معلمات العملية للقطع بالليزر

تؤثر العديد من المعلمات على عملية القطع بالليزر، يعتمد بعضها على الأداء الفني لمصدر الليزر بينما يكون البعض الآخر متغيرًا. ينصب التركيز اليوم على معلمات العملية التي تؤثر على الشعاع ونقطة التركيز في القطع بالليزر:

 

مبدأ القطع بالليزر

 

يتضمن القطع بالليزر تركيز ليزر عالي الطاقة-على سطح قطعة العمل لإذابتها أو تبخيرها. بمساعدة غاز القطع، يتم نفخ الخبث المنصهر عندما يمر رأس القطع بسطح قطعة العمل، مما يشكل شقًا يفصل المادة.

 

طاقة ووضع إخراج الليزر

 

1. طاقة مخرجات الليزر

تؤثر طاقة خرج الليزر بشكل مباشر على أداء آلة القطع بالليزر. بشكل عام، مع زيادة سمك اللوحة، تكون هناك حاجة إلى طاقة ليزر أعلى. لقطع نفس المادة بنفس السُمك، تتيح طاقة خرج الليزر الأكبر سرعات قطع أسرع وحواف قطع أكثر سلاسة. ومع ذلك، بمجرد تحديد طاقة الخرج، يجب تحسين سرعة القطع للمادة المحددة والسمك لتحقيق أفضل النتائج. يمكن أن تؤثر السرعات السريعة للغاية والبطيئة للغاية سلبًا على نتائج القطع بالليزر.

 

2. وضع إخراج الليزر

 

يتم تصنيف توزيع جودة شعاع الليزر إلى وضع -مفرد ووضع- متعدد. يحدث الوضع الفردي- عندما تتركز كثافة طاقة الشعاع عند نقطة بؤرية واحدة، بينما يوجد الوضع المتعدد -عندما تظهر نقطتان أو أكثر أقصى كثافة للطاقة. في تطبيقات القطع، تؤثر النقطة المركزة بشكل كبير على جودة القطع. تتميز أجهزة الليزر ذات الوضع الواحد- بنواة من الألياف الدقيقة، وجودة شعاع فائقة مقارنة بأجهزة الليزر ذات الأوضاع المتعددة-، وتوزيع طاقة غاوسي مع كثافة قصوى في المركز. يمثل التمثيل ثلاثي الأبعاد-قمة حادة ومستديرة.

 

تتميز أجهزة الليزر متعددة الأوضاع بنواة من الألياف الأكثر سمكًا، مما يؤدي إلى انخفاض جودة الشعاع مقارنةً بأجهزة الليزر ذات الوضع الواحد-. ويكون توزيع الطاقة أكثر اتساقًا عبر البقعة، مع صورة ثلاثية الأبعاد-تشبه الكوب المقلوب. يشير انحدار الحواف إلى أن توزيع الأوضاع المتعددة أكثر انحدارًا بشكل ملحوظ من توزيع الوضع الفردي-.

 

تتفوق أجهزة الليزر ذات الوضع الواحد- في معالجة الصفائح الرقيقة، بينما تعمل أجهزة الليزر ذات الوضع -المتعددة بشكل أفضل على المواد السميكة. إن المقارنة بين الاثنين ليس لها معنى حيث أنهما يمثلان تكوينات مختلفة من ألياف الليزر-تشبه إلى حد كبير المركبات: سيارات السيدان تناسب الطرق السريعة، بينما تتعامل سيارات الدفع الرباعي مع تضاريس الطرق الوعرة-. ومع ذلك، تستطيع سيارات السيدان اجتياز الجبال، كما تستطيع سيارات الدفع الرباعي التنقلالطرق.ومن ثم، فإن تحديد الوضع-الفردي أو الوضع المتعدد-يعتمد كليًا على متطلبات المعالجة المحددة للمستخدم النهائي-.

 

حجم التركيز وعمق التركيز وموضع التركيز

 

1. حجم التركيز وعمق التركيز

 

في القطع بالليزر، يؤثر موضع التركيز بشكل كبير على نتائج القطع. تتطلب المواد أو السماكات المختلفة مواضع تركيز مناسبة أثناء القطع بالليزر.

 

في القطع بالليزر، يعد حجم النقطة البؤرية وعمق التركيز من العوامل الحاسمة التي تؤثر على جودة القطع وكفاءته. تنتج عدسة التركيز البؤري-القصيرة قطرًا نقطيًا صغيرًا نسبيًا وعمقًا قصيرًا للتركيز، مما يؤدي إلى كثافة طاقة عالية عند نقطة التركيز. وهذا يسهل-قطع المواد الرقيقة بسرعة عالية وبدقة فائقة. وعلى العكس من ذلك، تنتج عدسة التركيز- الطويلة قطرًا أكبر لنقطة التركيز ولكن عمقًا أطول للتركيز. بشرط الحفاظ على كثافة طاقة كافية، فإن هذا التكوين يكون مناسبًا بشكل أفضل لقطع قطع العمل الأكثر سمكًا.

 

2. العلاقة النموذجية بين موضع التركيز وسطح القطع

 

عند قطع الصفائح الرقيقة، يتم وضع التركيز عمومًا على سطح قطعة العمل. بالنسبة للألواح السميكة، يخترق التركيز عادةً حوالي 1/3 إلى 1/4 من سماكة اللوحة، ويتواجد ضمن نطاق إلغاء التركيز السلبي. عند قطع الفولاذ الكربوني، يتم وضع التركيز فوق سطح اللوحة. مع زيادة سمك اللوحة، يتحرك التركيز بعيدًا عن السطح، ويقيم ضمن نطاق إلغاء التركيز الإيجابي.