر عالي الانعكاسية إلى داخله. ويزداد هذا الخطر وضوحًا في منتجات ليزر الألياف عالية الطاقة، نظرًا لأن طاقة شعاع الليزر المنعكس أعلى بكثير من طاقة منتجات الليزر منخفضة الطاقة. كما يُشكل قطع المواد ذات الانعكاسية العالية خطرًا على الليزر، فإذا لم يتم اختراق المادة، يدخل ضوء الليزر المنعكس عالي الطاقة إلى داخل الليزر، مُسببًا تلفًا.

ما هي المادة ذات الانعكاسية العالية؟

تتميز المواد ذات الانعكاسية العالية بمعدل امتصاص منخفض بالقرب من الليزر، وذلك بسبب مقاومتها المنخفضة وسطحها الأملس نسبيًا. ويمكن تحديد خصائص هذه المواد بناءً على الشروط الأربعة التالية:

1. الحكم من خلال طول موجة خرج الليزر

تختلف معدلات امتصاص المواد المختلفة لأشعة الليزر ذات أطوال الموجات المختلفة. فبعضها قد يكون ذا انعكاس عالٍ، بينما قد لا يكون البعض الآخر كذلك.

2. بالنظر إلى بنية السطح

كلما كان سطح المادة أكثر نعومة، انخفض معدل امتصاصها لليزر. حتى الفولاذ المقاوم للصدأ يمكن أن يكون عاكساً للغاية إذا كان ناعماً بدرجة كافية.

3. الحكم عن طريق المقاومة

تتميز المواد ذات المقاومة الكهربائية المنخفضة بمعدلات امتصاص أقل لأشعة الليزر، مما يؤدي إلى انعكاس عالٍ. وعلى العكس من ذلك، تتميز المواد ذات المقاومة الكهربائية العالية بمعدلات امتصاص أعلى.

4. الحكم من خلال حالة السطح

يؤثر اختلاف درجة حرارة سطح المادة، سواء كانت صلبة أو سائلة، على معدل امتصاصها لليزر. عموماً، تؤدي درجات الحرارة المرتفعة أو الحالة السائلة إلى معدلات امتصاص ليزر أعلى، بينما تؤدي درجات الحرارة المنخفضة أو الحالة الصلبة إلى معدلات امتصاص ليزر أقل.

كيفية حل مشكلة المعالجة بالليزر للمواد ذات الانعكاسية العالية؟

فيما يتعلق بهذه المشكلة، يمتلك كل مصنّع لمعدات الليزر تدابير مضادة مناسبة. على سبيل المثال، صممت شركة Raycus Laser نظام حماية رباعي المستويات مضادًا للانعكاس العالي لمعالجة مشكلة معالجة المواد عالية الانعكاس بالليزر. وفي الوقت نفسه، أُضيفت وظائف مراقبة متنوعة للضوء المنعكس لضمان الحماية الفورية لليزر عند حدوث أي خلل في المعالجة.

مبرد ليزري يلزم ذلك لضمان استقرار خرج الليزر.

يُعدّ استقرار خرج الليزر عنصرًا أساسيًا لضمان كفاءة عالية في معالجة الليزر وإنتاجية عالية للمنتج. ونظرًا لحساسية الليزر لدرجة الحرارة، فإنّ التحكم الدقيق في درجة الحرارة ضروري للغاية. تتميز مبردات الليزر TEYU بدقة تصل إلى ±0.1 درجة مئوية، وتحكم مستقر في درجة الحرارة، ونظام تحكم مزدوج في درجة الحرارة، حيث تعمل دائرة التبريد بدرجة حرارة عالية لتبريد العدسات ودائرة التبريد بدرجة حرارة منخفضة لتبريد الليزر، بالإضافة إلى وظائف إنذار متنوعة لحماية معدات معالجة الليزر بشكل كامل عند معالجة المواد ذات الانعكاسية العالية.