القطع بالليزر وأنواع القطع الحراري الأخرى

ما هو القطع بالليزر

باستخدام شعاع ليزر عالي الكثافة لتشعيع المادة المراد قطعها، بحيث يتم تسخين المادة بسرعة إلى درجة حرارة التبخر، وتبخر تكوين الثقوب، مع حركة الشعاع على المادة، يتم تشكيل الثقوب بشكل مستمر في فتحة ضيقة العرض (مثل 0.1 مم أو نحو ذلك)، لإكمال قطع المادة.

عملية القطع بالليزر

قطع اللهب

القطع باللهب هو عملية قياسية تستخدم لقطع الفولاذ الطري، باستخدام الأكسجين كغاز القطع. يتم ضغط الأكسجين حتى 6 بار ويتم نفخه في القطع. هناك، يتفاعل المعدن الساخن مع الأكسجين: يبدأ الاحتراق والأكسدة. يطلق التفاعل الكيميائي كمية كبيرة من الطاقة (تصل إلى خمسة أضعاف طاقة الليزر) لمساعدة شعاع الليزر في القطع.

قطع التغويز

يؤدي قطع التغويز إلى تبخير المادة، مما يقلل من تأثير التأثيرات الحرارية على المواد المحيطة. ويمكن تحقيق ذلك عن طريق استخدام ليزر ثاني أكسيد الكربون المستمر لتبخير المواد ذات الحرارة المنخفضة- والامتصاص العالي-مثل الأغشية البلاستيكية الرقيقة والمواد-غير القابلة للانصهار مثل الخشب والورق والرغوة.
تسمح أشعة الليزر النبضية فائقة القصر بتطبيق هذه التقنية على مواد أخرى. تمتص الإلكترونات الحرة الموجودة في المعدن الليزر وتسخن بشكل كبير. ولا يتفاعل نبض الليزر مع الجسيمات المنصهرة والبلازما، فتتسامى المادة مباشرة ولا يوجد وقت لتنتقل الطاقة إلى المادة المحيطة على شكل حرارة. تعمل نبضات البيكو ثانية على استئصال المادة دون أي تأثير حراري مرئي أو ذوبان أو تكوين نتوءات.

قطع ذوبان

القطع المصهور هو عملية قياسية أخرى تستخدم عند قطع المعادن. ويمكن استخدامه أيضًا لقطع المواد الأخرى القابلة للانصهار مثل السيراميك. يتم استخدام النيتروجين أو الأرجون كغاز القطع، ويتم نفخ ضغط الغاز من 2 إلى 20 بار عبر الشق. الأرجون والنيتروجين غازات خاملة، مما يعني أنها لا تتفاعل مع المعدن المنصهر في الشق، ولكن ببساطة تنفخه بعيدًا نحو القاع. وفي الوقت نفسه، تعمل الغازات الخاملة على حماية الحافة المقطوعة من أكسدة الهواء.

قطع الهواء المضغوط
يمكن أيضًا استخدام الهواء المضغوط لقطع الألواح الرقيقة. الهواء المضغوط إلى 5-6 بار يكفي لتفجير المعدن المنصهر في القطع. نظرًا لأن ما يقرب من 80% من الهواء عبارة عن نيتروجين، فإن القطع بالهواء المضغوط هو في الأساس قطع ذوبان.

القطع بالبلازما-المساعدة

إذا تم تحديد المعلمات بشكل صحيح، فستظهر سحابة بلازما في شق القطع المنصهر بمساعدة البلازما. تتكون سحابة البلازما من بخار معدني متأين وغاز قطع متأين. تمتص سحابة البلازما طاقة ليزر ثاني أكسيد الكربون وتحولها إلى قطعة العمل بحيث تقترن المزيد من الطاقة بقطعة العمل وسوف تذوب المادة بشكل أسرع، مما يؤدي إلى سرعة قطع أسرع. ولهذا السبب، تُسمى عملية القطع هذه أيضًا بالقطع بالبلازما عالي السرعة-.
إن سحابة البلازما هي في الواقع شفافة فيما يتعلق بأشعة الليزر ذات الحالة الصلبة-، لذلك لا يمكن إجراء عملية قطع البلازما بمساعدة -القطع إلا باستخدام ليزر ثاني أكسيد الكربون.

خصائص القطع بالليزر

يتميز القطع بالليزر، مقارنة بطرق القطع الحرارية الأخرى، بسرعة القطع السريعة والجودة العالية. تلخيص على وجه التحديد في الجوانب التالية.

(1) جودة القطع الجيدة: بسبب بقعة الليزر الصغيرة، وكثافة الطاقة العالية، وسرعة القطع، وبالتالي فإن القطع بالليزر يمكن أن يحصل على جودة قطع أفضل. ① شق القطع بالليزر ناعم وضيق، وجانبا الشق متوازيان ومتعامدان على السطح، ويمكن أن تصل دقة الأبعاد للأجزاء المقطوعة إلى ± 0.05 مم. ② سطح القطع نظيف وجميل، وخشونة السطح ليست سوى بضع عشرات من الميكرونات، وحتى القطع بالليزر يمكن استخدامه كعملية أخيرة، بدون معالجة ميكانيكية، يمكن استخدام الأجزاء مباشرة. (③ المادة بعد القطع بالليزر، عرض المنطقة المتأثرة بالحرارة صغير جدًا، كما أن أداء المادة بالقرب من الشق لا يتأثر تقريبًا، وتشوه قطعة العمل صغير، ودقة القطع عالية، وهندسة الشق جيدة، وشكل المقطع العرضي للشق - يقدم شكلًا مستطيلًا أكثر انتظامًا.

(2) كفاءة القطع العالية: نظرًا لخصائص نقل الليزر، فإن آلة القطع بالليزر مجهزة عمومًا بعدد من محطات عمل CNC، ويمكن تحقيق عملية القطع بأكملها باستخدام الحاسب الآلي بالكامل. العملية، تحتاج فقط إلى تغيير برنامج CNC، ويمكن تطبيقها على أشكال مختلفة من قطع الأجزاء، كلاهما قطع ثنائي الأبعاد -، ولكن أيضًا لتحقيق قطع ثلاثي الأبعاد-.

(3) سرعة القطع: بقوة 1200 واط للقطع بالليزر للوحة الفولاذ الطري بسمك 2 مم، وسرعة القطع تصل إلى 600 سم/دقيقة؛ قطع لوح راتينج البولي بروبيلين بسمك 5 مم، سرعة القطع تصل إلى 1200 سم/دقيقة. لا تحتاج المواد المستخدمة في القطع بالليزر إلى التثبيت والتثبيت، وذلك لحفظ مشابك الأدوات، ولكن أيضًا لتوفير الوقت الإضافي للمواد العلوية والسفلية.

(4) القطع بدون تلامس: شعلة القطع بالليزر وقطعة العمل بدون تلامس، ولا يوجد تآكل للأداة. معالجة أشكال مختلفة من الأجزاء، لا تحتاج إلى تغيير "الأداة"، تحتاج فقط إلى تغيير معلمات إخراج الليزر. عملية القطع بالليزر منخفضة الضوضاء، منخفضة الاهتزاز، لا تلوث.

(5) قطع مجموعة متنوعة من المواد: مركبات المصفوفة المعدنية والجلود والخشب والألياف. ولكن بالنسبة للمواد المختلفة، نظرًا لخصائصها الفيزيائية الحرارية ومعدلات امتصاص الليزر المختلفة، فإن الأداء