كعملية أساسية في التصنيع الحديث ، تستخدم تقنية القطع بالليزر شعاع ليزر عالي الكثافة للطاقة لتحقيق معالجة المواد الفعالة. منذ ولادة الليزر في عام 1960 ، تطورت هذه التكنولوجيا باستمرار وأصبحت الحل المفضل لمعالجة كل من المواد المعدنية وغير المعدنية. يحلل ما يلي تقنية القطع بالليزر بشكل شامل من جوانب مثل المبادئ التقنية والمزايا الأساسية والمواد المطبقة وسيناريوهات التطبيق والاتجاهات المستقبلية.

 

المبدأ الأساسي: التأثير التآزري للتأثير الحراري وتدفق الغاز

في القطع بالليزر ، يتم توليد شعاع ليزر عالي الطاقة بواسطة مولد ليزر ثم تركز بواسطة عدسة تركيز في بقعة صغيرة للغاية (عادةً بقطر 0.1 - 0.3 مم) ، مما يولد كثافة طاقة تصل إلى 10 ⁶ - 10⁸ واط / سم مربع. عندما يعمل الشعاع على سطح المادة ، فإن التدفئة الفورية تسبب في ذوبان المادة بسرعة أو تبخيرها أو حرقها. في الوقت نفسه، الغاز عالي الضغط (مثل الأكسجين أو النيتروجين) المتماسك مع الشعاع ينفخ المواد المنصهرة، وتشكيل خياطة قطع ناعمة. يمكن تقسيم هذه العملية إلى أربعة أوضاع وفقا لخصائص المواد:

1. قطع التبخر: يستخدم للمواد غير المعدنية مثل الخشب والبلاستيك.

2. الذوبان القطع: مناسبة للمعادن مثل الفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك الألومنيوم.

3. قطع الأكسدة: يحسن كفاءة قطع الصلب الكربوني من خلال الاحتراق بمساعدة الأكسجين.

4. كسر مسيطر عليه: يستخدم للتقسيم الدقيق للمواد الهشة.

 

المزايا التقنية: إحداث ثورة في أساليب المعالجة التقليدية

1. الدقة العالية والسرعة العالية

يمكن أن تصل دقة تحديد الموقع إلى 0.02 مم ، وعرض خياطة القطع 0.1 - 0.3 مم فقط ، مما يجعلها مناسبة لأجزاء دقة على مستوى الميكرون. يمكن أن تصل سرعة القطع إلى 10 م / دقيقة ، 5 - 10 مرات أسرع من المعالجة الميكانيكية التقليدية.

2. قطع عالية الجودة وتأثير الحرارة المنخفضة

القطع لا يحتوي على شقوق ، وخشنة السطح Ra ≤ 12.5 ميكروم ، مما يقلل من الحاجة إلى المعالجة الثانوية. عرض المنطقة المتأثرة بالحرارة أقل من 0.1 مم ، مما يتجنب تشوه المادة بشكل فعال.

3. المواد التكيف والمرونة

يمكنه معالجة أكثر من 300 نوع من المواد ، بما في ذلك الفولاذ الكربوني ، سبيكة التيتانيوم ، السيراميك ، والمواد المركبة ، ويدعم قطع الرسومات المعقدة دون الحاجة إلى قوالب مصنوعة حسب الطلب.

4. الأتمتة والطاقة - توفير وحماية البيئة

نظام التحكم العددي CNC يتيح أتمتة العملية الكاملة ، وزيادة معدل استخدام المواد بنسبة 15٪ - 20٪ وخفض استهلاك الطاقة بنسبة 40٪ مقارنة بقطع البلازما.

 

المواد المطبقة وتطبيقات الصناعة

تصنيف المواد:

- المواد المعدنية: الفولاذ الكربوني (مع سمك يصل إلى 30 مم) ، الفولاذ المقاوم للصدأ ، سبيكة التيتانيوم (الطيران - الصف) ، ورق النحاس (لصناعة الإلكترونيات).

- المواد غير المعدنية: الأكريليك (لإشارات الإعلان) ، ألياف الكربون (لأجزاء السيارات) ، لوحات PCB (للمكونات الإلكترونية).

 

مجالات التطبيق الأساسية:

1. تصنيع السيارات: أجزاء الصفائح المعدنية للجسم ، أجهزة استشعار الوسائد الهوائية.

2. الطيران: شفرات المحرك، هياكل كابينة سبيكة التيتانيوم.

3. الإلكترونيات والأجهزة الكهربائية: إطارات الهاتف المحمول الوسطى ، لوحات الدوائر المطبوعة المرنة.

4. المعدات الطبية: معالجة دقيقة للأدوات الجراحية وزرع العظام.

 

أنواع المعدات والتكرار التكنولوجي

1. CO₂ آلات القطع بالليزر: مع طول موجة 10.6 ميكرومتر ، مناسبة لقطع المواد المعدنية غير المعدنية والرقيقة.

2. الليزر الألياف: مع كفاءة التحويل الضوئي أكثر من 35٪، الخيار الأول لمعالجة المعادن.

3. معدات الليزر الأشعة فوق البنفسجية: مع طول موجة 355 نانومتر ، تستخدم لقطع رقائق أشباه الموصلات.

 

الاتجاهات المستقبلية: التصنيع الذكي والخضراء

1. ترقية الطاقة: يمكن للمعدات عالية الطاقة فوق 30 كيلوواط أن تكسر قطع لوحات فولاذية سميكة 100 مم.

2. تكامل الذكاء الاصطناعي: خوارزميات التعلم الآلي تحسن مسار القطع ، مما يقلل من استهلاك الطاقة بنسبة 15٪.

3. التكامل متعدد العمليات: معدات القطع - اللحام - العلامة المتكاملة تحسن كفاءة خطوط الإنتاج.

4. ترقية حماية البيئة: يمكن لنظام تنقية الدخان تصفية 99٪ من الجسيمات.

 

باعتباره تكنولوجيا أساسية في عصر الصناعة 4.0 ، سيستمر القطع بالليزر في دفع الابتكار والاختراقات في مجالات مثل التصنيع الدقيق ومعدات الطاقة الجديدة. يمكن للشركات التي تعتمد هذه التكنولوجيا تقصير دورة تطوير المنتج بنسبة 50٪ وخفض التكلفة الشاملة بنسبة 30٪، مما يجعلها خيار استراتيجي لتعزيز القدرة التنافسية.