ما هي الأنواع المختلفة لآلات القطع بالليزر المتوفرة في السوق

ما هي الأنواع المختلفة لآلات القطع بالليزر المتوفرة في السوق؟

أصبح القطع بالليزر جزءًا من العمليات الصناعية منذ الستينيات. مع تطور تكنولوجيا الليزر، أصبحت الدقة العالية والسرعة العالية وتعدد الاستخدامات ميزة رئيسية لعملية القطع بالليزر، مما يجعل القطع بالليزر أكثر أهمية في المجال الصناعي. نظرًا لبنيتها الفريدة والغرض منها، فإن آلة القطع بالليزر دقيقة للغاية، خاصة عند قطع التصميمات الدقيقة والثقوب الصغيرة. حسب نوع مولد الليزر نقوم بتقسيم آلة القطع بالليزر إلى ثلاثة أنواع: آلة القطع بالليزر CO2, آلة قطع ألياف الليزروآلة القطع بالليزر YAG/YVO. في هذه المقالة سنناقش هذه الأنواع الثلاثة من آلات القطع بالليزر وخصائصها.

آلة القطع بليزر CO2

تستخدم آلات القطع بالليزر CO2 على نطاق واسع في قطع ونقش المواد غير المعدنية. اعتمادًا على قوة الليزر ، تختلف أيضًا أنواع المواد والسمك التي يمكن لآلات القطع بالليزر CO2 قطعها. في الوقت الحالي ، يعد جهاز القطع بالليزر هذا خيارًا شائعًا للشركات الصغيرة والمدارس وعمال الأخشاب والهواة.

مبدأ العمل

عادةً ما تنتج آلات القطع بليزر ثاني أكسيد الكربون شعاع ليزر في أنبوب زجاجي مملوء بالغاز ومحكم الغلق. يتدفق جهد عالي عبر الأنابيب ويتفاعل مع جزيئات الغاز، مما يزيد من طاقتها لإنتاج الضوء. توجد مرايا في كل طرف من طرفي الأنبوب، من خلال انكسار عدة مرايا، ينتقل الضوء إلى رأس الليزر، ومن ثم تعمل عدسة التركيز المثبتة على رأس الليزر على تقريب الضوء إلى نقطة. تصل إلى درجة حرارة عالية جدًا بحيث تتسامى المادة على الفور إلى غاز ويتم امتصاصها بعيدًا بواسطة مروحة العادم، لتحقيق غرض قطع المادة.
ينتج مولد ليزر ثاني أكسيد الكربون ضوءًا غير مرئي في نطاق الأشعة تحت الحمراء البعيدة من الطيف، بطول موجة يتراوح بين 9.6μm-10.6μm. عادة ما يتكون خليط الغاز داخل الأنبوب من ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين والهيدروجين والهيليوم. إن قدرة الليزر على التشغيل والإيقاف بسرعة كبيرة مع كل تمريرة لرأس الليزر تسمح للآلة بقطع بعض التصميمات المعقدة للغاية.

ما هي المواد التي يمكن معالجتها

نظرًا لأن الطول الموجي لشعاع مولد ليزر ثاني أكسيد الكربون هو 10.64 ميكرومتر ، والذي يتم امتصاصه بسهولة بواسطة المواد غير المعدنية ، فهو مشهور بقطع مختلف المواد غير المعدنية بدقة ودقة. تشمل المواد المناسبة للمعالجة باستخدام آلة القطع بليزر ثاني أكسيد الكربون ما يلي:

الخشب والخشب الرقائقي: يمكنه قطع الخشب والخشب الرقائقي ، مما يجعله مشهورًا في الصناعات الخشبية والصناعات اليدوية.
أكريليك: يوفر قطعًا نظيفًا ومصقولًا على ألواح الأكريليك ، وغالبًا ما يستخدم في اللافتات والعروض والتطبيقات الفنية.
البلاستيك: يمكنه قطع جميع أنواع البلاستيك، بما في ذلك البولي كربونات (PC)، والبولي إيثيلين تيريفثاليت (PET)، والبولي فينيل كلورايد (PVC)، وما إلى ذلك، لصنع اللافتات والتعبئة والتصنيع.
الجلود: تتيح إجراء عمليات قطع معقدة على الجلد لأغراض الحرف والأزياء والتنجيد.
النسيج والمنسوجات: يستخدم في صناعة النسيج لقص الأنماط والتصاميم المعقدة على الأقمشة والمنسوجات الأخرى.
الورق والكرتون: إنه مثالي للقطع الدقيق للورق والكرتون للتغليف وصنع البطاقات والتطبيقات الأخرى.
المطاط: إنه قادر على قطع المواد المطاطية المستخدمة في الحشيات والأختام والمكونات الصناعية الأخرى لمختلف التطبيقات الصناعية والتصنيعية.
الفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ الكربوني: يمكنه أيضًا قطع ألواح الفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ الكربوني ، ولكن له قيود مقارنة بآلات القطع بالليزر الليفي ، وهو أكثر شيوعًا في تطبيقات قطع المعادن منخفضة الطاقة.

مزايا

جودة القطع العالية: آلة القطع بليزر ثاني أكسيد الكربون تتبنى طريقة معالجة غير متصلة، حافة القطع أقل تأثراً بالحرارة وتقلل من تشوه قطعة العمل. خاصة بالنسبة للمواد الناعمة مثل الجلد والنسيج، يمكن تجنب الترهل الناتج أثناء القطع ولا يتطلب عمومًا معالجة ثانوية.
مرونة قص عالية: المعالجة بالليزر مرنة ويمكنها معالجة أي نمط.
سرعة القطع السريعة: يمكن أن تصل سرعة القطع إلى 10 م / دقيقة ، ويمكن أن تصل أقصى سرعة لتحديد المواقع إلى 70 م / دقيقة.
دقة القطع العالية: دقة تحديد المواقع 0.05 مم ، دقة تحديد المواقع المتكرر 0.02 مم.
سعر الآلة الرخيص: عادة ما تكلف آلات القطع بالليزر CO2 الصغيرة فقط 3000 دولار أمريكي ، وآلات القطع بليزر ثاني أكسيد الكربون الكبيرة الحجم لا تتكلف سوى 5000 دولار أمريكي. هذه ميزانية معقولة لشركة صغيرة.

تعتبر آلات القطع بليزر CO2 مثالية لنقش وقطع المواد غير المعدنية ، والتي يمكن أن تحقق نتائج أفضل من القطع الميكانيكي. خاصة في الشركات الصغيرة ، لا يتطلب الاستثمار في آلة القطع بالليزر CO2 الكثير من التكلفة ، ولكن يمكنه أيضًا تحسين كفاءة الإنتاج وتقليل تكاليف العمالة للمؤسسة.

سلبيات

تكلفة صيانة عالية: تحتاج عدسة آلة القطع بالليزر CO إلى صيانة واستبدال منتظمين.
كفاءة تحويل كهروضوئية منخفضة: يبلغ معدل التحويل الكهروضوئي لمولدات ليزر ثاني أكسيد الكربون حوالي 10% فقط.
القطع المحدود للمواد المعدنية: يتأثر الطول الموجي لشعاع الليزر ، فإن القطع بالليزر CO2 للفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ الكربوني له كفاءة منخفضة وجودة رديئة ، ويمكن استخدامه فقط للمنتجات التي لا تتطلب سرعة قطع عالية وجودة قطع. بالإضافة إلى الفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ الكربوني ، لا يمكن لآلات القطع بالليزر CO2 معالجة أنواع أخرى من المواد المعدنية.

على الرغم من أن ماكينات القطع بالليزر CO2 لها بعض العيوب ، إلا أن مولد ليزر CO2 لا يزال خيارًا فعالاً من حيث التكلفة مقارنةً بالقطع الميكانيكي للمواد غير المعدنية.

آلة قطع ألياف الليزر

آلة القطع بليزر الألياف هي أحدث نوع من معدات القطع بالليزر في المجال الصناعي، وتقدم سرعة ودقة غير مسبوقة لصناعة تصنيع المعادن. يمكن لآلة القطع بليزر الألياف إجراء القطع المسطح والقطع المائل، وهي مناسبة لمعالجة الصفائح المعدنية بدقة عالية. حاليًا، تُستخدم تقنية القطع بليزر الألياف على نطاق واسع في مجموعة من تطبيقات البنية التحتية والتصنيع.

مبدأ العمل

تعمل مولدات الليزر الليفي على تضخيم الحزمة باستخدام ألياف زجاجية مصممة خصيصًا لتجميع الطاقة من صمامات المضخة الثنائية. عندما يصطدم هذا الليزر القوي بسطح مادة ما ، يتم امتصاص الضوء عالي الكثافة وتحويله إلى حرارة ، مما يؤدي إلى إذابة السطح. يتم استخدام تدفق هواء عالي السرعة موازي لشعاع الليزر لتفجير أي مادة منصهرة ، وبالتالي قطع قطعة العمل.
يجب أن تكون نقطة الاتصال الأولى لمولد الليزر الليفي مع المادة أكثر كثافة من التفاعلات اللاحقة لأن هذا الاتصال الأول يجب أن يخترق المادة بدلاً من قطعها ببساطة ، الأمر الذي يتطلب استخدام حزم نبضية عالية الطاقة. عادةً ما تستخدم آلات القطع بالليزر الليفي تقنية التحكم العددي بالكمبيوتر التي تسمح باستلام البيانات المقطوعة من محطة عمل التصميم بمساعدة الكمبيوتر. تساعد هذه التقنيات في التحكم في سطح المادة أو الليزر نفسه لإنتاج نمط أو تصميم معين.

ما هي المواد التي يمكن معالجتها

تشتهر آلات القطع بالليزر الليفي بكفاءتها العالية وتعدد استخداماتها ، خاصة في قطع المواد المعدنية المختلفة. يمكن لكثافة الطاقة العالية لليزر الألياف قطع هذه المعادن بدقة وبسرعة:

الفولاذ المقاوم للصدأ: يمكن لمولدات ليزر الألياف قطع درجات مختلفة من الفولاذ المقاوم للصدأ بجودة حافة ممتازة وأقل تشوه حراري، ويستخدم بشكل شائع في صناعات السيارات والفضاء والبناء.
الفولاذ الطري: مولدات الليزر الليفي مثالية لقطع صفائح وألواح الفولاذ الطري ذات السماكات المختلفة ، وتستخدم بشكل شائع في مختلف التطبيقات الإنشائية والتصنيع العام.
الألمنيوم: تعتبر مولدات الليزر الليفية مثالية لقطع صفائح وسبائك الألومنيوم ، وغالبًا ما تستخدم في تطبيقات الطيران والسيارات.
النحاس: النحاس معدن عالي التوصيل ويمكن قطعه بشكل فعال باستخدام مولد ألياف الليزر، مما يجعله مناسبًا لإنتاج ومعالجة المكونات الكهربائية والأنابيب ومكونات الديكور.
النحاس: يمكن لليزر الليفي أن يقطع النحاس الأصفر ، وهو سبيكة معدنية معروفة بتطبيقاتها الزخرفية.
الصلب المجلفن: يمكن لمولدات ألياف الليزر قطع الفولاذ المجلفن الذي يشيع استخدامه في البناء والتصنيع.
التيتانيوم: يمكن لمولدات ألياف الليزر قطع التيتانيوم ، وهو معدن خفيف الوزن ولكنه قوي يستخدم في صناعات الطيران والصناعات الطبية.
السبائك المعدنية الأخرى: مولدات الليزر الليزرية قادرة على قطع السبائك المعدنية المختلفة المستخدمة في التطبيقات المتخصصة ، وتوسيع نطاق تطبيقها في مختلف الصناعات.

مزايا

تكلفة صيانة منخفضة: مولدات الليزر الليزرية عادة ما تكون خالية من الصيانة ولها عمر خدمة طويل لا يقل عن 25000 ساعة. لذلك ، فإن دورة حياة مولدات ألياف الليزر أطول بكثير من النوعين الآخرين.
قدرة تحويل كهروضوئية قوية: يمكن أن يصل معدل التحويل الكهروضوئي إلى البصري لمولدات ألياف الليزر إلى 50% ، وهو أكثر من ثلاثة أضعاف مولدات ليزر ثاني أكسيد الكربون ، ويستهلك طاقة أقل بنفس الطاقة.
كفاءة قطع عالية: يتأثر مولد ليزر الألياف بدرجة أقل بالبيئة ، ويمكنه تحقيق إنتاج طاقة عالي في وقت قصير ، وسرعة القطع سريعة. لا توجد أدوات مطلوبة لتثبيت الصفائح المعدنية أثناء قطع الصفائح ، مما يزيد من كفاءة القطع عن طريق تقليل الإعداد ووقت التوقف عن العمل.
جودة القطع العالية: تم اعتماد القطع غير الملامس ، المنطقة المتأثرة بالحرارة لدرز القطع صغيرة ، التماس القطع بين 0.1-0.2 مم ، القسم المعدني بعد القطع لا يوجد لديه ظاهرة النتوء والخبث ، وعمومًا لا يحتاج المعالجة الثانوية.

تقدم آلات القطع بليزر الألياف أداءً لا مثيل له في تصنيع المعادن، والقطع بدقة ودقة لتحقيق أفضل النتائج. يمكن أن يحقق القطع بليزر الألياف نتائج عالية الجودة بسرعات أعلى واستهلاك أقل للمواد مقارنة بالأنواع الأخرى من القطع بالليزر.

سلبيات

نظرًا للتشغيل المعقد والنطاق الواسع من استخدامات آلات القطع بليزر الألياف، فإن سعرها باهظ الثمن للغاية.
ستكون لآلات القطع بليزر الألياف ذات الطاقة المنخفضة جودة قطع محدودة عند معالجة المعادن السميكة.
تكلفة الشراء الأولية لمكونات آلة القطع بالليزر الليفي مرتفعة نسبيًا.

على الرغم من هذا وبعض العيوب الأخرى، لا يزال القطع بليزر الألياف يتمتع بمزايا أكبر. في السنوات الأخيرة، ومع تطور تكنولوجيا الليزر وظهور مولدات الليزر عالية الطاقة، بدأ سعر آلات القطع بليزر الألياف في الانخفاض.

Nd: YAG / Nd: YVO آلة القطع بالليزر

يستخدم ليزر Nd: YAG بلورة الإيتريوم المصنوعة من الألومنيوم المشبع بالنيوديميوم (Y3Al5O12). تستخدم ليزر Nd: YVO بلورات الفانادات المشبعة بالنيوديميوم (YVO4) وتعمل بنفس طريقة ليزر Nd: YAG. تعمل أجهزة الليزر Nd: YVO على تحسين استقرار الطاقة عند مقارنتها بأشعة الليزر Nd: YAG ولا تولد قدرًا كبيرًا من الحرارة أثناء القطع.

مبدأ العمل

على غرار ليزر ثاني أكسيد الكربون ، يتم وضع البلورة بين مرآتين - واحدة عاكسة بالكامل والأخرى شبه عاكسة. مصدر ضخ الفوتون هو أنبوب فلاش زينون / كريبتون أو سلسلة من ثنائيات الليزر. في حالة بلورات Nd: YAG / YVO ، يزود مصدر الضخ الفوتونات التي ترفع مستوى طاقة أيونات النيوديميوم. بمجرد إنشاء شعاع من الضوء المتماسك عالي الكثافة بتردد 1064 نانومتر ، يتم توجيهه إلى رأس القطع باستخدام المرايا ويتم تركيزه أخيرًا على نقطة باستخدام عدسة على رأس القطع.

ما هي المواد التي يمكن معالجتها

آلات القطع بالليزر YAG / YVO أقل شيوعًا هذه الأيام بسبب ظهور مولدات ليزر الألياف الأكثر كفاءة ، ولكن لا يزال لديهم تطبيقات محددة لقطع بعض المواد المعدنية. تشمل المواد التي يمكن قطعها باستخدام آلة القطع بالليزر YAG / YVO ما يلي:

الفولاذ المقاوم للصدأ: يمكن أن يقطع الفولاذ المقاوم للصدأ بنتائج مقبولة ، لكن مولدات الليزر الليفي عادة ما تكون أكثر فاعلية لهذه المادة.
الفولاذ الطري: يمكن لمولدات الليزر YAG / YVO قطع الفولاذ الطري ، خاصةً عندما لا تكون مولدات الليزر الليفية متاحة أو غير عملية.
الألمنيوم: يمكن أن يقطع الألمنيوم ، لكنه أقل كفاءة بشكل عام ويقطع بشكل أبطأ من مولد ألياف الليزر.
النحاس: يقطع النحاس ، وخاصة الألواح الرقيقة ، ويستخدم بشكل أساسي في المكونات الكهربائية ، والسباكة ، والتطبيقات الفنية.
النحاس: يمكنه قطع الألواح النحاسية ، لكن مثل النحاس أفضل لقطع المواد الرقيقة ، وغالبًا ما يستخدم لأغراض الديكور والمكونات الكهربائية.
سبائك معينة: يمكنها أيضًا معالجة بعض السبائك المعدنية ، اعتمادًا على تكوينها وسمكها.

مزايا

دقة القطع العالية: تتيح دقة القطع بالليزر YAG / YVO القطع الدقيق لأجزاء صغيرة تصل إلى 1 مم² مع تفاوتات تصل إلى +/- 20 ميكرون.
بالمقارنة مع مولدات ليزر الألياف، تتمتع مولدات الليزر Nd: YAG/YVO بجودة شعاع أفضل وكثافة طاقة أعلى.

القطع بالليزر YAG/YVO يقلل بشكل كبير من تكاليف الإنتاج ويحسن نتائج الجودة بشكل ملحوظ مقارنة بالتقنيات التقليدية مثل قطع الأسلاك ونفث المياه. يمكن تنفيذ الوحدة بسهولة باستخدام CAD/CAM المتكامل ويمكن استيراد الملفات بتنسيق رسومي لتشغيل أكثر ملاءمة.

سلبيات

تكاليف تشغيل عالية: تتطلب مولدات الليزر YAG / YVO صيانة منتظمة ومكلفة وتكاليف تشغيل عالية.
ضعف كفاءة الطاقة: تتميز مولدات الليزر YAG / YVO بكثافة طاقة أعلى من ليزر الألياف ، لكن كفاءة الطاقة تكون في خانة الأرقام الفردية.
هيكل معقد: مزود الطاقة ضخم ويتطلب مسارًا ضوئيًا للعمل.

مع التطور والتطبيق الواسع النطاق لمولدات ليزر الألياف، تم استبدال Nd: YAG/YVO تدريجيًا في مجال قطع المعادن.

لخص

تحظى آلات القطع بالليزر بشعبية كبيرة بين المستخدمين لتعدد استخداماتها. أنواع مختلفة من معدات القطع بالليزر لها مجالات التطبيق الخاصة بها. يعد اختيار الماكينة المناسبة لورشة العمل الخاصة بك أمرًا أساسيًا لزيادة الإنتاجية. تقدم هذه المقالة ثلاثة أنواع من آلات القطع بالليزر ، وتشرح كيفية عملها ، وتناقش مزاياها وعيوبها والمواد التي يمكنها معالجتها. آمل أن توفر لك هذه المعلومات مرجعًا عند شراء آلة القطع بالليزر.
لمعرفة المزيد عن آلات القطع بالليزر ، يمكنك الاتصال بنا في أي وقت. سيقدم مهندسو AccTek Laser حلولاً مثالية وفقًا لتطبيقك المحدد ، وسيزودونك بمعلومات مفصلة عن الأسعار.

معدات الليزر

معلومات الاتصال

احصل على حلول الليزر