ما هي آلة القطع بالليزر الليفي؟ حقائق لا تعرفها

أصبحت تقنية القطع بالليزر من التقنيات المفضلة في العديد من الصناعات نظرًا لدقتها ودقتها. ومن أحدث التطورات في هذه التقنية هي آلة القطع بالليزر الليفي. في هذه المدونة، سنناقش كل ما تحتاج إلى معرفته عن تقنية الليزر الليفي، بما في ذلك ما هي آلة القطع بالليزر الليفيكيف تعمل آلة القطع بالليزر الليفي، ومميزاتها، وتطبيقاتها، وما هي المواد التي يمكن قطعها وإلى أي عمق، وما إلى ذلك.

أنواع مختلفة من قواطع الليزر

يوجد اليوم عدة أنواع مختلفة من قواطع الليزر في السوق، مع وجود آلاف النماذج الفردية المتاحة للشراء في كل فئة. ومع ذلك، لا تستطيع جميع قواطع الليزر قطع جميع أنواع المواد - فكل نوع من قواطع الليزر هو الأنسب لقطع مواد معينة. الأنواع الثلاثة الأكثر استخدامًا من قواطع الليزر هي:

ليزر الغاز 

أول أكسيد الكربون₂ تنتج أشعة الليزر شعاع ليزر عن طريق تحفيز خليط غاز ثاني أكسيد الكربون كهربائيًا. وهي تنتج شعاعًا بطول موجي يصل إلى 10.6 ميكرومتر، وتُستخدم على المواد غير المعدنية وبعض أنواع البلاستيك. وهي فعالة جدًا، كما أن جودة الشعاع عالية، لذا فإن هذا النوع من قواطع الليزر من بين أكثر الأنواع استخدامًا. الجانب السلبي هو أنه لا يمكن استخدامها مع المواد المعدنية. 

يمكن استخدام قواطع الليزر الغازية مع: الخشب، الأكريليك، الزجاج، الورق، المنسوجات، البلاستيك، بعض أنواع الرقائق والأفلام، الجلود، الحجر

ليزر الكريستال 

تعد ليزرات البلورات أيضًا نوعًا من أنواع ليزر الحالة الصلبة. وأكثر أنواع ليزرات البلورات شيوعًا هي nd:YAG (عقيق الألومنيوم والإتريوم المضاف إليه النيوديميوم) وnd:YVO (أورثو فانادات الإيتريوم المضاف إليه النيوديميوم) - ويمكنك أن ترى سبب امتلاكها أسماء أقصر!

تنتج هذه الأنواع من الليزر شعاعًا بطول موجي يبلغ 1.064 ميكرومتر، وهو نفس طول موجة الليزر الليفي، ولكن يمكن استخدامها مع كل من المواد المعدنية وغير المعدنية. الجانب السلبي لليزر البلوري هو أنه يجب استبدال ثنائيات المضخة بعد 8000-15000 ساعة ليزر، ومن المؤسف أن استبدالها مكلف. كما أن عمر البلورة أقصر بكثير من الليزر الليفي.

يمكن استخدام قواطع الليزر الكريستالية مع: المعادن، والمعادن المطلية، والبلاستيك، وبعض أنواع السيراميك

ليزر الألياف 

هذه هي نوع من الليزر ذو الحالة الصلبة. يتم إنشاء الشعاع باستخدام ليزر بذرة يتم تضخيمه من خلال ألياف زجاجية يتم تزويدها بالطاقة من خلال صمامات ثنائية مضخة. تخلق ليزرات الألياف قطرًا بؤريًا صغيرًا جدًا، وبالتالي فإن الشعاع الناتج يكون أكبر بمقدار 100 مرة في الكثافة من ليزرات الغاز بنفس القوة. يمكن لهذه الأنواع من قواطع الليزر قطع المعادن وغير المعادن، كما هو الحال مع ليزرات الكريستال، ولكن لها عمر عمل أطول بكثير - حوالي 25000 ساعة. كثافة الشعاع أعلى بكثير من قواطع ليزر الغاز، وقطع الغيار أقل تكلفة بكثير، على الرغم من أن ليزرات الألياف نادراً ما تتطلب أي صيانة. 

يمكن استخدام قواطع الليزر الليفي مع: المعادن، والمعادن المطلية، والبلاستيك.

ما هي آلة القطع بالليزر الليفي

آلة قطع الألياف بالليزر هي نوع من الليزر الذي يستخدم شعاع ليزر عالي الطاقة يركز من خلال كابل الألياف الضوئية. يتكون كابل الألياف الضوئية من ألياف زجاجية مرنة تعمل على توجيه شعاع الليزر إلى رأس القطع. 

تتميز آلات قطع الألياف بكفاءة عالية، ويمكن تركيز شعاع الليزر على أحجام بقعية صغيرة جدًا، مما يمكنها من قطع الأشكال المعقدة بدقة عالية.

مميزات الليزر الليفي

1. تتميز أشعة الليزر الليفية بميزة أنها على عكس أنواع الليزر الأخرى، تولد أشعة الليزر الليفية ضوء الليزر وترسله عبر وسط مرن، مما يسمح بسهولة التوصيل إلى الهدف والموقع. وهذا مفيد بشكل خاص في اللحام بالليزر والقطع وطي البوليمرات والمعادن.
2. يتميز الليزر الليفي بقوة خرج عالية مقارنة بأنواع الليزر الأخرى. يمكن لليزر الليفي استيعاب عدة كيلومترات من المناطق النشطة، وبالتالي توفير مكسب بصري عالي. نسبة مساحة السطح إلى الحجم عالية، مما يسمح بالتبريد الفعال. تعمل خصائص الموجات الخاصة به على القضاء على التغيير الحراري للمسار البصري أو تقليله؛ مما ينتج شعاعًا بصريًا متميزًا محدود الانعراج.
3. عند مقارنتها بأشعة الليزر الغازية أو الليزر ذي الحالة الصلبة، فإن أشعة الليزر الليفية تكون أكثر إحكاما حيث يمكن لف الألياف أو ثنيها لتوفير المساحة.
4. تتميز ليزرات الألياف بأنها موثوقة وتتميز بثبات عالٍ في الاهتزازات ودرجات الحرارة وعمر افتراضي طويل. تعمل نبضاتها النانوثانية وقوتها العالية على تحسين عملية النقش والعلامات. كما تعمل جودة الشعاع المحسنة والقوة الإضافية على إنتاج سرعات قطع أسرع وحواف قطع أنظف.
5. تُستخدم تقنية الليزر الليفي في تطبيقات مختلفة بما في ذلك معالجة المواد في الطب، والاتصالات، وأسلحة الطاقة الموجهة، والتحليل الطيفي.
6. خالية من الصيانة. على عكس أجهزة الليزر ذات الحالة الصلبة، لا تتطلب أجهزة الليزر الليفية الصيانة والاستبدال إلا كل ستة أشهر.
7. استهلاك منخفض للطاقة. بالمقارنة مع الليزر الغازي بنفس القوة، فإن كفاءة التحويل الكهروضوئي أعلى بكثير، وبالتالي فهي أكثر توفيرًا للطاقة وصديقة للبيئة من خلال توفير الطاقة من خلال 50%~70%.

أنواع الليزر الليفي

يمكننا تقسيم الليزر إلى الفئات التالية من خلال أنواع الألياف:

• ليزر الألياف QCW
• متعدد الأوضاع
• الوضع الفردي
• ضخ ألياف الليزر

ليزر الألياف QCW

هذه هي أحدث أنواع الليزر الليفي. فهي تتمتع بقوة متوسطة أقل وقوة ذروة عالية، ويتم تصنيعها بتكلفة أقل من إصدار الموجة المستمرة (CW). تعتبر ألياف الليزر QCW مناسبة تمامًا لمختلف التطبيقات الصناعية التي تتطلب طاقة ذروة عالية ومدة نبضة، مثل اللحام التماسي واللحام النقطي والحفر. 

تم تصميمها لإزالة ليزر YAG نظرًا لتكاليفها الأولية والصيانة المنخفضة اللازمة. ويمكن تركيبها بسهولة في أنظمة مختلفة، مع توفر إصدارات متعددة الأوضاع وأحادية الوضع.

ألياف الليزر متعددة الأوضاع بقوة كيلووات

يتم تصنيع ليزر الألياف التي تبلغ قوتها كيلووات فأعلى من خلال الجمع بين ليزرات الألياف المختلفة في وضع واحد، بالتوازي، ثم إطلاقها عبر ألياف ذات مؤشر خطوة ذات قطر أساسي أكبر. 

عندما يصل الأمر إلى هذه النقطة، يتوقف الليزر عن العمل في وضع واحد، ولكن جودة الشعاع الناتجة تكون أفضل مقارنة بأنواع الليزر الأخرى من فئة الكيلووات المستخدمة تجاريًا. يستمر انحراف ألياف فئة الكيلووات في التحسن نتيجة لاستخدام وحدات وضع واحد عالية الطاقة بشكل مستمر.

ليزر الألياف أحادي الوضع

تم العثور على ألياف الليزر هذه تجاريا تصل إلى 3000 واط من الناتج. تتمتع الأجهزة بالتشغيل المستمر، ولكن يمكن تعديلها لـ أكثر من 50 كيلو هرتزيتيح الوضع المعدّل للأجهزة ذروات متساوية لمتوسط طاقة CW. يخرج الانبعاث من خلال ألياف أحادية الوضع ذات M2 أقل من 1.1.

إن الملف الشخصي هو مهمة الألياف أحادية الوضع، بدلاً من نقطة التشغيل الحرارية، كما يحدث مع الليزرات ذات الحالة الصلبة التقليدية؛ تنتج الليزرات الليفية نفس الملف الشخصي في جميع أنحاء نطاق التشغيل. يتم تحقيق التعديل من خلال تشغيل وإيقاف تشغيل ثنائيات المضخة، مما يسمح بتعديل الجهاز في التشغيل بنبضة واحدة أو بتردد عالٍ.

على عكس الليزر ذي الحالة الصلبة التقليدي، لا يحتاج ليزر الألياف هذا إلى وقت إحماء ويعمل في مجموعة متنوعة من الظروف المحيطة بطريقة ثابتة. تتمتع الليزرات بمخرجات مستقطبة خطيًا وعشوائيًا ويمكنها في الأساس العمل من 10 إلى 100% من الطاقة المستهدفة دون تغيير التباعد أو قطر نقطة التركيز النهائية.

ضخ ألياف الليزر

تُستخدم قضبان الصمام الثنائي في ليزرات الألياف المثيرة، حيث يتم استخدام هذه الألياف بشكل أساسي كألياف بصرية كبيرة الحجم لتوجيه ضوء المضخة نحو الغلاف الأول للألياف النشطة. تستمر قوى الصمام الثنائي عالية الطاقة في التحسن في خصائص الشعاع، والقوة الإجمالية، وعمر الخدمة، لتصل إلى 10000 ساعة تشغيل أو أكثر. 

ومع ذلك، فإن قيود التشغيل النبضي، واحتياجات التبريد بالمياه، والموثوقية تحتوي على قيود على النشر.

يتمتع هذا النوع من الليزر الليفي بالعديد من المزايا، ومن بينها عدم الحاجة إلى الماء للتبريد. كما يمكن نشره على الوسط النشط عبر الألياف دون الحاجة إلى محاذاة أو بصريات إضافية. 

بالإضافة إلى ذلك، ينتج هذا الصمام الثنائي أحادي الباعث طاقة خرج أعلى وخصائص شعاع محسنة وأعمار أطول من 200000 ساعة تشغيل، في الأنظمة المعدلة وأنظمة الموجة المستمرة.

ما هي استخدامات الليزر الليفي؟

تُستخدم ليزرات الألياف في معالجة المواد الصناعية في جميع الأسواق ذات الطاقة المنخفضة والعالية تقريبًا، والتي تشمل التلبيد والنقش والقطع واللحام والعلامات والمعالجة الحرارية والحفر. يمكن لليزر أحادي الوضع تحقيق مستويات عالية من السلاسة والتركيز على بقع بحجم الميكرون لتغيير المعتقدات السابقة المتعلقة بمعلمات العملية.

لقد حقق مستوى الكيلو وات من ألياف الليزر سرعات أعلى في اللحام والقطع مقارنة بالتقنيات الأخرى أثناء التشغيل في ظل ظروف مماثلة. يوفر حجم ألياف الليزر الصغير، والتشغيل أحادي الوضع، واختيار الطول الموجي مجموعة متنوعة من التطبيقات الطبية للمجتمع الطبي. 

تعتمد التطبيقات على ألياف معينة وطول موجي محدد. العملية لا تتطلب صيانة، مما يجعلها مقبولة لدى الأطباء وغيرهم من المهنيين العاملين في المجال الطبي.

تُستخدم ألياف الليزر في العديد من التطبيقات المعقدة نظرًا لخصائصها الرائعة العديدة والتي تشمل نطاق الطول الموجي والانبعاثات المستقطبة وغير المستقطبة. ومن العوامل الأخرى ضيق عرض الخطوط، والتشغيل أحادي الوضع، ومدة النبضة القصيرة، والحجم الصغير، وعدم مراعاة الظروف البيئية.

كيف يعمل ليزر الألياف

كما ذكرنا سابقًا، فإن الوسيط الرئيسي المستخدم في ألياف الليزر هو المنشط بالعناصر الأرضية النادرة، والتي في أغلب الحالات هي الإربيوم. والسبب وراء القيام بذلك هو الاستفادة من مستويات الطاقة في مستويات ذرات العناصر الأرضية النادرة، مما يسمح باستخدام مصدر مضخة ليزر ثنائي منخفض الجودة لا يزال ينتج طاقة خرج عالية.

على سبيل المثال، عندما يتم تخصيب الألياف بالإربيوم، يتم امتصاص مستوى الطاقة من الفوتون مع 980 نانومتر يتحلل الطول الموجي إلى مستوى مستقر يساوي 1550 نانومتروهذا يعني أنه يمكن استخدام مصدر مضخة الليزر 980 نانومتر لتحقيق شعاع ليزر 1550 نانومتر مع طاقة عالية وجودة عالية وقوة عالية.

تعمل ذرات الإربيوم كوسيط للألياف المضاف إليها مادة مخدرة، وتبقى الفوتونات المنبعثة داخل قلب الألياف. ولإنشاء تجويف احتجاز الفوتونات، يتم إضافة شبكة براج الليفية. وهي عبارة عن قسم زجاجي به خطوط، حيث يحدث تغيير في معامل الانكسار. 

عندما يمر الضوء عبر حدود بين مؤشرين للانكسار، فإنه يعكس كمية صغيرة من الضوء. في الأساس، تمكن شبكة براج ليزر الألياف الضوئية من العمل مثل المرآة.

يركز ليزر المضخة على الغلاف الموجود بالقرب من قلب الألياف، نظرًا لأنه صغير جدًا بحيث لا يمكنه تركيز الصمام الثنائي منخفض الجودة لاحقًا. عندما يتم ضخ الليزر في الغلاف الموجود بالقرب من القلب، فإنه يرتد داخله، وكلما مر عبر القلب، يستمر القلب في امتصاص المزيد من ضوء المضخة.

ما هي مدة استمرار الليزر الليفي؟

يتمتع ليزر الألياف بعمر افتراضي أطول من حلول الليزر الأخرى. تعمل وحدة الصمام الثنائي الموجودة في ليزر الألياف لمدة أطول بثلاث مرات من تقنيات الليزر الأخرى. وقد أثبتت المضخات في ليزر الألياف أن عمرها المتوقع يتجاوز 100000 ساعة.

ما هي العلامة التجارية لليزر الليفي التي يمكنك اختيارها

تعد JPT وRAYCUS من الشركات المصنعة الصينية الرائدة المعروفة بأدائها العالي وفعاليتها من حيث التكلفة. تقدم شركة IPG Photonics تكنولوجيا الليزر المتقدمة المعترف بها عالميًا لمختلف التطبيقات الصناعية. تقدم Maxphotonics وnLight وLaserline، من الصين والولايات المتحدة وألمانيا على التوالي، ليزر عالي الطاقة مشهور بأدائه الاستثنائي وتنوعه.

1. جيه بي تي

• مقدمة:تعتبر شركة JPT من الشركات الصينية الرائدة في تصنيع مصادر الليزر الليفي المعروفة بأدائها العالي وموثوقيتها. تُستخدم ليزرات JPT على نطاق واسع في التطبيقات الصناعية نظرًا لاستقرارها ودقتها وعمرها الطويل. وهي توفر مجموعة من مخرجات الطاقة المناسبة لتطبيقات القطع واللحام والعلامات المختلفة.

2. رايكوس

• مقدمة:تعتبر RAYCUS علامة تجارية صينية بارزة أخرى معروفة بمصادر الليزر الليفي المتقدمة. وهي توفر مجموعة من الليزر المعروفة بكفاءتها العالية وجودة شعاعها الممتازة وفعاليتها من حيث التكلفة. تُستخدم ليزرات RAYCUS في العديد من التطبيقات، بما في ذلك قطع المعادن والنقش والطباعة ثلاثية الأبعاد.

3. آي بي جي فوتونيكس

• مقدمة:تعتبر شركة IPG Photonics، التي تتخذ من الولايات المتحدة مقراً لها، رائدة عالمية في تكنولوجيا الليزر الليفي عالي الأداء. تشتهر أجهزة الليزر التي تنتجها الشركة بجودة شعاعها وقوتها ومتانتها الاستثنائية. تُستخدم منتجات IPG في مجموعة متنوعة من التطبيقات الصناعية، بما في ذلك معالجة المواد والأجهزة الطبية والاتصالات.

4. ماكسفوتونيكس

• مقدمة:تقدم شركة Maxphotonics الصينية مجموعة من مصادر الليزر الليفي المعروفة بإبداعها وكفاءتها. تم تصميم أجهزة الليزر الخاصة بها لتلبية متطلبات التطبيقات الصناعية المختلفة، بما في ذلك قطع المعادن ونقشها. تشتهر شركة Maxphotonics بتكنولوجيتها المتقدمة وأسعارها التنافسية.

5. ن لايت

• مقدمة:nLight هي شركة تصنيع مقرها الولايات المتحدة متخصصة في ليزر الألياف عالي الطاقة. تشتهر منتجاتها بموثوقيتها وأدائها العالي وتعدد استخداماتها. تُستخدم ليزرات nLight في مجموعة واسعة من التطبيقات، من القطع واللحام الصناعي إلى البحث العلمي.

6. خط الليزر

• مقدمة:تعد شركة Laserline، التي تتخذ من ألمانيا مقرًا لها، من الشركات الرائدة في توفير أجهزة الليزر عالية الطاقة. وتشتهر أجهزة الليزر التي تنتجها الشركة بدقتها وكفاءتها العالية وقدرتها على التكيف مع التطبيقات المختلفة. وتركز شركة Laserline على توفير الحلول للمعالجة الصناعية، بما في ذلك قطع المعادن واللحام والتصنيع الإضافي.

تطور القطع بالليزر

في حين بدأت تقنية الليزر في الخمسينيات من القرن العشرين، قام مركز أبحاث الهندسة الكهربائية الغربية بتطوير أول آلة قطع بالليزر في عام 1965. ومع ذلك، كانت تجريبية فقط ولم تكن جاهزة للاستخدام الصناعي العملي. كان أحد التحديات المبكرة التي واجهها المخترعون هو الافتقار إلى مصادر الليزر المناسبة. 

اعتمدت أولى آلات القطع بالليزر الصناعية على ليزر ثاني أكسيد الكربون. وكانت أجهزة الليزر الضخمة الضخمة تتطلب أنظمة تبريد كبيرة. وهذا جعل صيانتها مكلفة لأنها تستهلك قدرًا كبيرًا من الطاقة. وكانت أجهزة الليزر المبكرة تفتقر إلى الدقة وكانت قدرات القطع محدودة. وكانت تواجه صعوبة في قطع المواد السميكة، وغالبًا ما كانت تترك وراءها حواف خشنة. 

انطلقت تقنية القطع بالليزر مع اختراع الحاسوب الصغير. ابتكر المخترعون ليزرات أكثر إحكاما مثل ليزر الألياف. تميز التصميم الأصغر والأكثر كفاءة في استخدام الطاقة بجودة شعاع أفضل، مما يسمح بقطع أدق. 

ساعد التوسع في استخدام أنظمة التحكم العددي بالكمبيوتر في تعزيز دقة الليزر، وتوسيع قدرات التشغيل الآلي لآلات القطع بالليزر. وقد سمح ذلك، جنبًا إلى جنب مع برامج القطع بالليزر المحدثة، للمشغلين بمزيد من التحكم في حركات شعاع الليزر. كما سهلت دقة القطع بالليزر المحسنة تنفيذ عمليات قطع أكثر تعقيدًا في مواد مختلفة. 

لقد أدت هذه التطورات إلى جعل آلات القطع بالليزر أكثر فعالية من حيث التكلفة ومقبولة على نطاق واسع في مختلف الصناعات. تستخدم شركات السيارات ابتكارات القطع بالليزر لتشكيل وقطع مكونات السيارات المعدنية. يستخدمها قطاع الطيران والفضاء لإنشاء أجزاء قوية وخفيفة الوزن للطائرات.

في حين بدأ قطع المعادن بالليزر كاستخدام أساسي للآلات، يمكن للمستخدمين الآن العمل مع السيراميك والزجاج والبلاستيك والمركبات. أدى التنوع المتزايد لتطبيقات القطع بالليزر إلى اعتمادها في صناعات الإلكترونيات وتصنيع الأجهزة الطبية والأغذية. دعنا نستكشف بعض الحقائق الأخرى حول آلات القطع بالليزر وكيف تسمح بإنشاء تصميمات معقدة.

6 حقائق مذهلة حول القطع بالليزر

الحقيقة 1: تتضمن عملية القطع بالليزر تفاعل الضوء والمادة

تعتمد عملية القطع بالليزر على التفاعل بين الضوء المركّز والمواد لإنشاء قطع دقيقة ونظيفة. تبدأ العملية عندما تثار الذرات وتنبعث منها فوتونات الضوء، مما يؤدي إلى توليد أشعة الليزر. ثم يتم تركيز هذه الأشعة وتوجيهها على المادة لقطعها وتشكيل تصميمات معقدة.

فيما يلي نظرة عامة على العديد من العوامل الرئيسية التي تؤثر على التفاعل بين أشعة الليزر والمواد:

• امتصاص:عندما يضرب شعاع الليزر المادة، يتم امتصاصه، وتنتقل طاقته إلى المادة.
• الذوبان والتبخير:تعمل الطاقة الممتصة على تسخين المادة، مما يؤدي إلى تحولها من الحالة الصلبة إلى الحالة السائلة بمجرد وصولها إلى نقطة الانصهار. ومع المزيد من التسخين، يحدث التبخر، مما يحول السائل إلى غاز. تسمح هذه المرحلة بإزالة المادة أثناء عملية القطع.
• قطع الغاز:يتم إدخال غاز القطع، عادةً الأكسجين أو الهواء أو النيتروجين، إلى منطقة التفاعل. يساعد هذا الغاز في عملية القطع عن طريق نفخ المواد المنصهرة والمساعدة في أكسدة أو احتراق مواد معينة. يعتمد اختيار غاز القطع على المادة والنتائج المرجوة.

الحقيقة الثانية: تحويل المواد الخام إلى تحفة فنية في ثوانٍ

تتطلب طرق القطع التقليدية غالبًا شفرات منشار ضخمة أو قطعًا يدويًا، مما قد يؤدي إلى إبطاء العملية. وعلى النقيض من ذلك، فإن استخدام علامة الليزر الليفي يعزز سرعة القطع بشكل كبير من خلال السماح للمشغلين بالحفاظ على وتيرة ثابتة دون التضحية بالدقة.

على عكس الطرق التقليدية، ليست هناك حاجة إلى تبديل الأدوات عند العمل بمواد أو تصميمات مختلفة. توفر علامات الليزر تنوعًا أكبر، مما يتيح لك استخدام نفس الآلة لمهام مختلفة. من خلال ضبط برنامج القطع بالليزر ببساطة، يمكنك التكيف مع المواد الجديدة. بالإضافة إلى ذلك، يوفر المشغلون الوقت بفضل الحواف النظيفة التي تنتجها قواطع الليزر، مما يقلل من الحاجة إلى التلميع والتنعيم المكثف.

الحقيقة 3: القطع بالليزر يمتد إلى ما هو أبعد من المعدن

من أحدث مزايا تقنية الليزر قدرتها على العمل مع مجموعة كبيرة ومتنوعة من المواد. وفي حين يربط العديد من الأشخاص القطع بالليزر في المقام الأول بالمعادن، يمكن استخدام هذه الآلات على العديد من المواد الأخرى:

• خشب:تعتبر علامات الليزر الليفي متعددة الاستخدامات بما يكفي لصنع الأشياء الخشبية، وبناء النماذج المعمارية، وإنشاء الألغاز الخشبية، وتصميم عناصر الديكور المنزلي.
• أكريليك:تشتهر مادة الأكريليك باستخدامها في اللافتات والعروض والنماذج الأولية، ويمكن قطعها بشكل معقد باستخدام قواطع الليزر الحديثة، مما يسمح بتصاميم معقدة.
• الأقمشة والمنسوجات:يستخدم المصممون قواطع الليزر الأليافي لإنتاج أنماط معقدة وعناصر زخرفية، مما يتيح إنشاء عناصر ملابس مخصصة.
• البلاستيك:تعتبر قواطع الليزر فعالة على مواد مثل PVC وPET والبولي كربونات، مما يجعلها ذات قيمة لا تقدر بثمن لإنتاج المكونات البلاستيكية واللافتات ومواد التعبئة والتغليف والأجهزة الطبية.
• الزجاج والسيراميك:تعتبر سرعة ألياف الليزر مفيدة لقطع المواد الهشة والمقاومة للحرارة مثل الزجاج والسيراميك.

الحقيقة 4: القطع بالليزر يتيح إنشاء تصميمات معقدة

تتيح تقنية القطع بالليزر دقة استثنائية، مما يجعل من الممكن إنتاج خطوط نظيفة وحادة وأنماط مفصلة. تسهل هذه الدقة إنشاء أشكال هندسية معقدة وتصميمات متقنة مع تقليل المواد المهملة، مما يعزز فعالية التكلفة. بالإضافة إلى ذلك، يعمل القطع بالليزر على تبسيط إعادة إنتاج التصميمات المعقدة، مما يجعل من السهل تكرار القطع المعقدة بشكل متسق.

الحقيقة 5: يتحكم البرنامج في دقة القطع بالليزر

تلعب برامج القطع بالليزر دورًا حاسمًا في التحكم في دقة عملية القطع. فهي تسمح بضبط قوة الليزر وسرعته وتردده بدقة، مما يجعل التكنولوجيا قابلة للتكيف مع مختلف المواد والتطبيقات. كما يدعم البرنامج التصميمات القائمة على المتجهات، وهو أمر ضروري للحفاظ على الجودة العالية عند إعادة إنتاج الأنماط المعقدة.

الحقيقة 6: المستقبل المشرق للقطع بالليزر

يبدو مستقبل القطع بالليزر واعدًا مع التطورات في تكنولوجيا الليزر والأتمتة والذكاء الاصطناعي. تعمل هذه الابتكارات على تعزيز القدرة على العمل بمواد أكثر سمكًا بدقة أكبر، وتحسين السرعة والدقة. يتم دمج قواطع الليزر بشكل متزايد في الأتمتة والروبوتات، مما يقلل من الحاجة إلى العمل اليدوي ويقلل من الخطأ البشري.

تعمل أنظمة القطع بالليزر الذكية التي تعمل بالذكاء الاصطناعي على تحسين معلمات القطع في الوقت الفعلي، مما يتيح الصيانة التنبؤية والتعديلات التلقائية بناءً على خصائص المواد. يعمل هذا التطور التكنولوجي على تعزيز إنتاجية الصناعة وتحويل قدرات القطع بالليزر.

حقائق أخرى حول تقنية القطع بالليزر 

هناك أكثر من 25000 تطبيق لقطع الليزر عالي الطاقة

شهد العقد الماضي العديد من التطورات التكنولوجية. واليوم، يوجد أكثر من 25000 تطبيق لقطع الليزر عالي الطاقة. والآن يمكن لليزر قطع مجموعة كبيرة ومتنوعة من المواد من الورق والخشب والأقمشة والأكريليك والعديد من المواد البلاستيكية الأخرى. ويشكل ليزر ثاني أكسيد الكربون الدعامة الأساسية للتصنيع، وهو يتميز بتميزه في قطع الفولاذ منخفض السبائك وغير المسموح به، والفولاذ المقاوم للصدأ، والتيتانيوم وسبائك النيكل والألومنيوم وسبائكه.

لقد تم تطوير العديد من أنواع الليزر المختلفة (الصبغة، والحالة الصلبة، وأشباه الموصلات على سبيل المثال لا الحصر) ولكل منها مكانتها الخاصة في المساعي البشرية. وهذا يوضح الأهمية المتزايدة للتكنولوجيا.

تحدد شدة الليزر السمك الذي يمكن قطعه

تحتاج أيضًا إلى شدة ليزر أعلى لقطع المواد الأكثر سمكًا. إذا كانت شدة الليزر منخفضة، فقد تتمكن من قطع الصفائح الرقيقة ولكن ليس القضبان المعدنية. عادةً ما يتم قياس الليزر من حيث الطاقة أي 1000 واط أو 1 كيلو واط. يتم حساب الطاقة على أنها إجمالي الطاقة المنبعثة في شكل ضوء الليزر في الثانية.

يتم تحديد شدة الليزر عن طريق قسمة الطاقة على المساحة التي يتم توزيع الليزر عليها. على سبيل المثال، شعاع ليزر بقوة 1 كيلو وات موزع على قطر 0.1 مم سينتج عنه شدة تبلغ حوالي 125000 وات لكل مم².

يلعب البعد البؤري لعدسة الليزر دورًا رئيسيًا في جودة النتيجة

تنتج العدسة ذات البعد البؤري القصير حجم بقعة صغير وعمق تركيز قصير. وهذا بدوره يساعد في تقصير وقت القطع وتحقيق جودة قطع فائقة، وخاصة في قطع الصفائح المعدنية الرقيقة.

ومع ذلك؛ بالنسبة للمواد الأكثر سمكًا، فإن البعد البؤري القصير من شأنه أن يعطي شعاعًا واسعًا جدًا للحفاظ على المادة منصهرة أثناء خروجها من الورقة في أسفل القطع وسيكون هناك الكثير من التفتق على الحافة.

لذلك، بالنسبة للمواد الأكثر سمكًا، يتم استخدام طول بؤري أطول لتحقيق عمق التركيز الأمثل والحفاظ على شدة الليزر وسرعة القطع.

قطع الأكسجين للفولاذ المعتدل، والنيتروجين للمعادن الأخرى

بشكل عام، يعد القطع بالأكسجين أرخص من القطع بالنيتروجين. يتم قطع الفولاذ الطري بالأكسجين عند ضغوط منخفضة نسبيًا بسبب التأثير الطارد للحرارة للحديد في بيئة غنية بالأكسجين. أي أن الأكسجين يساعد في القطع. وبالمقارنة، يتم قطع معظم المعادن الأخرى باستخدام النيتروجين كغاز مساعد لأن شعاع الليزر يجب أن يقوم بكل عمل إذابة المادة في مساره، يتم استخدام الغاز المساعد عند ضغط مرتفع لنفخ المعدن المنصهر خارج مسار القطع.

مساعدة ضغوط الغاز

بالنسبة لبعض التطبيقات، يكفي قطع البلاستيك أو الخشب أو الورق باستخدام الهواء المضغوط للحفاظ على القطع التدريجي نظيفًا. قد يكون ضغط الغاز المساعد منخفضًا مثل 30 كيلو باسكال (4.3 رطل/بوصة مربعة) للأكريليك الرقيق وما يصل إلى 2000 كيلو باسكال (290 رطل/بوصة مربعة) للفولاذ المقاوم للصدأ مقاس 16 مم. يخرج كل من الشعاع والغاز المساعد من خلال فوهة أعلى سطح المادة التي يتم قطعها مباشرةً.

يساعد الغاز المساعد أيضًا في الحفاظ على برودة العدسة ويقلل من كمية المادة المنصهرة التي يمكن أن تنتقل مرة أخرى عبر الفوهة وتتناثر على العدسة.

القطع بالليزر آمن بيئيًا

إن القطع بالليزر هو طريقة قطع آمنة ومستدامة بيئيًا. وتعتبر سلامة المشغل ذات أهمية قصوى ويتم تضمين العديد من فحوصات الأمان في العملية.

إن عملية القطع بالليزر هادئة، وتسمح بالاستخدام الأكثر كفاءة للمواد، وتقتصر الأبخرة الضارة على غرفة تفاعل محددة - بعيدة عن المستخدم - ويمكن تهويتها بسهولة.

ما هي المعادن التي يمكن قطعها باستخدام آلات القطع بالليزر الليفي؟

يمكن استخدام آلات قطع الألياف المعتمدة على الليزر لقطع مجموعة واسعة من المواد، بما في ذلك المعادن مثل الفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ الكربوني والألمنيوم والنحاس والبرونز والتيتانيوم. 

ويمكن استخدامها أيضًا لقطع المواد غير المعدنية مثل البلاستيك والسيراميك والزجاج.

ما هو سمك الألياف التي يمكن أن تقطعها أشعة الليزر؟

يعتمد عمق القطع الذي يستطيع ليزر الألياف الوصول إليه على عدة عوامل، بما في ذلك قوة الليزر، ونوع المادة التي يتم قطعها، وزاوية القطع، وجودة عدسة التركيز، والسرعة التي يتحرك بها الليزر. 

بشكل عام، تستطيع أشعة الليزر الليفية قطع معادن يصل سمكها إلى عدة سنتيمترات. ومع ذلك، قد يختلف العمق الدقيق الذي تستطيع أشعة الليزر الليفية قطعه وفقًا للتطبيق المحدد وظروف عملية القطع بالليزر. 

ما هو سمك القطع بالليزر للفولاذ؟

إليك الحد الأقصى لسمك القطع للصلب بمستويات طاقة مختلفة لقاطع الليزر:

• قاطعة ليزر بقوة 1000 واط:يمكنه قطع الفولاذ المقاوم للصدأ حتى سمك 10 مم.
• آلة قطع ألياف الليزر بقوة 3000 واط:يمكنه قطع الفولاذ المقاوم للصدأ حتى سمك 12 مم.
• آلة قطع ألياف الليزر بقوة 6000 واط:يمكنه قطع الفولاذ المقاوم للصدأ حتى سمك 25 مم.
• آلة قطع ألياف الليزر بقوة 8000 واط:يمكنه قطع الفولاذ المقاوم للصدأ حتى سمك 35 مم.
• آلة قطع ألياف الليزر بقوة 10000 واط/15000 واط:يمكنه قطع الفولاذ المقاوم للصدأ حتى سمك 40 مم.

ماذا يمكن لآلة القطع بالليزر 1000 واط أن تقطع؟

الحد الأقصى لسمك القطع للمواد المختلفة آلة قطع ألياف الليزر 1000 واط :الحد الأقصى لسمك الفولاذ المقاوم للصدأ 10 مم؛ الحد الأقصى لسمك مادة الألومنيوم 8 مم؛ الحد الأقصى لسمك النحاس الأصفر 6 مم؛ الحد الأقصى لسمك الفولاذ الكربوني 20 مم. 

ما هو السمك الذي تستطيع آلة القطع بالليزر الليفي 3 كيلو وات قطعه؟

الحد الأقصى لسمك القطع للمواد المختلفة آلة القطع بالليزر 3 كيلو وات:الحد الأقصى لسمك الفولاذ المقاوم للصدأ 12 مم؛ الحد الأقصى لسمك مادة الألومنيوم 12 مم؛ الحد الأقصى لسمك النحاس الأصفر 8 مم؛ الحد الأقصى لسمك الفولاذ الكربوني 22 مم.

ما هو السمك الذي تستطيع آلة القطع بالليزر الليفي 6000 واط قطعه؟

الحد الأقصى لسمك القطع للمواد المختلفة آلة قطع ألياف الليزر 6 كيلو وات :الحد الأقصى لسمك الفولاذ الكربوني 25 مم؛ الحد الأقصى لسمك الفولاذ المقاوم للصدأ 25 مم؛ الحد الأقصى لسمك مادة الألومنيوم 25 مم؛ الحد الأقصى لسمك النحاس الأصفر 12 مم.

عدة تقنيات لقطع المواد 

بصرف النظر عن ما هو واضح، فإن قواطع الليزر تقطع بالليزر - هناك العديد من الطرق المختلفة للقطع بالليزر، والتقنية المختارة تعتمد على نوع المادة المراد قطعها والجهاز المتاح. 

قطع التبخير

التبخير هو توجيه الليزر إلى نقطة معينة في المادة التي يتم قطعها، حيث يقوم بتسخين المادة حتى تبدأ في الغليان ويخلق ثقبًا صغيرًا، يُعرف أحيانًا باسم ثقب المفتاح. ومع نمو الثقب، تطلق المادة غازات تساعد في تفتيت المادة المحيطة بها. 

تُستخدم هذه الطريقة عادةً مع المواد التي لا تذوب، مثل الخشب والكربون والبلاستيك الصلب بالحرارة. 

تذوب وتنفخ

تُعرف تقنية الصهر والنفخ أيضًا باسم القطع بالاندماج، وهي تستخدم غازًا مضغوطًا لنفخ المادة التي تم تسخينها بواسطة الليزر حتى تذوب خارج منطقة القطع. يساعد هذا في تقليل الحاجة إلى رفع درجة حرارة المادة بشكل أكبر. 

تُستخدم طريقة الصهر والنفخ عادةً لقطع المعادن.  

التشقق الناتج عن الإجهاد الحراري

تُعرف عملية القطع بالإجهاد الحراري أحيانًا أيضًا باسم القطع المتحكم في الكسر، وهي تختلف قليلاً عن الأنواع الأخرى من القطع بالليزر. تتم معالجة المعدن الهش أو المواد الأخرى بالليزر الساخن عالي الطاقة لجعلها أكثر عرضة للتشقق، ومن ثم يمكن توجيه الشق إلى أي مكان يحتاج إليه. عيب عملية التشقق بالإجهاد الحراري هو أنه لا يمكن استخدامها إلا مع المواد الرقيقة والهشة - لا يمكن قطع المواد الأقوى والمعادن السميكة بهذه الطريقة. 

تُستخدم هذه التقنية لقطع الزجاج أو المواد الهشة الأخرى الحساسة للكسر الحراري.

القطع التفاعلي

كيفية اختيار آلة الليزر الليفي: العوامل الرئيسية التي يجب مراعاتها 

يعتمد اختيار آلة القطع بالليزر الأليافي المثالية على عدة عوامل حاسمة:

يختلف القطع التفاعلي قليلاً عما يمكن اعتباره قطعًا بالليزر، ويُعرف أيضًا باسم القطع بالغاز المستقر بالليزر. وهو يشبه إلى حد ما القطع بشعلة الأكسجين، لكنه يستخدم شعاع الليزر كمصدر للاشتعال. 

يستخدم القطع التفاعلي بشكل عام لقطع الفولاذ الكربوني الذي يزيد سمكه عن 1 مم، أو للاستخدام على صفائح فولاذية سميكة للغاية دون استخدام طاقة الليزر الزائدة.

• التوافق المادي:حدد المعادن الأساسية التي تنوي قطعها. تعتبر أجهزة الليزر الليفية مناسبة بشكل أساسي للمعادن؛ ومع ذلك، توفر بعض الطرز قدرات محدودة لمعادن غير معدنية محددة.
• قوة الليزر: ترتبط قوة الليزر بشكل مباشر بسمك المعدن الذي تستطيع الآلة قطعه بفعالية. تتيح قوة الليزر الأعلى معالجة المواد الأكثر سمكًا ولكنها تؤثر أيضًا على تكلفة الاستثمار الأولي.
• حجم منطقة العمل:ضع في اعتبارك الأبعاد القصوى للصفائح المعدنية التي تخطط للعمل بها. اختر آلة ذات مساحة عمل تستوعب متطلبات مشروعك بشكل مريح.
• سرعة القطع والدقة:قم بتقييم سرعة القطع المطلوبة ومستوى الدقة المطلوب لمشاريعك. توفر أجهزة الليزر الليفية عمومًا سرعات قطع ودقة استثنائية؛ ومع ذلك، قد تلبي نماذج معينة مستويات مختلفة من التفاصيل.
• الأتمتة والبرمجيات: استكشف الميزات التي تعزز الإنتاجية وسهولة الاستخدام. يمكن لخيارات الأتمتة مثل التعشيش التلقائي (تحسين استخدام المواد) وواجهات البرامج سهلة الاستخدام أن تقلل بشكل كبير من أوقات الإعداد والتشغيل.
• الصيانة والموثوقية:قم بتقييم متطلبات الصيانة للنماذج المختلفة. تتطلب أجهزة الليزر الليفية عادةً صيانة أقل تكرارًا مقارنة بأجهزة الليزر ثاني أكسيد الكربون.
• التبريد والاستخراج: يعد نظام التبريد والعادم المناسب أمرًا حيويًا للتشغيل الآمن والفعال. تأكد من أن الماكينة تزيل الأبخرة والحطام بشكل فعال أثناء عملية القطع.
• ميزانية: فكر بعناية في ميزانيتك والاستثمار الأولي المطلوب لكل آلة. في حين أن تقنية الليزر الليفي تحمل عمومًا تكلفة أولية أعلى مقارنة بطرق القطع الأخرى، فإن الفوائد طويلة الأجل مثل أوقات المعالجة الأسرع ومتطلبات الصيانة المنخفضة والإنتاجية المتزايدة يمكن أن تفوق الاستثمار الأولي.

لماذا ألياف الليزر باهظة الثمن؟

هناك العديد من العوامل التي تساهم في ارتفاع سعر ليزر الألياف مقارنة بتقنيات النقش بالليزر الأخرى مثل ليزر ثاني أكسيد الكربون:

• التكنولوجيا المتقدمة: تستخدم ألياف الليزر تقنية متطورة مع مكونات معقدة، مما يؤدي إلى ارتفاع تكاليف الإنتاج.
• الأداء المتفوق: توفر ألياف الليزر سرعة ودقة لا مثيل لها وقدرة على وضع العلامات على مواد مختلفة، وهو ما يبرر سعرها المتميز.
• المتانة والموثوقية: تتمتع هذه الليزرات بعمر افتراضي استثنائي يتجاوز 100000 ساعةمما يجعلها استثمارًا طويل الأجل.
• تصميم مضغوط: وعلى الرغم من قوتها، فإن ألياف الليزر معروفة بحجمها الصغير، مما يتطلب غالبًا هندسة ومواد متخصصة، مما يساهم في ارتفاع تكلفتها.

خاتمة

ما هي آلة القطع بالليزر الليفيربما تكون قد فهمت بعد قراءة هذه المدونة. تعد آلات القطع بالليزر الليفي تقنية عالية الكفاءة ومتعددة الاستخدامات ومناسبة لمختلف الصناعات. فهي توفر دقة استثنائية وسرعة وتكاليف تشغيل منخفضة مع قدرتها على قطع مجموعة واسعة من المواد.

من أجل الحصول على دقة وكفاءة عالية، يمكن أن تكون آلات القطع بالليزر الليفي KRRASS هي الحل الأمثل لك.

لمعرفة المزيد عن تقنية القطع بالليزر الليفي KRRASS، يرجى زيارة موقعنا الإلكتروني أو الاتصال بنا اليوم للتحدث مع أحد خبرائنا.