كيف تعمل آلة القطع بالليزر؟

.لماذا يتم استخدام الليزر في القطع?

"الليزر"، اختصار لتضخيم الضوء بالانبعاث المُحفَّز للإشعاع، يُستخدم على نطاق واسع في جميع مناحي الحياة. عند تطبيقه على آلة القطع، يُحقق سرعة عالية، وتلوثًا منخفضًا، ومواد استهلاكية أقل، ومنطقة تأثر حراري صغيرة. في الوقت نفسه، يُمكن أن يصل معدل التحويل الكهروضوئي لآلة القطع بالليزر إلى ضعف معدل آلة القطع بثاني أكسيد الكربون، ويبلغ طول ضوء ليزر الألياف 1070 نانومتر، مما يُتيح له معدل امتصاص أعلى، مما يُعزز كفاءته عند قطع الصفائح المعدنية الرقيقة. تجعل مزايا القطع بالليزر منه تقنية رائدة في قطع المعادن، ويُستخدم على نطاق واسع في صناعات التشغيل والتصنيع، ومن أشهرها قطع الصفائح المعدنية، والقطع في مجال السيارات، وغيرها.

كيف تعمل آلة القطع بالليزر؟

I. مبدأ معالجة الليزر

يُركّز شعاع الليزر على بقعة ضوئية ذات قطر صغير جدًا (قد يكون الحد الأدنى للقطر أقل من 0.1 مم). في رأس القطع بالليزر، يمرّ هذا الشعاع عالي الطاقة عبر عدسة خاصة أو مرآة منحنية، ويرتد في اتجاهات مختلفة، ثم يتجمع أخيرًا على الجسم المعدني المراد قطعه. في مكان القطع برأس القطع بالليزر، يذوب المعدن بسرعة، أو يتبخر، أو يذوب، أو يصل إلى نقطة اشتعال. يتبخر المعدن مُشكّلًا ثقوبًا، ثم يُرشّ تيار هواء عالي السرعة عبر فوهة محورية مع الشعاع. بفضل الضغط القوي لهذا الغاز، يُزال المعدن السائل، مُشكّلًا شقوقًا.

تستخدم آلات القطع بالليزر البصريات والتحكم العددي بالحاسوب (CNC) لتوجيه الشعاع أو المادة، وعادةً ما تستخدم هذه الخطوة نظام التحكم في الحركة لتتبع رمز CNC أو G للنمط الذي سيتم قطعه على المادة، لتحقيق قطع أنماط مختلفة.

II. الطرق الرئيسية لمعالجة الليزر

1) القطع بالصهر بالليزر

قطع الذوبان بالليزر هو استخدام طاقة شعاع الليزر لتسخين وإذابة المادة المعدنية، ثم رش الغاز المضغوط غير المؤكسد (N2، الهواء، وما إلى ذلك) من خلال الفوهة المحورية مع الشعاع، وإزالة المعدن السائل بمساعدة ضغط الغاز القوي لتشكيل خط التماس القطع.

يتم استخدام القطع بالليزر المنصهر بشكل أساسي لقطع المواد غير المؤكسدة أو المعادن التفاعلية مثل الفولاذ المقاوم للصدأ والتيتانيوم والألمنيوم وسبائكها.

2) القطع بالأكسجين بالليزر

يشبه مبدأ القطع بالليزر بالأكسجين القطع بالأكسجين والأسيتيلين. يستخدم الليزر كمصدر تسخين مسبق، والغاز النشط كالأكسجين كغاز قطع. من جهة، يتفاعل الغاز المنبعث مع المعدن، مُولِّدًا حرارة أكسدة عالية، تكفي لإذابة المعدن. من جهة أخرى، تُنفث الأكاسيد والمعادن المنصهرة خارج منطقة التفاعل، مُحدثةً قطعًا في المعدن.

يُستخدم القطع بالليزر بالأكسجين بشكل رئيسي في معالجة المواد المعدنية سهلة الأكسدة، مثل الفولاذ الكربوني. كما يُمكن استخدامه لمعالجة الفولاذ المقاوم للصدأ ومواد أخرى، إلا أن المقطع أسود وخشن، وتكلفته أقل من تكلفة القطع بالغاز الخامل.