ما هي الأنواع الثلاثة الرئيسية للقطع بالليزر؟

اليوم ، العملية الأكثر شيوعًا في صناعة الصفائح المعدنية هي القطع بالليزر. آلة القطع بالليزر هي نوع من الآلات التي تخلق وتصمم أنماطًا بأشعة ليزر قوية أو احتراق أو تبخير لمواد معينة. إنها تستخدم شعاع الليزر لصنع قطع عمل عالية الدقة ، مع مزايا سرعة القطع السريعة ، وجودة القطع العالية ، وكفاءة القطع العالية. وفقًا لنوعها الرئيسي ، يمكن تقسيم آلات القطع بالليزر إلى ماكينات القطع بالليزر CO2وآلات القطع بليزر الألياف وآلات القطع بالليزر الصلبة ND: YAG.
في هذه المقالة ، سنناقش الأنواع والتقنيات المعقدة لآلات القطع بالليزر الثلاثة لمساعدة القراء على فهم تطوير وتطبيق تقنية القطع بالليزر بشكل أفضل.

ما هو القطع بالليزر

قبل التمييز بين نوع مولد الليزر ، من الأفضل فهم ماهية القطع بالليزر. القطع بالليزر هو عملية تستخدم أشعة ليزر عالية الطاقة للقطع والنحت. مبدأ القطع بالليزر هو معالجة سطح قطعة العمل باستخدام شعاع ليزر عالي الطاقة يولده مولد الليزر ، ويركز النظام البصري على شعاع الليزر لجعله بقعة ضوئية صغيرة جدًا. عندما يتم تشعيع شعاع الليزر على قطعة العمل ، يتم امتصاص الطاقة الضوئية بواسطة المادة وتحويلها إلى طاقة حرارية. تمكن الطاقة الحرارية المادة من تسخين المادة للوصول إلى نقطة الانصهار وحتى درجة حرارة التبخر. من خلال التحكم في الطول البؤري وقوة حزمة الليزر ، يمكن إذابة المادة أو تبخيرها أو حرقها.
يمكن لتقنية الليزر القيام بأنشطة مختلفة ، بما في ذلك القطع والتثقيب والحفر ، اعتمادًا على شدة الليزر ، والمكون الرئيسي لشعاع الليزر ، والمواد التي تعمل على شعاع الليزر ، وفي الوقت نفسه ، يمكن للقطع بالليزر أيضًا تحقيق التحكم الديناميكي من مسارات قطع شعاع الليزر. باستخدام التصميم بمساعدة الكمبيوتر (CAD) وتكنولوجيا الحاسب الآلي (CNC) ، يمكن تحويل مسار القطع المطلوب إلى تعليمات لأنظمة القطع بالليزر لتحقيق عملية قطع عالية الدقة وعالية السرعة.

نوع آلة القطع بالليزر

هناك ثلاثة أنواع من آلات القطع بالليزر: آلة القطع بالليزر CO2، آلة قطع ألياف الليزرو ND: YAG آلة القطع بالليزر الصلبة. تعتمد معظم طرق توليد شعاع الليزر على نفس المفاهيم الفيزيائية الأساسية، ولكن التنفيذ المادي يختلف عن تكنولوجيا الليزر. يمكن لكل مولد ليزر توفير أطوال موجية مستمرة ويمكن استخدامه لأغراض متعددة. على الرغم من أن المعادن هي الأكثر شيوعًا في التطبيقات الصناعية، إلا أنه يمكن أيضًا قطع الخشب والبلاستيك باستخدام قواطع الليزر. سيتم وصف أنواع آلات القطع بالليزر المختلفة هذه أدناه.

آلة القطع بالليزر CO2

آلة القطع بليزر CO2 هي واحدة من أكثر معدات القطع بالليزر شيوعًا وأقدمها. يستخدم غاز ثاني أكسيد الكربون كوسيط تنشيط ويولد شعاع ليزر ثاني أكسيد الكربون من خلال مولد الليزر. تشمل الميزات الرئيسية لآلة القطع بالليزر CO2 ما يلي:

طول الرصف: يبلغ الطول الموجي لليزر لآلة القطع بليزر CO2 حوالي 10.6 ميكرون ، والتي تتميز بمعدل امتصاص مرتفع لمعظم المواد غير المعدنية ، لذلك فهي مناسبة لقطع الخشب والبلاستيك والمطاط والورق والمواد الأخرى.
سرعة القطع السريعة: سرعة القطع لآلة القطع بالليزر CO2 على المواد غير المعدنية سريعة جدًا ، والتي يمكن أن تحسن بشكل كبير من كفاءة الإنتاج.
سمك القطع الفرعي: نظرًا لمعدل الامتصاص المنخفض لليزر CO2 على المواد المعدنية ، فإن آلة القطع بليزر CO2 لها سماكة قطع محدودة للمواد المعدنية وعادة ما تكون مناسبة للألواح المعدنية الرقيقة.
حواف القطع ناعمة: مساحة القطع لآلة القطع بالليزر CO2 كبيرة ، لذا فإن حواف القطع ناعمة نسبيًا ولا تحتاج إلى معالجة إضافية لاحقة.

آلة قطع ألياف الليزر

لقد كانت آلة القطع بليزر الألياف من معدات القطع بالليزر سريعة التطور في السنوات الأخيرة. إنها تستخدم مولد ليزر ليفي لنقل شعاع الليزر إلى رأس القطع ثم قطع قطعة العمل. تشمل الميزات الرئيسية لآلات قطع الألياف الضوئية بالليزر ما يلي:

الطول الموجي القصير: الطول الموجي بالليزر لآلة القطع بالليزر الليفي عادة ما يكون حوالي 1 ميكرون ، والتي لديها معدل امتصاص عالي للمواد المعدنية ، لذلك فهي مناسبة لقطع الفولاذ ، وسبائك الألومنيوم ، والنحاس ، والمواد المعدنية الأخرى.
جودة الشعاع العالي: تستخدم آلة القطع بالليزر الليفي الألياف لنقل شعاع الليزر ، والذي يمكن أن يحافظ على الجودة العالية لشعاع الليزر ويجعل تأثير القطع أدق.
سرعة القطع السريعة: سرعة القطع لآلة القطع بالليزر الليفي على المواد المعدنية سريعة جدًا ، والتي يمكن أن تحسن بشكل كبير من كفاءة الإنتاج.
سمك القطع الكبير: سمك القطع لآلة قطع الألياف الضوئية بالليزر كبير نسبيًا ، ويمكن قطع اللوحة المعدنية السميكة.
جودة القطع العالية: منطقة التأثير الحراري أثناء عملية القطع لآلة القطع بالليزر الليفي صغيرة ، وجودة القطع عالية ، وهي مناسبة للقطع الدقيق.

ND: آلة القطع بالليزر الصلبة YAG

ND: مولد الليزر الصلب YAG هو مولد ليزر شائع. وهي تعتمد على بلورة منفذ ألومنيوم للكريكيت (YAG) مخلوطة مع أيون (ND3 +) كوسيط تنشيط ، والذي يتم تحفيزه بواسطة مصدر مضخة لتوليد أشعة الليزر. ND: تشمل الميزات الرئيسية لمولد الليزر الصلب YAG ما يلي:

عرض النبض القصير: يمكن لمولد الليزر الصلب ND: YAG إنتاج نبضة ليزر قصيرة ، عادة في النانو ثانية. وهذا يمنحها مزايا في التطبيقات التي تتطلب معالجة عالية السرعة وعالية الدقة ، مثل المعالجة الدقيقة والنقش بالليزر.
عرض ضيق: ND: الطول الموجي لليزر لمولد ليزر YAG ضيق نسبيًا ، عادة في غضون بضعة نانومترات. وهذا يجعله يتمتع بمزايا في بعض التطبيقات الخاصة بأطوال موجات الليزر العالية ، مثل الطب بالليزر والتحليل الطيفي.
ثبات عالي: يمكن أن يستقر خرج الليزر في نطاق طاقة معين وله توهين أقل لجودة الحزمة. هذا يجعلها تعمل بشكل جيد في التطبيقات ذات العمل المستمر طويل الأجل والتردد المتكرر.
تطبيق متعدد الوظائف: يمكن لمولد الليزر الصلب ND: YAG تحقيق القطع واللحام واللكم والنقش والمعالجة الأخرى للمواد المختلفة عن طريق ضبط معلمات الليزر (مثل عرض النبض والتردد وما إلى ذلك). إنها مناسبة لمعالجة المواد المعدنية وغير المعدنية ويمكن أن تلبي احتياجات الصناعات المختلفة.

الفروق بين ثلاث ماكينات تقطيع بالليزر

اعتمادًا على مبادئ العمل ومجالات التطبيق لآلات القطع بالليزر ، هناك اختلافات كبيرة بين الثلاثة ماكينات القطع بالليزر. يعتمد النوع المناسب على متطلبات القطع المحددة وخصائص المواد.

الطول الموجي

يعتمد الطول الموجي لليزر فقط على المادة المستخدمة كوسيط كسب. بالنسبة لمولد ليزر ثاني أكسيد الكربون ، تولد جزيئات غاز ثاني أكسيد الكربون طول موجة يبلغ 10.600 نانومتر. وفقًا للعناصر المستخدمة في مولدات ألياف الليزر ، يمكن أن يكون الطول الموجي أي طول موجي بين 780 و 2200 نانومتر. ND: الطول الموجي لمولدات الليزر مثل YAG هو 1064 نانومتر لأنها كلها تستخدم النيوديميوم كوسيط ربح.

قوة

تعد القوة فرقًا واضحًا نسبيًا بين الأنواع المختلفة لآلات القطع بالليزر. يتميز مولد ليزر الألياف بتركيز أقرب، مما يعني أن لديه كثافة طاقة أعلى مقارنة بمولدات ليزر ثاني أكسيد الكربون. بالنسبة لنفس مخرجات الليزر، فإن الطاقة التي يستهلكها مولد ليزر الألياف الضوئية تبلغ حوالي ثلث مولد ليزر ثاني أكسيد الكربون، وبالتالي فإن تكلفة التشغيل أقل بكثير. ND: كثافة الطاقة لمولد الليزر YAG أعلى من كثافة مولد الليزر الليفي، لكن كفاءة الطاقة ضعيفة. بالنسبة لتقنية ليزر ثاني أكسيد الكربون، يمكن أن تتراوح طاقة الليزر من عشرات الواط إلى مئات الواط. بالنسبة لتقنية ليزر الألياف الضوئية، يمكن أن تدعم طاقة الليزر ما يصل إلى عشرات الآلاف من الواط.

جودة القطع

بالمقارنة مع مولد ليزر ثاني أكسيد الكربون، والألياف، ومولد الليزر ND: YAG يمكن أن ينتج حواف قطع ناعمة. ومع ذلك، فإنها عادة ما تقتصر على مواد أرق. سيكون لسرعة القطع وقوة الليزر الإجمالية أيضًا تأثير كبير على جودة القطع. ستؤدي سرعة القطع المفرطة أو البطيئة جدًا إلى ضعف جودة القطع. في السنوات الأخيرة، أدى التطور السريع لتكنولوجيا ليزر الألياف الضوئية، وشعبية مولدات الليزر عالية الطاقة، إلى تجاوز آلات القطع بالليزر الحد الأقصى للسمك. مع زيادة الطاقة، زاد أيضًا سمك القطع وكفاءة آلة القطع بالليزر. وفقاً للإحصائيات، فإن آلة القطع بالليزر 50KW قد كسرت الحد الأقصى لسمك القطع للفولاذ منخفض الكربون والفولاذ المقاوم للصدأ إلى 120 مم و100 مم، على التوالي.

سعر

على الرغم من أن آلة القطع بليزر ثاني أكسيد الكربون أرخص بكثير من آلة القطع بليزر الألياف ، فإن تكلفة شراء وصيانة مولد ليزر ثاني أكسيد الكربون أكثر تكلفة لأنه يجب استبدال أنبوب الليزر بعد فترة معينة. ND: موثوقية مولد الليزر YAG ليست جيدة مثل مولد الليزر الليفي. يجب أن تكون باهظة الثمن بانتظام ، وبالتالي فإن تكلفة التشغيل أعلى.

طلب

يؤثر تصميم وبرمجة نمط القطع على سرعة القطع. يقلل مسار القطع الفعال والمحسّن من أوقات السفر غير الضرورية ويحسن عملية القطع لزيادة السرعة. تساعد تقنيات البرمجة مثل الاستيراد والتصدير وتسلسل المسار المحسن على زيادة سرعة القطع إلى الحد الأقصى.

لخص

إن التطوير المستمر والابتكار لتكنولوجيا القطع بالليزر يجعل نوع آلة القطع بالليزر أكثر تنوعًا. تعد آلات القطع بليزر ثاني أكسيد الكربون ، وآلات قطع ألياف الليزر الضوئية ، وآلات القطع بالليزر ND: YAG حاليًا من أكثر الأنواع الرئيسية استخدامًا. لكل منها خصائص فريدة ونطاق قابلية للتطبيق ، والتي يمكن أن تلبي احتياجات القطع للصناعات المختلفة.
من المؤمل أن تساعد هذه المقالة القراء على فهم الأنواع الرئيسية لآلات القطع بالليزر واختيار الأجهزة المناسبة للتطبيقات العملية. إذا كنت تريد أيضًا معرفة الجوانب الأخرى للقطع بالليزر، بما في ذلك نوع البرنامج الذي تحتاجه، وكيفية تصميم القطع بالليزر، وفهم آلات القطع بالليزر هذه، فلنتواصل بعمق!

معدات الليزر

معلومات الاتصال

احصل على حلول الليزر