كيفية اختيار الغاز المساعد المناسب للقطع بالليزر

آلة قطع ألياف الليزر هو CNC متقدم معدات قطع المعادن، والتي يمكنها التعامل مع متطلبات القطع لمختلف المواد والأشكال المعقدة، وتستخدم على نطاق واسع في صناعة معالجة المعادن. في عملية القطع بالليزر، للحصول على قطع عمل عالية الجودة، بالإضافة إلى مولد ليزر يمكنه توفير طاقة عالية، يعد اختيار الغاز المساعد المناسب جزءًا مهمًا من ضبط عملية القطع.
اعتمادًا على مادة وسمك قطعة العمل، تختلف أيضًا متطلبات استخدام الغاز المساعد. توضح هذه المقالة دور الغاز المساعد وأربعة غازات مساعدة شائعة للقطع. استمر في القراءة لتتعلم كيفية اختيار الغاز المساعد المناسب لاحتياجات المعالجة الخاصة بك لمساعدتك على إكمال مشاريعك المعدنية.

ما هو دور الغاز المساعد في عملية القطع بالليزر؟

المستخدمون الذين يستخدمون أ آلة القطع بالليزر لأول مرة قد يتبادر إلى أذهانهم سؤال: لماذا تحتاج آلة القطع بالليزر إلى الاعتماد على الغاز المساعد للقطع؟ فيما يلي مقدمة لدور الغاز المساعد في قطع المعادن بالليزر. بعد قراءة هذا ستعرف أنه من الضروري جدًا استخدام الغاز المساعد أثناء القطع.

إزالة المواد وتنظيف منطقة القطع: إحدى الوظائف الأساسية للغاز المساعد هي نفخ المواد المنصهرة أو المتبخرة بعيدًا عن منطقة القطع. عندما يقوم شعاع الليزر بتسخين المادة، فإنه يذوب أو يتبخر، مكونًا مجموعة من المواد المنصهرة. يقوم الغاز المساعد (عادةً الهواء المضغوط أو النيتروجين أو الأكسجين أو خليط الغاز) بنفخ هذه المادة بعيدًا، مما يمنعها من التدخل في عملية القطع ويضمن استمرار الليزر في قطع المادة دون عائق.
تبريد المادة: إحدى الوظائف الأساسية للغاز المساعد (عادةً النيتروجين أو الهواء المضغوط) هي تبريد المادة التي يتم قطعها. يؤدي القطع بالليزر إلى توليد حرارة شديدة عند نقطة القطع، مما يتسبب في ذوبان المادة أو تبخرها. يقوم الغاز المساعد بتبريد المنطقة المحيطة بسرعة بينما يقوم بنفخ المواد المنصهرة أو المتبخرة. يمنع هذا التبريد المواد من السخونة الزائدة، أو التشوه، أو التلف أثناء عملية القطع.
التدريع بالنيتروجين: غالبًا ما يستخدم النيتروجين كغاز مساعد عند قطع المواد مثل الفولاذ المقاوم للصدأ أو الألومنيوم. فهو يعمل بمثابة غاز درع، ويمنع المادة من التفاعل مع الأكسجين، مما قد يؤدي إلى الأكسدة وحواف القطع الخشنة. يخلق النيتروجين حافة قطع نظيفة وخالية من الأكسيد.
يعزز الاحتراق: في بعض تطبيقات القطع بالليزر، يتم استخدام الأكسجين كغاز مساعد. عندما يتفاعل شعاع الليزر مع الأكسجين، فإنه يشتعل ويتفاعل كيميائيًا مع المادة التي يتم قطعها، وهي عملية تسمى قطع الاحتراق بمساعدة الأكسجين. ومع ذلك، يجب التحكم في تدفق الأكسجين لمنع الأكسدة المفرطة. الأكسدة المفرطة يمكن أن تسبب حواف خشنة أو تغييرات غير مرغوب فيها في خصائص المواد.
تحسين جودة القطع: سيؤثر اختيار الغاز المساعد ومعدل تدفقه على جودة حافة القطع. من خلال اختيار الغاز المناسب للمادة وتحسين معدل التدفق، يمكن للمشغلين تحقيق حواف أكثر سلاسة، والحد الأدنى من نتوءات، وقطع دقيقة.
حماية المكونات البصرية: يساعد الغاز المساعد على حماية المكونات البصرية عن طريق إنشاء حاجز بينها وبين الحطام الناتج أثناء عملية القطع، مما يساعد على تقليل تراكم البقايا والملوثات على بصريات رأس القطع بالليزر. وهذا يحمي البصريات من التلوث أو التلف، مما يضمن بقاء شعاع الليزر مركزًا ودقيقًا.
يعمل على استقرار عملية القطع: يعمل تدفق الغاز المساعد على استقرار عملية القطع من خلال خلق بيئة خاضعة للرقابة حول منطقة القطع. فهو يساعد في الحفاظ على ظروف متسقة لتفاعل شعاع الليزر مع المادة، مما يضمن عمليات قطع موحدة ويمكن التنبؤ بها.
إزالة الدخان: ينتج عن القطع بالليزر دخان، خاصة عند قطع المواد العضوية. ويساعد الغاز المساعد على إزالة هذه الانبعاثات من منطقة القطع، مما يحافظ على بيئة عمل نظيفة وآمنة.

يلعب الغاز المساعد دورًا حيويًا في عملية القطع بالليزر. لديها العديد من الميزات الهامة التي تساعد على تحسين كفاءة وجودة القطع بالليزر. يعتمد اختيار الغاز المساعد على نوع المادة التي يتم قطعها والمتطلبات المحددة لعملية القطع، وهو يعد معلمة مهمة لتحسين عملية القطع بالليزر لمختلف التطبيقات.

ما هي الغازات المساعدة الشائعة؟

يلعب استخدام الغاز المساعد دورًا مهمًا في تشغيل آلات القطع بالليزر. حاليًا، هناك أربعة غازات مساعدة شائعة الاستخدام في عمليات قطع المعادن بالليزر. خصائصها المحددة هي كما يلي:

هواء مضغوط

الهواء عبارة عن خليط من النيتروجين والأكسجين والغازات الأخرى. يتم ضغط الهواء المضغوط في خزان الهواء من خلال ضاغط الهواء، ومن ثم يتم استخلاصه بعد تصفيته، تبريده، وتجفيفه. طريقة تجميعه بسيطة نسبيًا وهو الغاز المساعد الأقل تكلفة. تجدر الإشارة إلى أن الهواء المضغوط يجب أن يكون خاليًا من الماء والزيت والغبار لتجنب تلويث المكونات البصرية لآلة القطع بالليزر والتسبب في تلفها. لذلك هناك حاجة إلى مرشحات لضمان الهواء النظيف.

الأكسجين

كان الأكسجين أحد الغازات المساعدة الأولى المستخدمة في القطع بالليزر بسبب طبيعته التفاعلية عند القطع. التفاعل بين الأكسجين والمعدن ينتج في الواقع طاقة إضافية على شكل حرارة، والتي تدعم عملية القطع وتعمل كمساعد على الاحتراق. أثناء عملية القطع، يتفاعل الأكسجين مع الحرارة، مما يؤدي إلى تحسين كفاءة القطع بشكل كبير. يزيد فيلم الأكسيد الناتج من مؤشر الامتصاص الطيفي للشعاع للمادة العاكسة، مما يسمح باستخدام أكثر كفاءة لطاقة الليزر وتسريع آلة القطع بالليزر.

نتروجين

النيتروجين غير نشط كيميائيًا ولا يتأكسد بسهولة أثناء معالجة قطعة العمل. في معظم التطبيقات، باستثناء بعض المواد المتخصصة مثل التيتانيوم، يعتبر النيتروجين غازًا مساعدًا غير تفاعلي أو خامل. وهذا يعني أن النيتروجين لا يتفاعل مع أي من مكونات المعدن أثناء عملية القطع. في معظم الحالات، يعتبر النيتروجين الغاز المساعد الذي يمكن أن يساعد في الحصول على أفضل جودة لحافة قطعة العمل. عند القطع بالنيتروجين، يلزم نقاء أعلى.

أرجون

الأرجون هو أيضًا غاز خامل ذو خصائص كيميائية غير نشطة ولا يتأكسد بسهولة أثناء معالجة قطعة العمل. إنه أكثر تكلفة في الاستخدام من الغازات المساعدة الأخرى وهو أندر وأغلى الغاز الذي يستخدمه معظم مصنعي المعادن. يمكن أيضًا قطع المواد التي تقطع بشكل جيد مع النيتروجين باستخدام الأرجون، والذي يمكن أن يوفر حواف مماثلة عالية الجودة. السبب الرئيسي لاستخدام الأرجون الأكثر تكلفة هو أن قطع النيتروجين النقي لا يزال يترك بعض المعدن نشطًا كيميائيًا.

ما هو نوع الغاز المساعد اللازم لقطع المعادن بالليزر؟

عند بدء مشروع القطع بالليزر، تحتاج إلى اختيار الغاز المساعد المناسب للمادة وسمك الصفائح المعدنية. الغازات المساعدة المختلفة لها وظائفها ومزاياها الخاصة. فقط من خلال الاستخدام الصحيح لمزايا الغازات المختلفة يمكننا الحصول على جودة قطع أعلى وسرعة قطع أسرع.

تطبيق الهواء المضغوط في القطع بالليزر

يتم استخدام الهواء المضغوط بشكل أساسي في سيناريوهات المعالجة حيث لا تتطلب الصفائح المعدنية الكثير من الجهد على جوانب القطع. وهي تعتمد على طاقة الليزر لصهر قطع العمل المعدنية وتستخدم ضغط الهواء العالي لتفجير المادة المنصهرة. عندما يتم استخدام الهواء المضغوط للمساعدة في قطع قطعة العمل، فإن السطح النهائي المقطوع لقطعة العمل سوف يتحول إلى اللون الأصفر. الهواء المضغوط مناسب بشكل أساسي لقطع الفولاذ الكربوني والألومنيوم وسبائك الألومنيوم والنحاس والصفائح الفولاذية المطلية بالكهرباء والمواد المعدنية الأخرى. يتم استخدامه على نطاق واسع في بعض صناعات المنتجات مثل هيكل الصفائح المعدنية والخزائن والخزائن. عند استخدام الهواء المضغوط للمساعدة في القطع، يجب عليك الانتباه إلى صيانة ضاغط الهواء. إذا لم يكن الهواء نظيفًا، فسيتسبب في تلف معين لرأس القطع بالليزر والعدسة ومولد ليزر الألياف، وسيكون له أيضًا تأثير كبير على جودة قطع قطعة العمل.
وميزة الهواء المضغوط أن تكلفته منخفضة جدًا ويمكن توفيره مباشرة عن طريق ضاغط الهواء، لذلك فهو مريح جدًا في الاستخدام مقارنة بالغازات الأخرى. ومع ذلك، فإن الهواء المضغوط لديه أيضًا عيوب واضحة في قطع المعادن. سوف ينتج عن سطح القطع نتوءات وقد يتطلب معالجة ثانوية. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا لأن الهواء المضغوط يحتوي على حوالي 20% من الأكسجين، فإن قطعة العمل المقطوعة ستتحول إلى اللون الأسود، مما يؤثر على جودة المنتج، وتكون كفاءة القطع أقل بكثير من كفاءة القطع بالأكسجين.

تطبيق الأكسجين في القطع بالليزر

عند القطع بالأكسجين، يتم تسخين المادة إلى درجة حرارة معينة بواسطة شعاع الليزر ثم تحترق وتتبخر. الأكسجين هو الغاز المساعد التفاعلي القياسي المستخدم في قطع الفولاذ الكربوني بالليزر، ويمكنه قطع الفولاذ السميك لأن طبيعته التفاعلية تزيد من حرارة القطع. عند قطع الفولاذ الكربوني، يقوم الأكسجين بحرق الكربون الموجود في شق الفولاذ الكربوني لتوليد حرارة إضافية، مما يسمح لمولدات الليزر الأقل قوة بقطع المواد الأكثر سمكًا.
ومع ذلك، فإن تفاعل قطع الأكسجين هذا يمكن أن يكون له أيضًا بعض الآثار السلبية. إذا كانت هناك حاجة إلى جودة حافة جيدة، فعادةً ما تكون سرعة قطع المادة وضغط الهواء محدودين. أثناء القطع بمساعدة الأكسجين، يزداد التفاعل الكيميائي مع زيادة ضغط الغاز ومعدل التدفق. وينتج عن ذلك زيادة الحرارة في قطعة العمل وبالتالي زيادة ذوبان الحواف. هذا ليس مثاليًا للتطبيقات التي تتطلب حواف قطع عالية الجودة. بالإضافة إلى ذلك، غالبًا ما يشكل معدن قطع الأكسجين أكاسيد على الحواف المقطوعة، مما يجعل سطح قطعة العمل أسودًا وقد يتطلب تنظيف قطعة العمل.

تطبيق النيتروجين في القطع بالليزر

يؤدي القطع بالليزر بمساعدة النيتروجين إلى إنتاج حواف عالية الجودة لمجموعة متنوعة من المواد مع مناطق رقيقة جدًا متأثرة بالحرارة. يُنتج النيتروجين أفضل جودة حافة بسعر اقتصادي مع سرعات قطع سريعة في معظم تطبيقات الألومنيوم والفولاذ الطري والفولاذ المجلفن وتطبيقات فولاذ السيارات UHSS. عند استخدام النيتروجين كغاز مساعد للقطع، سيشكل النيتروجين جوًا وقائيًا حول المعدن المنصهر لمنع أكسدة المواد، وتجنب تكوين أفلام الأكسيد، وتحقيق قطع خالٍ من الأكسدة. هذه الميزة تجعل النيتروجين شائع الاستخدام للأجزاء التي تحتاج إلى تخزينها لفترة من الوقت قبل الاستخدام، حيث أن قطع الأكسجين والهواء يمكن أن يسبب الصدأ على حواف القطع إذا تم تخزينها لفترات طويلة من الزمن. بالإضافة إلى ذلك، تتميز قطع العمل غير المؤكسدة بخصائص اللحام المباشر، ومقاومة التآكل القوية، وما إلى ذلك، والسطح النهائي المقطوع أبيض. أثناء قطع النيتروجين، يكون للتغيرات في تدفق الغاز تأثير كبير على القطع. أثناء ضمان ضغط غاز القطع، يجب ضمان تدفق الغاز الكافي.
يحتوي النيتروجين أيضًا على عيوب عند استخدامه كغاز مساعد لقطع المعادن. نظرًا لأن النيتروجين لا يتفاعل كيميائيًا مع المعدن، فلا توجد حرارة للتفاعل، كما أن قدرة القطع ليست جيدة مثل القطع بالأكسجين. إن استهلاك النيتروجين لقطع النيتروجين أكبر بعدة مرات من استهلاك الأكسجين، وتكلفة القطع أعلى من تكلفة قطع الأكسجين. من حيث الاستهلاك، يتطلب قطع الأكسجين ضغطًا قدره 2 بار واستهلاكًا يبلغ حوالي 10 متر مكعب/ساعة. يتطلب قطع النيتروجين ضغطًا يبلغ 22/30 بار واستهلاكًا يتراوح من 40 إلى 60/120 مترًا مكعبًا/ساعة تقريبًا. بالإضافة إلى ذلك، فإن سرعة القطع بليزر النيتروجين تكون أبطأ بحوالي 30% من سرعة القطع بليزر الأكسجين.

تطبيق غاز الأرجون في القطع بالليزر

الأرجون هو غاز خامل يستخدم للمعادن التي تخضع لتفاعلات كيميائية عند قطع النيتروجين. يمكن أن يمنع الأكسدة والنتردة أثناء القطع بالليزر. غالبًا ما يستخدم غاز الأرجون لمعالجة التيتانيوم وسبائك التيتانيوم. في درجات الحرارة التي تسخن فيها أدوات القطع بالليزر المعدن، يتفاعل التيتانيوم كيميائيًا حتى في جو من النيتروجين النقي، وهذا هو السبب الرئيسي لاختيار الأرجون على النيتروجين. ومع ذلك، فإن الأرجون مكلف للغاية وغير مناسب للاستخدام على المدى الطويل.

لخص

من خلال المقدمة أعلاه، يمكننا أن نفهم وظائف ومزايا كل غاز مساعد، فضلا عن حدودها. يمكن استخدام الهواء المضغوط في التطبيقات التي ليس لها متطلبات صارمة على لون سطح الشق. فمن السهل الحصول عليها وأقل تكلفة. يمكن استخدام الأكسجين للمعادن السميكة التي لا تتطلب مقاطع عرضية عالية القطع، وبالتالي زيادة سرعة القطع. يمكن استخدام النيتروجين في سيناريوهات التطبيق التي تتطلب جودة عالية لسطح القطع. تتميز قطعة العمل بدقة عالية ويمكن معالجتها مباشرة في الخطوة التالية. يستخدم غاز الأرجون بشكل رئيسي في سبائك التيتانيوم والتيتانيوم.
إن اختيار الغاز المساعد المناسب وفقًا لخصائص المعدن المراد معالجته يمكن أن يساعد المستخدمين على توفير المزيد من تكاليف التشغيل مع ضمان جودة القطع. إذا كنت تريد معرفة المزيد عن القطع بالليزر، يرجى الانتباه إلى AccTek Laser.

معدات الليزر

معلومات الاتصال

احصل على حلول الليزر