ما هي الصناعات التطبيقية لآلة القطع بليزر ثاني أكسيد الكربون؟

القطع بالليزر هي تقنية شائعة تستخدم على نطاق واسع في مختلف الصناعات. منذ السبعينيات، أدى تطور مولدات ليزر ثاني أكسيد الكربون وتكنولوجيا التحكم العددي إلى جعل آلات القطع بليزر ثاني أكسيد الكربون أداة قطع متقدمة جدًا. تُستخدم هذه الآلات في القطع المستقيم والقطع المنحني وصنع الثقوب في الخشب والأكريليك والبلاستيك وحتى المواد المعدنية. بالمقارنة مع معدات القطع الأخرى، فإن آلة القطع بالليزر CO2 لديها العديد من المزايا مثل دقة القطع العالية، وسرعة المعالجة السريعة، والجودة الجيدة للمنتجات النهائية، لذلك تحل محل أدوات القطع الأخرى تدريجيًا وتصبح معدات القطع الأكثر شيوعًا في المجال الصناعي. تقدم هذه المقالة بعض الصناعات التي يتم فيها استخدام آلات القطع بليزر ثاني أكسيد الكربون بشكل شائع. إذا كنت في هذا المجال وترغب في تحسين كفاءة الإنتاج، فإن اختيار القطع بالليزر ثاني أكسيد الكربون يعد حلاً جيدًا.

كيف تعمل آلة القطع بالليزر CO2

قطع ليزر ثاني أكسيد الكربون هو عملية تصنيع غير تقليدية تستخدم ليزر ثاني أكسيد الكربون عالي الطاقة لإجراء التخفيضات المرغوبة. القطع بالليزر CO2 هو عملية معالجة لا تلامس ، وعادة ما تستخدم لقطع وحفر المواد غير المعدنية ، ولكن يمكن أيضًا استخدام مولدات ليزر ثاني أكسيد الكربون عالية الطاقة لقطع المواد المعدنية.

مبدأ عمل آلة القطع بالليزر CO2

مبدأ العمل لآلة القطع بالليزر CO2 هو استخدام خليط غاز ثاني أكسيد الكربون (CO2) كوسيط نشط لتوليد شعاع ليزر عالي الطاقة يمكنه قطع المواد المختلفة. يتم بعد ذلك تركيز شعاع الليزر وتوجيهه إلى قطعة العمل لقطع أو نقش المواد المختلفة. يتضمن مبدأ عمل آلة القطع بالليزر CO2 عدة خطوات رئيسية:

وسط الليزر: جوهر آلة القطع بالليزر CO2 هو وسيط الليزر ، وهو خليط من ثاني أكسيد الكربون (CO2) والنيتروجين (N2) والهيليوم (He). يتم غلق خليط الغاز هذا داخل أنبوب ليزر ، وعادة ما يكون أنبوب زجاجي طويل مع مرايا في كل طرف.
مدخلات الطاقة: يتم تحفيز خليط الغاز عن طريق تطبيق تفريغ عالي الجهد للغاز داخل أنبوب الليزر. يؤين هذا التفريغ ذرات الغاز ، مما ينتج عنه انعكاس سكاني. باختصار ، إنه ينشط الغاز لوضعه في حالة طاقة أعلى.
الانعكاس الإجمالي: عندما يتم إثارة ذرات الغاز ، يتم رفع بعض الإلكترونات إلى مستوى طاقة أعلى. هذه الإلكترونات المثارة في حالة غير مستقرة وتميل إلى العودة إلى مستويات طاقتها الأصلية المنخفضة ، وتطلق الفوتونات (جسيمات الضوء) في هذه العملية. ينتج عن انبعاث الفوتونات هذا انعكاسًا سكانيًا ، حيث يوجد عدد أكبر من الجزيئات في حالات طاقة أعلى منها في حالات الطاقة المنخفضة.
انبعاث الفوتون: عندما تعود الإلكترونات المثارة إلى مستوى طاقة أقل ، فإنها تصدر فوتونات. هذه الفوتونات في شكل ضوء ليزر ، بطول موجي محدد (عادة في نطاق الأشعة تحت الحمراء البعيدة إلى منتصف الأشعة تحت الحمراء ، حوالي 10.6 ميكرون لليزر ثاني أكسيد الكربون).
الرنان البصري: تم تصميم أنبوب الليزر كرنان بصري مع وضع مرآتين في كل طرف. مرآة واحدة عاكسة بالكامل ، والأخرى عاكسة جزئياً. تسمح المرايا الجزئية لجزء من ضوء الليزر المتولد بالهروب كشعاع ليزر.
التكبير: الفوتونات التي يتم إطلاقها أثناء الانعكاس السكاني ترتد ذهابًا وإيابًا بين المرايا ، مما يؤدي باستمرار إلى تحفيز المزيد من جزيئات الغاز المتحمسة لإطلاق المزيد من الفوتونات. ينتج عن هذا تضخيم الطاقة الضوئية ، مما ينتج عنه شعاع ليزر متماسك ومكثف.
تشكيل شعاع الليزر: تسمح المرايا العاكسة جزئيًا لضوء الليزر المضخم بالخروج من أنبوب الليزر على شكل شعاع ليزر مركز عالي الطاقة على شكل شعاع ليزر. تحدد خصائص خليط غاز ثاني أكسيد الكربون الطول الموجي لليزر، والذي يبلغ عادةً حوالي 10.6 ميكرون في طيف الأشعة تحت الحمراء.
تركيز البصريات: يتم توجيه شعاع الليزر من خلال سلسلة من بصريات التركيز ، بما في ذلك العدسات أو المرايا ، لتركيز الطاقة في بقعة صغيرة جدًا. هذه الحزمة المركزة تمكن من قطع المواد بدقة.
تفاعل المادة: عندما يتفاعل شعاع الليزر المركز مع سطح المادة، فإن الطاقة المكثفة تسبب تسخينًا موضعيًا. تتسبب هذه الحرارة في تبخر المادة أو ذوبانها أو إزالتها عن طريق الاجتثاث، اعتمادًا على خصائص المادة ومعلمات الليزر المستخدمة.
عملية القطع: يمكن لشعاع الليزر قطع المادة بشكل فعال عن طريق تحريك المادة أو شعاع الليزر على طول مسار مبرمج. تمتص المادة طاقة الليزر ، مما يؤدي إلى تسخينها بسرعة وإزالتها طبقة تلو الأخرى.
التحكم بالكمبيوتر: يتم التحكم في آلة القطع بليزر ثاني أكسيد الكربون بواسطة الكمبيوتر، والذي يوجه بدقة حركة رأس الليزر ويضبط الطاقة والسرعة والمعلمات الأخرى لليزر. يسمح التحكم بالكمبيوتر هذا بالقطع أو النقش المعقد والدقيق على مجموعة متنوعة من المواد.

خطوات عمل آلة القطع بليزر CO2

آلات القطع بليزر ثاني أكسيد الكربون الحديثة هي آلات CNC تتضمن عدة خطوات أساسية في أداء القطع.

جاهز للتصميم. يتكون التصميم من ملف رقمي يمثل القطع المطلوب بيانياً. تعد هذه واحدة من أهم الخطوات في عملية القطع بالليزر ثاني أكسيد الكربون، حيث أن أي أخطاء هنا سوف تنعكس على شكل القطع النهائي. يمكنك استخدام مجموعة متنوعة من برامج القطع بالليزر المجانية والمدفوعة لإعداد التصميمات (CAD) وتحويل التصميمات إلى G-code (CAM) والتفاعل مع أداة القطع بالليزر.
ضبط المعلمات. يمكن استخدام آلات القطع بليزر ثاني أكسيد الكربون لقطع مواد مختلفة مثل الخشب ، والورق ، والبلاستيك ، والأكريليك ، والمعادن ، وما إلى ذلك. المفتاح لأداء كل مهمة قطع بنجاح هو تحديد معلمات الليزر المثلى وفقًا لنوع المادة. يمكن أن تساعد اختبارات القطع بجزء من المادة في العثور على معلمات الليزر المثلى لتحقيق أفضل النتائج للتطبيق المطلوب.
تحضير الشغل. بمجرد إجراء الاختبارات وتحديد المعلمات المثلى للمادة المطلوبة ، تكون قطعة العمل جاهزة للقطع بالليزر.
نفذ الخفض. بمجرد تحضير قطعة العمل ، يمكنك وضعها على الطاولة وإجراء عملية القطع. على الرغم من أن القطع بالليزر CO2 هو عملية قطع آلية ، إلا أنه يوصى بشدة بمراقبة عملية القطع لتجنب الحوادث.

مزايا آلة القطع بليزر CO2

تقدم آلة القطع بالليزر CO2 العديد من المزايا التي تجعلها خيارًا شائعًا لمجموعة متنوعة من تطبيقات القطع والنقش. فيما يلي بعض المزايا الرئيسية لاستخدام آلة القطع بالليزر CO2:

تعدد الاستخدامات: يمكن لآلة القطع بالليزر ثاني أكسيد الكربون قطع مجموعة واسعة من المواد بما في ذلك المعادن (الحديدية وغير الحديدية)، والبلاستيك، والأكريليك، والخشب، والمنسوجات، والجلود، والورق، والزجاج، والمزيد. يسمح هذا التنوع بتطبيقات القطع المتنوعة في مختلف الصناعات.
الدقة والدقة: يمكن لمولدات ليزر ثاني أكسيد الكربون إنتاج شعاع ضيق شديد التركيز، مما يؤدي إلى مستوى عالٍ من الدقة والدقة في القطع. هذه الدقة تجعلها مثالية للتصميمات المعقدة والمفصلة والمنحوتات الدقيقة والأعمال الدقيقة.
عرض الشق الضيق: قطر شعاع الليزر المركّز صغير جدًا ، مما يؤدي إلى عرض قطع ضيق (عرض الشق). هذا يقلل من فقد المواد ويزيد من استخدام المواد ، ويوفر المواد بشكل فعال ، خاصة عند قطع المواد باهظة الثمن أو القيمة.
القطع بدون تلامس: القطع بالليزر CO2 هو عملية لا تلامس. لا يتلامس شعاع الليزر فعليًا مع المادة التي يتم قطعها ، مما يقلل من مخاطر التلف والتلوث. هذا مفيد بشكل خاص للمواد الحساسة أو تلك ذات الأسطح الحساسة.
عدم تآكل الأدوات: على عكس طرق القطع الميكانيكية التقليدية ، لا تحتوي آلات القطع بليزر ثاني أكسيد الكربون على أدوات مادية يمكن أن تبلى بمرور الوقت. هذا يقلل من تكاليف الصيانة ووقت التوقف عن العمل المرتبط بتغييرات الأداة.
السرعة والكفاءة: قطع ليزر ثاني أكسيد الكربون عملية سريعة ، ويمكن تعديل السرعة لتحقيق التوازن بين جودة القطع والإنتاجية. يمكنها تحقيق سرعات قطع عالية مع الحفاظ على جودة الحافة الجيدة ، وهو أمر مفيد بشكل خاص لعمليات التصنيع ذات الحجم الكبير.
المنطقة المتأثرة بالحرارة الدنيا (HAZ): تولد مولدات ليزر ثاني أكسيد الكربون مصدرًا مركزًا ومتحكمًا فيه للحرارة مع الحد الأدنى من نقل الحرارة إلى المنطقة المحيطة. وينتج عن ذلك منطقة أصغر متأثرة بالحرارة (HAZ) في المادة التي يتم قطعها، مما يقلل من خطر التزييف أو التشوه أو إتلاف المناطق المجاورة.
عمليات القطع والحواف النظيفة: ينتج عن القطع بالليزر CO2 عادةً حواف نظيفة وناعمة تتطلب الحد الأدنى من التشطيب الإضافي أو لا تتطلب أي تشطيب إضافي. هذا يوفر الوقت والموارد في خطوات ما بعد المعالجة مثل إزالة الحواف أو الطحن مقارنة بأساليب القطع التقليدية.
أشكال وتصميمات معقدة: يمكن لقواطع ليزر ثاني أكسيد الكربون قص الأشكال المعقدة التي قد تكون صعبة أو مستحيلة باستخدام طرق القطع التقليدية. هذا مفيد بشكل خاص للتطبيقات الفنية والزخرفية.
مرونة التصميم: تسمح الدقة والتنوع في القطع بالليزر CO2 بالتصميمات المعقدة ، مما يسمح بإجراء تعديلات سريعة وتغييرات في التصميم دون تغيير الأدوات. هذا يجعلها مثالية للتخصيص والإنتاج على نطاق صغير.
صديقة للبيئة: تنتج آلات القطع بليزر ثاني أكسيد الكربون الحد الأدنى من النفايات حيث تتبخر المواد المقطوعة أو تذوب. هذا يقلل من النفايات والأثر البيئي مقارنة ببعض طرق القطع الأخرى.
الأتمتة والتحكم الدقيق: يمكن دمج آلات القطع بليزر ثاني أكسيد الكربون بسهولة في عمليات التصنيع الآلية. تسمح أدوات التحكم في الكمبيوتر بإنتاج متسق وعالي السرعة مع السماح بإجراء تعديلات سهلة على التصميم.

ما هي الصناعات التي يمكن استخدام آلات القطع بالليزر CO2 فيها

يتم استخدام آلة القطع بليزر ثاني أكسيد الكربون في معظم الصناعات الحديثة لأنها توفر طريقة قطع منخفضة التكلفة وعالية السرعة وعالية الدقة. بعض الصناعات الشائعة التي تستخدم آلات القطع بالليزر ثاني أكسيد الكربون مذكورة أدناه.

صناعة الآلات الموسيقية . يجب أن يتم تصنيع الأدوات بدقة عالية لتحقيق المستوى العالي من جودة الصوت الذي يطلبه المحترفون. يعد القطع بليزر ثاني أكسيد الكربون طريقة مثالية لمعالجة الأبعاد الدقيقة. الخشب مادة شائعة الاستخدام في الآلات الموسيقية. يمكن استخدام آلات القطع بالليزر ثاني أكسيد الكربون لقطع الألواح الأساسية التي تشكل الآلات الموسيقية مثل القيثارات والكمان ويمكنها أيضًا نقش أنماط فنية على سطح الآلات الموسيقية الجاهزة لزيادة الجماليات وعناصر النمط المختلفة للآلة الموسيقية.
صناعة الأثاث. يمكن لآلة القطع بالليزر CO2 قطع الألواح الخشبية بكفاءة لتجميع الأثاث. يمكنك أيضًا إنشاء عناصر أثاث مثل الأبواب والطاولات والكراسي باستخدام أداة القطع بالليزر ثاني أكسيد الكربون.
صناعة الملابس . يمكن لآلة القطع بليزر CO2 قطع القماش بدقة عالية دون الاتصال بالمادة، مما يضمن أن القماش لا يحتوي على نتوءات أو سحجات أثناء المعالجة. وهذا يعطيها ميزة كبيرة في قطع القماش. يمكن لآلة القطع بليزر CO2 قطع مواد النسيج المفردة أو متعددة الطبقات بشكل فعال، وسوف يتم إكمال عملك بشكل أسرع.
مجال الدعاية. يعد استخدام آلات القطع بالليزر ثاني أكسيد الكربون في صناعة الإعلان أمرًا شائعًا جدًا. في صناعة الإعلان، تعد مادة الأكريليك واحدة من المواد الخام الأكثر استخدامًا على نطاق واسع. تكون مقاطع الأكريليك المقطوعة باستخدام شعاع ليزر ثاني أكسيد الكربون ناعمة ومصقولة، لذا لا يلزم إجراء المزيد من المعالجة. إذا كنت تنقش نصًا أو رسومات على الأكريليك، فيمكنك الحصول على تشطيبات غير لامعة ومتجمدة. وهذا يجعلها تبدو مميزة للغاية.
صناعة الإنتاج النموذجي. تستخدم آلات القطع بالليزر CO2 على نطاق واسع في الشركات التي تصنع النماذج المعمارية. غالبًا ما يحتاجون إلى قطع الأشكال المعقدة في مواد صفائح رقيقة. تستخدم معظم الطرز ألواح الأكريليك ، والتي يتم تقطيعها جيدًا باستخدام معدات القطع بالليزر CO2.
صناعة تجهيز الجلود. يمكن لآلة القطع بليزر ثاني أكسيد الكربون قطع ونقش الأنماط على الجلود المستخدمة في صناعة الحقائب والأحزمة والأحذية والمزيد. تعمل تقنية آلة القطع بالليزر على تقليل احتمالية تشوه المواد أثناء معالجة الجلد، مما يؤدي إلى حواف مقطوعة مثالية.
صناعة الفن. من الشائع للمبتدئين وحتى المحترفين استخدام قاطع ليزر ثاني أكسيد الكربون لقطع الخشب للتجميع ونقش الهدايا ونحت الأنماط المعقدة في قطعة من الخشب. أو استخدم قاطع ليزر ثاني أكسيد الكربون لقطع الأكريليك لإنشاء بعض الأعمال الفنية المذهلة.

بالإضافة إلى الصناعات المذكورة أعلاه، يتم استخدام آلات القطع بليزر ثاني أكسيد الكربون أيضًا في صناعة الطباعة والتغليف، وصناعة إنتاج ألعاب الأطفال، وصناعة إنتاج الأمتعة، وصناعة إنتاج الستائر، ومجالات التطبيق الأخرى.

ما الذي يجب الانتباه إليه عند استخدام آلة القطع بالليزر CO2

من المهم جدًا ضمان السلامة والتشغيل الجيد للآلة أثناء استخدام آلة القطع بالليزر CO2. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تضمن الصيانة المناسبة دقة تشغيل الماكينة وإطالة عمرها التشغيلي. فيما يلي بعض إرشادات التشغيل المصممة لمساعدتك على استخدام الجهاز بشكل أفضل.

مواصفات السلامة لآلات القطع بليزر CO2

قبل استخدام آلة القطع بليزر CO2 ، يجب على المشغل قراءة دليل المستخدم أولاً لفهم كيفية تشغيل الماكينة بأمان.
تأكد من أن هناك من يراقب أثناء القطع والنحت. السلامة مهمة جدًا، وغالبًا ما تستخدم آلات القطع بالليزر ثاني أكسيد الكربون لقطع الخشب والأكريليك، وهذه المواد قابلة للاشتعال جدًا. لذلك، عندما تقوم آلة القطع بالليزر CO2 بالقطع والنقش، يجب التأكد من أن الموظفين يراقبون الآلة. بمجرد حدوث موقف غير متوقع أثناء تشغيل الجهاز، فمن الضروري إيقاف تشغيل الطاقة على الفور، مما يسمح لك بتجنب الخسائر.
قبل أن تعمل آلة القطع بالليزر ، يجب ملء أنبوب الليزر بماء متداول. تؤثر جودة ودرجة حرارة المياه المتداولة بشكل مباشر على عمر خدمة أنبوب الليزر. يوصى باستخدام الماء النقي والحفاظ على درجة حرارة الماء أقل من 35 درجة
يجب ارتداء نظارات السلامة بالليزر عند تشغيل آلة القطع بالليزر CO2. هذه العدسات ملونة لامتصاص ضوء الليزر ومنعها من إتلاف عيون المشغل.

الصيانة الروتينية لآلة تنظيف ليزر ثاني أكسيد الكربون

تنظيف العدسات بالليزر. بعد أن يتم القطع بجهاز الليزر لمدة 8 ساعات يوميا، من الضروري فحص العدسة وتنظيفها إذا لزم الأمر. وتقع البصريات مباشرة فوق شعاع الليزر، مما يعني أنها تتعرض للكثير من الغبار والدخان والحطام. إذا كانت العدسة متسخة، فسيتم تقليل سرعة القطع لآلة الليزر، وحتى القطع سيكون غير متساوٍ أو الصورة المحفورة ستكون غير واضحة. إذا لم يتم تنظيفها لفترة طويلة، فقد تؤدي الأوساخ إلى تلف العدسة بشكل دائم. ولذلك فإن تنظيف العدسات مهم جداً.
نظف مروحة قاطع الليزر. عندما تقوم الآلات بقص وحفر الأكريليك ، ويمول ، والخشب ، فإنه لا مفر من توليد الأبخرة والغبار والحطام. وبالتالي ، فإن الصيانة الدورية لوحدة المروحة ضرورية لأن أي تراكم سيعوق وظيفتها (ما لم يتم تركيب مرشح دخان). للقيام بذلك: افصل المروحة عن مصدر الطاقة ، وقم بإزالة خرطوم الشفط ، وقم بتنظيف مروحة دولاب الدفع والأنبوب بفرشاة ناعمة.
انتبه إلى تبريد أنبوب الليزر. إذا كانت آلة القطع بالليزر الخاصة بك تستخدم خزان مياه للتبريد ، فالرجاء الانتباه إلى تنظيف خزان المياه بانتظام. الطريقة المحددة: أولاً ، قم بإيقاف تشغيل الطاقة ، وإزالة أنبوب مدخل المياه ، والسماح لأنبوب الليزر بالدخول تلقائيًا إلى خزان المياه ، وفتح خزان المياه ، وضخ المياه لإزالة الأوساخ الموجودة على مضخة المياه. قم بتنظيف خزان المياه ، واستبدل المياه المتداولة ، وأعد مضخة المياه إلى خزان المياه ، وأدخل أنبوب التوصيل في مدخل المياه لمضخة المياه ، وقم بترتيب الوصلات. استخدم طاقة المضخة وحدها وقم بتشغيلها لمدة 2 إلى 3 دقائق (أنبوب الليزر مملوء بالماء المتداول). إذا كنت تستخدم مبردًا لتبريد أنبوب الليزر ، فستحتاج إلى مراقبة أداء المبرد ومراقبة مؤشر درجة الحرارة على شاشة المبرد. كل بضعة أسابيع ، ابحث عن الفلتر في المبرد وقم بإزالة أي نفايات متراكمة. تحقق من تلوث المياه واستبدلها حسب الضرورة.

لخص

ماكينات القطع بالليزر CO2 أثبتت نجاحها في العديد من التطبيقات الصناعية وهي أداة ميسورة التكلفة وسهلة التشغيل. سواء كنت من الهواة أو الشركات المصنعة للمنتج، يمكنك استخدام آلات القطع بليزر ثاني أكسيد الكربون لقطع ونقش المواد المختلفة لمعالجة قطع العمل النهائية التي تلبي احتياجاتك. كل ما عليك فعله هو رسم التصميم الخاص بك في برنامج CAD وسيقوم الليزر بتقطيعه بأعلى دقة وتفصيل. اتصل بنا، و AccTek Laser سيوصي مندوب المبيعات بآلة القطع بالليزر CO2 المناسبة لك بناءً على طلبك لمساعدتك على تحسين إنتاجية ورشة العمل.

معدات الليزر

معلومات الاتصال

احصل على حلول الليزر