يجب أن تكون تقنية قطع الليزر مألوفة للجميع. تقنية قطع الليزر هي طريقة معالجة تستخدم شعاع ليزر عالي الكثافة لقطع المواد بدقة. يستخدم على نطاق واسع في معالجة المواد المعدنية وغير المعدنية. معدات قطع الليزر الأكثر شيوعًا هي آلات قطع الليزر.
تستخدم آلات القطع بالليزر مبدأ القطع للليزر. جوهر قطع الليزر هو شعاع الليزر الناتج عن الليزر عالي الطاقة. من خلال نظام عاكس وعدسة ، وخاصة عدسة تركيز ، تركز الحزمة في بقعة صغيرة جدًا ، عادةً بقطر عشرات من الميكرونات فقط إلى مئات الميكرونات ، وبالتالي تشكل كثافة طاقة عالية جدًا على سطح المادة المصنعة.
في ظل تشعيع الليزر عالي الكثافة ، يسخن سطح المادة بسرعة حتى آلاف الآلاف من الدرجات المئوية ، مما تسبب في ذوبان المادة أو تبخيرها أو تحترقها على الفور. للمواد المعدنية ، قد يكون هناك أيضًا تفاعل أكسدة.
في عملية قطع الليزر ، غالبًا ما تستخدم غازات المساعدة ذات الضغط العالي (مثل الأكسجين أو النيتروجين أو الأرجون أو الهواء المضغوط ، وما إلى ذلك) مجتمعة. من ناحية ، فإنها تساعد في تفجير المواد المنصهرة أو البخارية ، ومن ناحية أخرى ، فإنها تحمي منطقة القطع ، وتقلل من المنطقة المتأثرة بالحرارة ، وتحسن جودة القطع وسرعة.
تتمثل معلمات العملية الرئيسية لقطع الليزر في خفض الطاقة الليزر وعرض الشق وسرعة القطع ومعدل تدفق الغاز. هناك عوامل أخرى ، مثل جودة شعاع الليزر وطول بؤري العدسة و spurcus والفوهة ، لها تأثير كبير على قطع الليزر.
(1) قوة الليزر
بالنسبة لخصائص المواد ، إذا كان الانعكاس السطحي للمادة مرتفعًا ، فحينئذٍ يقوم الليزر بالإشعاع على سطح المادة ، فسيتم عكس المزيد من الطاقة للخلف بدلاً من امتصاص المادة للقطع. لذلك ، من أجل ضمان طاقة كافية للقطع ، يجب زيادة قوة الليزر. وبالمثل ، إذا كانت الموصلية الحرارية للمادة جيدة ، فسيتم إجراء الحرارة الناتجة عن تشعيع الليزر بسرعة داخل المادة ، مما يجعل من الصعب على درجة حرارة منطقة القطع الارتفاع إلى مستوى كافٍ للقطع. في هذه الحالة ، يجب أيضًا زيادة قوة الليزر لتحسين كفاءة القطع. بالإضافة إلى ذلك ، يتطلب قطع المواد ذات نقاط ذوبان عالية أيضًا قدرة أكبر على الليزر وكثافة الطاقة. وذلك لأن المواد ذات نقاط ذوبان عالية تتطلب المزيد من الطاقة لإذابة أو تبخيرها ، وبالتالي تحقيق الغرض من القطع.
(2) سرعة القطع
في ظل ظروف طاقة معينة ، عندما يزداد سمك اللوحة ، تحتاج شعاع الليزر إلى اختراق طبقات المواد الأعمق لإكمال القطع. أظهرت الدراسات أن العلاقة بين سرعة القطع وخشونة السطح ليست علاقة خطية بسيطة ، ولكنها تظهر اتجاه تغيير على شكل حرف U. هذا يعني أنه بالنسبة لمواد سماكة الصفيحة المختلفة وظروف ضغط الغاز المختلفة ، هناك نقطة سرعة القطع المثلى. عند القطع في هذه السرعة ، يمكن تقليل قيمة خشونة سطح القطع ، أي أن القطع هو الأكثر سلاسة. بشكل عام ، كلما زادت سرعة القطع ، زادت الطاقة المطلوبة.
(3) ضغط الغاز (تدفق الغاز)
أثناء عملية القطع الذوبان ، تسخن شعاع الليزر المادة إلى درجة حرارة الانصهار. في هذا الوقت ، يفجر الغاز المعدن السائل لتشكيل شق. يجب أن يكون ضغط الغاز كبيرًا بما يكفي لإزالة المعدن المنصهر بفعالية وضمان استمرارية القطع ووضوح الشق. يرتبط معدل تدفق الغاز أيضًا بنموذج الفوهة. تحتوي نماذج الفوهة المختلفة على تأثيرات مختلفة على خصائص التوزيع والتدفق للغاز ، وبالتالي فإن معدل تدفق الغاز القابل للتطبيق سيكون مختلفًا أيضًا. عند اختيار الفوهة وتحديد معدل تدفق الغاز ، من الضروري مطابقة وتحسين وفقًا لمتطلبات القطع المحددة وخصائص المواد.
(4) جودة الشعاع ، وطول بؤري العدسة و specus
إخراج وضع الشعاع بواسطة الليزر أمر بالغ الأهمية لتأثير القطع. يعتبر الوضع المستعرض الأساسي (TEM {00) وضع الشعاع الأكثر مثالية في القطع بالليزر بسبب قطره الصغير والطاقة المركزة. أظهرت الدراسات التجريبية أن عرض الشق يساوي تقريبًا قطر بقعة الليزر في القطع بمساعدة الأكسجين. يتناسب الحجم الفوري مع الطول البؤري للعدسة التركيز ، أي كلما طال الطول البؤري ، كلما زادت البقعة ؛ أقصر طول البؤرة ، وأصغر البقعة. ومع ذلك ، على الرغم من أن عدسة الطول البؤري القصيرة يمكن أن تحصل على بقعة أصغر ، إلا أن عمقها المحوري تقلل أيضًا وفقًا لذلك. كلما كان العمق البؤري أصغر ، كلما كان متطلبات المسافة أكثر صرامة من سطح الشغل إلى العدسة. لها قيمة defocus تأثير كبير على سرعة القطع وعمق القطع ، ويجب أن تظل دون تغيير أثناء عملية القطع. بشكل عام ، تكون قيمة defocus قيمة سالبة ، أي أن موضع التركيز يتم وضعه في نقطة معينة أسفل سطح لوحة القطع.
(5) فوهة
الفوهة مكون مهم يؤثر على جودة وكفاءة قطع الليزر. يستخدم قطع الليزر عمومًا فوهة محورية (تدفق الهواء والمحور الضوئي متحدة المركز) ، ويجب اختيار قطر مخرج الفوهة وفقًا لسمك اللوحة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن المسافة من الفوهة إلى سطح الشغل لها تأثير كبير على جودة القطع. من أجل ضمان استقرار عملية القطع ، يجب الحفاظ على هذه المسافة ثابتة.
قطع الليزر للمواد الصناعية
(1) قطع الليزر للمواد المعدنية
جميع المواد المعدنية تقريبًا لها انعكاس كبير للضوء بالأشعة تحت الحمراء في درجة حرارة الغرفة. على سبيل المثال ، معدل امتصاص 1 0. ومع ذلك ، عندما تتجاوز كثافة الطاقة الحزمة المركزة ، يمكن أن يبدأ السطح في الذوبان في microseconds. سوف يرتفع معدل امتصاص معظم المعادن المنصهرة بشكل حاد ، عمومًا يصل إلى 60 ٪ ~ 80 ٪. لذلك ، تم استخدام الليزر ثاني أكسيد الكربون بنجاح في العديد من ممارسات قطع المعادن.
لقد تجاوز الحد الأقصى لسمك ألواح الصلب الكربونية التي يمكن قطعها بواسطة أنظمة قطع الليزر الحديثة 2 0 مم. يمكن التحكم في التماس القطع من ألواح الصلب الكربوني في نطاق عرض مرضي عن طريق طريقة القطع ذوبان بمساعدة الأكسجين ، ويمكن أن يكون التماس القطع للألواح الفولاذية الضيقة مثل حوالي 0.1 ملم. قطع الليزر هو طريقة معالجة فعالة لألواح الفولاذ المقاوم للصدأ. يمكنه التحكم في المنطقة المتأثرة بالحرارة داخل نطاق صغير جدًا ، وبالتالي الحفاظ على مقاومة التآكل. يمكن أن تحصل معظم الفولاذ الإنشائي والسبائك على الأدوات على جودة جيدة من خلال قطع الليزر.
لا يمكن قطع سبائك الألومنيوم والألومنيوم مع ذوبان بمساعدة الأكسجين. يجب استخدام آلية قطع ذوبان. يتطلب قطع ليزر الألومنيوم كثافة طاقة عالية جدًا للتغلب على انعكاسها العالي إلى الليزر الطول الموجي 10.6 ميكرومتر. 1. 06 ميكرون من الطول الموجي ، يمكن أن يحسن عوارض الليزر YAG بشكل كبير من جودة القطع وسرعة قطع ليزر الألومنيوم بسبب ارتفاع معدل الامتصاص.
تتمتع سبائك التيتانيوم والتيتانيوم بشكل شائع في صناعة تصنيع الطائرات بتفاعلات كيميائية مكثفة عند استخدام الأكسجين كغاز إضافي ، وسرعة القطع سريعة ، ولكن من السهل تكوين طبقة أكسيد على الحافة المتطورة ، وحتى تسبب تحرفًا مفرطًا.
من الآمن استخدام الغاز الخامل كغاز إضافي لضمان جودة القطع. يمكن أيضًا قطع معظم السبائك القائمة على النيكل مع ذوبان بمساعدة الأكسجين. سبائك النحاس والنحاس لها انعكاس عالية للغاية ولا يمكن قطعها في الأساس باستخدام ليزر ثاني أكسيد الكربون 10.6 ميكرومتر.
(2) قطع الليزر للمواد غير المعدنية
يتم امتصاص شعاع الليزر CO2 CO2 10.6 ميكرومتر بسهولة بواسطة المواد غير المعدنية. تتيح انعكاسها المنخفضة ودرجة حرارة التبخر جميع طاقة الضوء الممتصة تقريبًا للدخول إلى المادة ، وتتسبب على الفور في تشكيل تبخير الثقوب ، مما يدخل دورة فاضلة من عملية القطع. يمكن قطع البلاستيك والمطاط والخشب والمنتجات الورقية والجلد والأقمشة الطبيعية والمواد العضوية الأخرى بالليزر. ومع ذلك ، يجب أن يكون سمك الخشب محدودًا. يقع سمك الألواح الخشبية في حدود 75 ملم ، وسمك اللواتير وألواح رقائق الخشب حوالي 25 مم. بين المواد غير العضوية ، يمكن قطع الكوارتز والسيراميك بالليزر. يجب قطع هذا الأخير بكسر محكم ويجب عدم استخدام الطاقة العالية. الزجاج والحجر عمومًا غير مناسبان لقطع الليزر.
يمكن تخفيض المواد الأخرى التي يصعب معالجتها بالطرق التقليدية ، مثل المواد المركبة والكربيد الأسمنت ، عن طريق الليزر ، ولكن يجب اختيار آليات القطع المعقولة ومعلمات العملية من خلال التجارب.
في التطبيق الفعلي لتكنولوجيا القطع بالليزر ، يعد تحسين كفاءة القطع ، وتحسين جودة القطع وتقليل تكاليف القطع أحد الأشياء التي نحتاج إليها غالبًا.
يمكن تحسين تكنولوجيا قطع الليزر لتحسين كفاءة الإنتاج وخفض الجودة وتقليل التكاليف من الجوانب التالية:
1. مع تقدم تكنولوجيا الليزر ، يمكن أن يؤدي استخدام الليزر ذي الطاقة العالية (مثل 10 ، {3}} وات) إلى زيادة سرعات القطع بشكل كبير ، مع تقليل المناطق المتأثرة بالحرارة والتشوه المادي ، مما يجعل القطع أكثر كفاءة وأفضل ، خاصة لقطع المواد.
2. قم بضبط المعلمات بشكل معقول مثل طاقة الليزر وسرعة القطع ونوع الغاز الإضافي والضغط والمسافة بين الفوهة والمواد ، وإجراء إعدادات مفصلة بناءً على مواد محددة ومتطلبات القطع. ابحث عن مجموعة المعلمة الأمثل من خلال اختبارات متعددة لتحسين كفاءة القطع والجودة.
3. من خلال نظام التركيز التلقائي ، يتم ضبط موضع تركيز الليزر تلقائيًا وفقًا لسمك المواد ونوعها لضمان دقة القطع.
4. تقليل الوقت غير القطع وتحسين كفاءة التشغيل الكلية عن طريق نقل رأس القطع بسرعة إلى نقطة انطلاق القطع التالية.
5. اكتشاف حواف المواد تلقائيًا وزوايا الإمالة ، وضبط مسار القطع تلقائيًا ، وتقليل نفايات المواد ووقت المعالجة المسبقة.
6. استخدم برنامج CNC لمحاكاة القطع ، والتخطيط لأبسط مسار القطع ، وتقليل السكتات الدماغية الفارغة ، وتحسين استخدام المواد وسرعة القطع.
7. الحفاظ بانتظام وخدمة آلة قطع الليزر ، مثل استبدال قطع الغيار ، وتنظيف المكونات البصرية ، ومعدات المعايرة ، وما إلى ذلك ، لضمان تشغيل مستقر على المدى الطويل للمعدات والحفاظ على أداء القطع الأمثل.
8. الحفاظ على بيئة العمل في آلة قطع الليزر نظيفة ، مع درجة حرارة مناسبة والرطوبة المعتدلة لتجنب تأثير الغبار والرطوبة المفرطة على المعدات وتأثير القطع.
9. استخدم المزيد من أنظمة التحكم في CNC والبرامج لتحسين دقة التحكم وسرعة الاستجابة ، ودعم مهام القطع الأكثر تعقيدًا.
10. استمر في الانتباه إلى التطورات الجديدة في تكنولوجيا الليزر ، مثل مصادر الليزر الأكثر كفاءة ، والأنظمة البصرية الأكثر تقدماً ، وخوارزميات البرمجيات الذكية ، وما إلى ذلك ، لتحسين إمكانيات القطع بشكل مستمر.