طرق القطع المختلفة لآلة القطع بالليزر.

القطع بالليزر هو طريقة معالجة لا تلامس مع طاقة عالية وقدرة جيدة على التحكم في الكثافة. يركز شعاع الليزر على تشكيل بقعة ضوئية ذات كثافة طاقة عالية ، والتي لها العديد من الخصائص عند تطبيقها على القطع. توجد بشكل أساسي أربع طرق قطع مختلفة للقطع بالليزر من أجل التعامل مع المواقف المختلفة.

آلة القطع بالليزر ذات طاولة المكوك	آلة القطع بالليزر ذات طاولة واحدة	آلة قطع الأنابيب بالليزر

قطع الانصهار

في عملية الصهر والقطع بالليزر ، يتم صهر قطعة العمل جزئيًا ويتم رش المادة المنصهرة بمساعدة تدفق الهواء. نظرًا لأن نقل المادة يحدث فقط في حالتها السائلة ، فإن العملية تسمى الصهر والقطع بالليزر.

يتم مطابقة شعاع الليزر بغاز قطع خامل عالي النقاء لدفع المواد المنصهرة بعيدًا عن الشق ، والغاز نفسه لا يشارك في القطع. يمكن للقطع الصهر بالليزر الحصول على سرعة قطع أعلى من القطع بالتغويز. عادة ما تكون الطاقة المطلوبة للتغويز أعلى من الطاقة المطلوبة لصهر المادة. في الصهر والقطع بالليزر ، يتم امتصاص شعاع الليزر جزئيًا فقط. تزداد سرعة القطع القصوى مع زيادة طاقة الليزر ، وتنخفض بشكل عكسي تقريبًا مع زيادة سماكة الصفيحة وزيادة درجة حرارة انصهار المادة. في حالة وجود طاقة ليزر معينة ، يكون العامل المحدد هو ضغط الهواء عند الشق والتوصيل الحراري للمادة. يمكن للصهر والقطع بالليزر الحصول على شقوق خالية من الأكسدة لمواد الحديد ومعادن التيتانيوم. تتراوح كثافة طاقة الليزر التي تنتج الذوبان وليس التغويز بين 104 وات / سم 2-105 واط / سم 2 للمواد الفولاذية.

قطع مبخر

في عملية القطع بالتغويز بالليزر ، تكون سرعة ارتفاع درجة حرارة سطح المادة إلى درجة حرارة نقطة الغليان سريعة جدًا بحيث تكون كافية لتجنب الذوبان الناجم عن التوصيل الحراري ، لذلك يتبخر جزء من المادة إلى بخار ويختفي ، وجزء من يتم رش المادة من قاع الشق بواسطة غاز مساعد يندفع التدفق بعيدًا. في هذه الحالة ، يلزم وجود طاقة ليزر عالية جدًا.

من أجل منع بخار المواد من التكثف على جدار الشق ، يجب ألا يتجاوز سمك المادة قطر شعاع الليزر بشكل كبير. لذلك فإن هذه العملية مناسبة فقط للتطبيقات التي يجب فيها تجنب إزالة المواد المنصهرة. تستخدم هذه المعالجة في الواقع فقط في المناطق التي تكون فيها السبائك القائمة على الحديد صغيرة جدًا.

لا يمكن استخدام هذه العملية لمواد مثل الخشب وبعض أنواع السيراميك التي ليست في حالة منصهرة وبالتالي من غير المحتمل أن تسمح لبخار المادة بالتكثف. بالإضافة إلى ذلك ، تتطلب هذه المواد عادةً قطعًا أكثر سمكًا. في قطع التغويز بالليزر ، يعتمد تركيز الحزمة الأمثل على سمك المادة وجودة الحزمة. قوة الليزر وحرارة التبخر لها تأثير معين فقط على موضع التركيز الأمثل. في حالة سماكة معينة للورقة ، فإن سرعة القطع القصوى تتناسب عكسياً مع درجة حرارة تبخير المادة. كثافة طاقة الليزر المطلوبة أكبر من 108 واط / سم 2 وتعتمد على المادة وعمق القطع وموضع تركيز الحزمة. في حالة سماكة صفيحة معينة ، بافتراض وجود طاقة ليزر كافية ، فإن سرعة القطع القصوى تكون محدودة بسبب سرعة نفاث الغاز.

قطع الكسر المتحكم فيه

بالنسبة للمواد الهشة التي تتلف بسهولة بالحرارة ، يتم إجراء القطع عالي السرعة والقابل للتحكم عن طريق تسخين شعاع الليزر ، وهو ما يسمى قطع الكسر المتحكم فيه. المحتوى الرئيسي لعملية القطع هذه هو: يقوم شعاع الليزر بتسخين مساحة صغيرة من المادة الهشة ، مما يتسبب في تدرج حراري كبير وتشوه ميكانيكي شديد في هذه المنطقة ، مما يؤدي إلى تكوين تشققات في المادة. طالما يتم الحفاظ على تدرج تسخين منتظم ، يمكن لشعاع الليزر توجيه الشقوق في أي اتجاه مرغوب.

قطع ذوبان الأكسدة (القطع باللهب بالليزر)

يستخدم الصهر والقطع بشكل عام غاز خامل. إذا تم استبداله بالأكسجين أو الغازات النشطة الأخرى ، يتم إشعال المادة تحت إشعاع شعاع الليزر ، ويحدث تفاعل كيميائي شرس مع الأكسجين لتوليد مصدر حرارة آخر لزيادة تسخين المادة ، وهو ما يسمى الذوبان والقطع التأكسدي.

نتيجة لهذا التأثير ، بالنسبة للصلب الإنشائي بنفس السماكة ، فإن معدل القطع الذي يمكن الحصول عليه بهذه الطريقة أعلى من معدل القطع الذائب. من ناحية أخرى ، قد يكون لهذه الطريقة جودة قطع أسوأ مقارنة بقطع الانصهار. في الواقع ، سوف ينتج شقوقًا أوسع ، وخشونة واضحة ، وزيادة المنطقة المتأثرة بالحرارة ، وجودة حافة أسوأ. قطع اللهب بالليزر ليس جيدًا عند العلاقات العامةمشاهدة النماذج الدقيقة والزوايا الحادة (هناك خطر حرق الزوايا الحادة). يمكن استخدام الليزر النبضي للحد من التأثير الحراري ، وتحدد قوة الليزر سرعة القطع. في حالة وجود طاقة ليزر معينة ، يكون العامل المحدد هو إمداد الأكسجين والتوصيل الحراري للمادة.