قطع الصفائح المعدنية بالليزر: التقنيات والرؤى

عادةً ما يستخدم التصنيع الصناعي عمليات تصنيع طرحية لتصنيع المنتجات. يُعدّ قطع الصفائح المعدنية بالليزر، وهو خطوة إنتاجية حاسمة، مثالًا رئيسيًا على هذه العملية. تُركّز العملية شعاع الليزر على سطح المادة، ثم يُحفّز على الاحتراق أو التبخير أو الذوبان للحصول على النتيجة المرجوة.

لأن القطع بالليزر تقنية دقيقة، فهو يُبسط عملية تصنيع المكونات المعقدة. Yonglihao Machinery تقدم لكم جودة عالية. خدمات قطع المعادن بالليزر.استمر في القراءة لمعرفة المزيد عن قطع الصفائح المعدنية بالليزر.

ما هو قطع الصفائح المعدنية بالليزر؟

يُعد تصنيع الصفائح المعدنية من أكثر عمليات التصنيع الصناعي شيوعًا. ونتيجةً لذلك، يُعدّ قطع الصفائح المعدنية بالليزر من أكثر الطرق شيوعًا. يستخدم القطع بالليزر شعاعًا ضوئيًا عالي الطاقة (ليزر) لقطع الصفائح المعدنية المسطحة والرفيعة. تُدار العملية باستخدام البصريات وتقنية التحكم الرقمي بالحاسوب (CNC). وهذا ما يُفسر دقة القطع بالليزر العالية.

تاريخ قطع الصفائح المعدنية بالليزر

تقنية القطع بالليزر موجودة منذ أكثر من 60 عامًا. تعود أولى محاولات قطع الصفائح المعدنية إلى عام 1960. وبحلول عام 1964، استُخدمت ليزرات ثاني أكسيد الكربون في عمليات دقيقة مثل لحام نوابض الساعة. يتميز القطع بالليزر بمزايا الأتمتة والدقة العالية مقارنةً بطرق القطع الأخرى، مما يجعله شائعًا في عمليات التصنيع الدقيقة والإنتاج الضخم.

صُنعت ليزرات الألياف في ستينيات القرن الماضي، لكنها لم تُطرح تجاريًا إلا في أواخر الثمانينيات. تُعرف التسعينيات بالعصر الذهبي لتكنولوجيا الليزر، إذ شهدت طرح أنواع مختلفة من الليزرات عالية الطاقة، مثل ليزرات الحالة الصلبة، مما عزز الكفاءة والإنتاجية بشكل كبير. وبحلول أوائل القرن الحادي والعشرين، أصبحت خدمات القطع بالليزر تقنية تصنيع مقبولة على نطاق واسع في العديد من الصناعات، بما في ذلك صناعة السيارات والفضاء.

أنواع الليزر المستخدمة في قطع الصفائح المعدنية

هناك ثلاثة أنواع من الليزر تُستخدم لقطع المواد في التصنيع الصناعي. يتميز كل قاطع ليزر بخصائص فريدة تميزه عن غيره. إليكم لمحة شاملة عن الأنواع الثلاثة من قاطعات الليزر.

ليزر الألياف

تُعد معدات القطع بليزر الألياف من أقوى أدوات القطع الدقيقة. وهي ليزرات الحالة الصلبة التي تستخدم ليزرات البذرة لتكبير الشعاع عبر ألياف زجاجية محددة. وهي فعالة في قطع المعادن والسبائك واللافلزات مثل الزجاج والبلاستيك والخشب. بالإضافة إلى عمليات القطع البسيطة، فهي مناسبة لنقش المعادن والتلدين.

تتميز ليزرات الألياف بمساحة أكبر من أنواع الليزر الأخرى نظرًا لقوتها العالية. كما تتميز بعمر خدمة طويل يصل إلى 25,000 ساعة على الأقل، ما يعني أنها تتطلب صيانة أقل. كما أنها تُنتج بعضًا من أكثر الحزم متانة وقوة. ومع ذلك، فهي الأنسب لقطع المواد التي يقل سمكها عن 20 مم.

ليزر ثاني أكسيد الكربون

تُولّد ليزرات ثاني أكسيد الكربون أشعة ضوئية بتمرير الكهرباء عبر أنبوب يحتوي على خليط غازي. يتكون هذا الخليط بشكل أساسي من ثاني أكسيد الكربون والغازات النبيلة. يُعدّ الهيليوم والنيتروجين، على وجه الخصوص، أكثر الغازات استخدامًا في الليزر.

ومع ذلك، فهي أقل قوة من ليزرات الألياف. أجهزة ليزر ثاني أكسيد الكربون قادرة فقط على قطع المواد غير المعدنية مثل الخشب والأكريليك والبلاستيك. في بعض الحالات، يمكن استخدامها أيضًا لقطع الصفائح المعدنية بالليزر، مثل صفائح الألومنيوم الرقيقة وغيرها من المعادن غير الحديدية.

ليزر الكريستال

تتوفر قواطع ليزر الكريستال بنوعين: بلورات Nd: YAG (عقيق ألومنيوم إيتريوم مضاف إليه نيوديميوم) وبلورات Me: YVO (أورثو فانادات إيتريوم مضاف إليه نيوديميوم، YVO4). كلا النوعين من آلات القطع فائقة القوة. إلا أن سعرهما مرتفع نسبيًا، وعمرهما الافتراضي نصف عمر ليزر الألياف (من 8000 إلى 15000 ساعة). وتقطع هذه الآلات المعادن المطلية وغير المطلية، واللافلزية، والبوليمرات. كما يمكن لقطع ليزر الكريستال قطع السيراميك في ظروف معينة.

ثلاث عمليات لقطع الصفائح المعدنية بالليزر

قطع الصفائح المعدنية بالليزر هو عملية حرارية تستخدم شعاع الليزر لقطع أجزاء من الصفائح المعدنية. هناك ثلاث طرق رئيسية لقطع الصفائح المعدنية.

القطع باندماج شعاع الليزر

يستخدم القطع بالاندماج غاز قطع خامل، غالبًا ما يكون نيتروجينًا أو أرجونًا، لدفع المادة المنصهرة من شعلة القطع. يمنع استخدام الغاز الخامل الأكسدة عند حافة القطع دون التأثير على العملية. هذا الإجراء مناسب للصفائح المسطحة والرقيقة، وكذلك للمواد التي يجب أن تستوفي معايير بصرية عالية مع الحد الأدنى من المعالجة اللاحقة.

قطع اللهب بشعاع الليزر

تُطرد المادة المنصهرة باستخدام غاز الأكسجين أثناء القطع بلهب شعاع الليزر. يُحدث هذا تفاعلًا طاردًا للحرارة، مما يزيد من إجمالي الطاقة المُدخلة للعملية. تُناسب هذه الطريقة قطع الفولاذ الطري وغيره من الصفائح المعدنية، بالإضافة إلى المواد القابلة للانصهار مثل السيراميك.

قطع التسامي بشعاع الليزر

يستخدم هذا النوع من القطع بالليزر الليزر لتبخير أجزاء المادة الأقل ذوبانًا. وكما هو الحال في القطع بالاندماج، تُستخدم غازات خاملة مثل النيتروجين والهيليوم والأرجون كغازات قطع لضمان خلو حواف القطع من المؤكسدات. ورغم بطئه، يُنتج حوافًا عالية الجودة لقطع دقيق.

مزايا قطع الصفائح المعدنية بالليزر

وفيما يلي خمس فوائد مهمة لهذا النهج الإنتاجي:

قطع عالية الدقة

يستخدم القطع بالليزر شعاعًا ضوئيًا لقطع المعادن بدقة متناهية. يُذيب الليزر المواد ويُبخّرها بدقة وإتقان أكبر من العديد من عمليات القطع التقليدية. تتراوح تفاوتات بعض معدات القطع بالقالب بين 1 و3 مم، بينما قد تصل دقة القطع بالليزر إلى 0.003 مم.

استخدام الأوراق المالية المرتفعة

تتيح ماكينات القطع بالليزر الاستفادة من نسبة كبيرة من مواد التصنيع. ولا تترك هذه العملية أي مجال للهدر، إذ تُحسّن الآلة من كمية الأجزاء القابلة للاستخدام على الصفائح المعدنية. ونتيجةً لذلك، لا داعي للقلق بشأن إضافة مواد زائدة. يمكنك شراء الكمية المناسبة والتأكد من أنها ستكون كافية.

تنوع كبير في القطع

تتميز عمليات القطع بالليزر بمرونتها وتنوعها الكبيرين. فآلة قطع ليزر واحدة تُناسب مجموعة متنوعة من مهام القطع، مثل القطع البسيطة، والقطع المعقدة ذات التفاصيل الدقيقة، والعلامات، والحفر، والنقوش. ونتيجةً لذلك، لا يُطلب من المصنّعين استبدال الأدوات بانتظام أثناء العملية.

انخفاض استخدام الطاقة

على عكس بعض معدات القطع الأخرى، لا تتطلب قواطع الليزر تحريك أجزاء منفصلة من الجهاز. هذا يُمكّنها من تقطيع قطع المواد بكفاءة دون استهلاك طاقة كبيرة. في حين تعمل قواطع الليزر بطاقة 10 كيلوواط، إلا أن معظم العمليات الأخرى قد تتطلب ما يصل إلى خمسة أضعاف هذه الطاقة.

ضرر قليل أو لا ضرر على الإطلاق

ربما تعتقد أن تعريض المواد للحرارة أثناء القطع بالليزر سيؤدي إلى تشوهها أو تشوهها أو حتى تلفها الكامل. هذا غير صحيح. فالأجزاء المتأثرة بالحرارة في القطع بالليزر تكون طفيفة ولا تُشكل خطرًا يُذكر على خصائصها أو تحمل مكوناتها بعد التصنيع.

عيوب قطع الصفائح المعدنية بالليزر

على الرغم من مزاياها العديدة، إلا أن لقطع الصفائح المعدنية بالليزر بعض العيوب. دعونا نناقشها.

الحاجة إلى مشغل متخصص

للاستفادة الكاملة من قواطع الليزر، قد تحتاج إلى الاستعانة بخبير لتشغيل الآلة لإنتاج القطع. على سبيل المثال، سيلاحظ الخبير بسرعة أي خطأ أو إعداد غير صحيح قد يُعرّض عمليات الإنتاج أو حتى سلامة الآلة للخطر.

حدود سمك المعدن

على الرغم من أن القطع بالليزر يعمل بكفاءة مع مجموعة واسعة من المواد، بما في ذلك الصفائح المعدنية، إلا أنه من الأفضل استخدام طرق قطع أخرى عند العمل مع المعادن السميكة. تُعد قواطع الليزر التقليدية مثالية لقطع صفائح الألومنيوم التي يبلغ سمكها الأقصى 15 مم، والفولاذ الذي يبلغ سمكه 6 مم.

الغازات الضارة

عند قطع البلاستيك، تُصدر قواطع الليزر كميات كبيرة من الأبخرة الضارة، وذلك لأنها تُذيب وتبخّر المادة البلاستيكية. لذلك، من الضروري إجراء القطع بالليزر في منطقة جيدة التهوية أو بيئة عمل آمنة.

استثمار أولي مرتفع

آلات القطع بالليزر عالية الجودة باهظة الثمن. قد يكلف جهاز القطع بالليزر الأساسي حوالي $3000، وهو ضعف سعر أجهزة القطع بنفث الماء أو البلازما. لذلك، يتطلب العمل في مجال خدمات القطع بالليزر نفقات أولية كبيرة.

نصائح تصميمية لقطع الأجزاء بالليزر

لاستخدام خدمات القطع بالليزر بكفاءة وفعالية على منتجاتك، يُرجى اتباع النصائح التالية عند تصميم منتج القطع بالليزر.

لا ينبغي أن يكون المعدن المراد قطعه سميكًا جدًا.

يُعد السُمك عاملاً هاماً يجب مراعاته في عمليات القطع بالليزر، فهو يرتبط ارتباطاً مباشراً بقوة الليزر. ونتيجةً لذلك، كلما زاد السُمك، تقل قدرة الليزر على اختراق المادة وقطعها. ومع ذلك، فإن زيادة قوة الليزر قد تُعزز إمكانية قطع هذه المواد.

تذكر كيرف

يتطلب تصميم الليزر مراعاة ما يُعرف بـ "الكيرف". "الكيرف" هو المادة التي تتبخر عند اصطدام شعاع الليزر بمادة القطع بالليزر. لا يقتصر استخدامه على القطع بالليزر، بل يُستخدم أيضًا في عمليات التشغيل الطرحي الأخرى. ينتج القطع بالليزر "الكيرف" عن سُمك شعاع الليزر، لذا من الضروري مراعاته طوال مرحلة التصميم.

اختر المادة المناسبة

أهم اعتبار قبل إجراء عملية قطع بالليزر هو اختيار المادة المناسبة. يعتمد اختيار المادة على الخصائص المطلوبة للمنتج النهائي. تختلف خصائص المواد، كالصلابة والشفافية والمرونة. تقدم Yonglihao Machinery مجموعة متنوعة من خيارات قطع الصفائح المعدنية بالليزر، بالإضافة إلى البلاستيك والورق.

المسافات مهمة

لتجنب الأخطاء والحصول على أفضل النتائج الممكنة، يتطلب القطع بالليزر تباعدًا دقيقًا. يجب أن يكون الحد الأدنى للفجوة مساويًا لسمك المادة. على سبيل المثال، في قطع الصفائح المعدنية بالليزر، إذا كان سمك الصفائح 2 مم، فيجب أن تكون المسافة بين المسارين 2 مم. هذا ضروري بشكل خاص إذا كنت تخطط للعمل على تصاميم مختلفة من الصفائح المعدنية المقطوعة بالليزر.

تحويل النص الخاص بك إلى نقاط ارتكاز ومنحنيات

لا تتضمن جميع عمليات الليزر قص النصوص. إذا كان لا بد من تضمين نص، فتأكد من أن الأحرف متباعدة وبخط كبير. هذا يضمن سلاسة في العمل ونتائج ممتازة. إذا كانت الأحرف متقاربة، فقد تتداخل، مما يؤدي إلى كتابة غير مفهومة.

هل يجب أن أستثمر في آلة القطع بالليزر أم أختار خدمة؟

تُعد خدمات القطع بالليزر أساسية لمجموعة واسعة من العمليات الصناعية، سواءً في تصنيع المعدات الصغيرة أو في المؤسسات الكبيرة مثل صناعات الطيران والسيارات. تُعد هذه التقنية إجراءً ناجحًا وفعالًا للغاية، ويمكن استخدامها مع مجموعة واسعة من المواد.

ومع ذلك، فإن الخيار الأمثل لشركات التصنيع الصغيرة هو اختيار خدمة بدلاً من الاستثمار في آلة. فهذه طريقة رائعة لتوفير المال مع الحفاظ على الجودة العالية للعملاء. ومع ذلك، إذا كان هناك المزيد من المال، فقد يكون الاستثمار في معدات القطع بالليزر مفيدًا للغاية، وذلك لما توفره هذه الأداة من مزايا عديدة.

على أي حال، الخيار يعود بالكامل للمنتجين. إذا قررت الاستعانة بخدمة، تواصل مع Yonglihao Machinery. Yonglihao Machinery تقدم لك خدمات قطع بالليزر عالية الجودة.

لماذا تختار Yonglihao Machinery؟

هل تبحث عن شركة تضمن لك خدمات قطع ليزر عالية الجودة؟ Yonglihao Machinery هي الحل الأمثل لاحتياجاتك في التصنيع.

نحن شركة مرموقة نقدم خدمات تصنيع الصفائح المعدنية لإنتاج نماذج أولية سريعة وتصنيع مخصص. نضمن لكم خدمات قطع صفائح معدنية بالليزر عالية الجودة. كما نقدم حلولاً اقتصادية عند الطلب تلبي احتياجاتكم.

نوفر أيضًا نماذج أولية بكميات قليلة وإنتاجًا واسع النطاق. مع Yonglihao Machinery، كن على ثقة بأن منتجاتك ستكون خالية من مشاكل تصنيع الصفائح المعدنية، خاصةً عند العمل على منتجات فريدة ذات تفاصيل معقدة. علاوة على ذلك، نقدم خدمات عالية الجودة التحكم الرقمي بالكمبيوتر خدمات، والطباعة ثلاثية الأبعاد، و خدمات الصب بالقالب.

بدائل للقطع بالليزر

إذا كنت لا ترغب في استخدام القطع بالليزر ولا تعرف كيفية قطع قوالب الصفائح المعدنية، فإليك بعض البدائل المتطورة لتلبية احتياجاتك الإنتاجية.

موسيقى الرقص الإلكترونية

سلك EDM يعمل التفريغ الكهربائي الكهربي (EDM) بشكل مشابه للقطع بالليزر، إذ يستخدم الحرارة لإزالة المواد. ويستخدم التفريغ الكهربائي الكهربي (الشرارات) لقطع الشكل المطلوب من المادة. بالمقارنة مع القطع بالليزر، يُنتج التفريغ الكهربائي الكهربي سطحًا أكثر نعومةً مع منطقة تأثير حراري أصغر. كما يُمكن استخدامه لقطع المواد الصلبة.

الطحن باستخدام الحاسب الآلي

الطحن باستخدام الحاسب الآلي تستخدم قواطع دوارة عالية السرعة لتشكيل المواد. تعمل عمليات الطحن بكفاءة مع المعادن والسبائك واللافلزات. وهي تقنية تصنيع طرحية عالية الدقة، تشبه القطع بالليزر. يكمن الفرق الرئيسي بين الطريقتين في أن الطحن يستخدم أدوات قطع - قواطع دوارة - لنحت أو تشكيل التصاميم. أما القطع بالليزر، فيستخدم أشعة ضوئية لإذابة أو حرق أشكال التصميم.

قطع البلازما

القطع بالبلازما عملية تستخدم تيارًا من غاز أيوني ساخن لقطع الصفائح المعدنية. تُولّد شرارة كهربائية كمية كبيرة من الحرارة في غاز مضغوط، مثل الهواء أو الهيدروجين أو الأرجون، مما يُحفّز حركة الذرات. ثم تستمر الجزيئات في التصادم ببعضها، مما يُفصلها عن الغاز. بالمقارنة مع قاطع الليزر، يمكن لقاطع البلازما قطع المعادن الأكثر سمكًا.

خاتمة

القطع بالليزر تقنية تُستخدم في النماذج الأولية السريعة لقطع المواد. ناقشت هذه الصفحة عملية القطع، وتاريخها، وأنواعها المختلفة، ومعلومات أخرى قد تكون على دراية بها. نأمل أن تكون قد اكتسبت خبرة في هذا المجال. ومع ذلك، يمكنك الاعتماد على Yonglihao Machinery لتقديم أفضل خدمات القطع بالليزر.