في شركة Yonglihao Machinery، نصنع النماذج الأولية وقطع الغيار بكميات صغيرة. نستخدم بشكل أساسي تقنية القطع بالليزر لهذا الغرض. في المشروع نفسه، غالبًا ما تحتاج الفرق إلى مُعرّف للقطعة، أو شعار، أو رمز دائم. يجب أن يتحمل هذا الرمز عمليات النقل والتشطيب. وهنا يبرز السؤال: "النقش بالليزر مقابل الحفر بالليزر".
قد تبدو هاتان العمليتان متشابهتين، لكنهما تختلفان اختلافًا كبيرًا في التطبيق العملي. فإذا اخترتَ العملية الخاطئة، قد تحصل على تباين ضعيف، أو قد لا يتم مسح الرمز ضوئيًا، أو قد تختفي العلامة بعد الانتهاء. يشرح هذا الدليل الفرق بينهما وحدودهما العملية، كما يوضح كيفية الاختيار بينهما.
ما هي وظيفة النقش بالليزر والحفر بالليزر تحديداً؟
يزيل النقش بالليزر المادة، تاركًا أثرًا عميقًا ملموسًا. أما الحفر بالليزر فيسخن السطح، تاركًا أثرًا سطحيًا عالي التباين مع إزالة كمية قليلة من المادة. يستخدم النقش طاقة عالية لتبخير طبقة رقيقة من المادة، بينما يستخدم الحفر حرارة أقل، أقرب إلى درجة الانصهار، مما ينتج عنه ملمس دقيق، وارتفاع طفيف، وتغير ملحوظ في اللون.
يمكن اعتبار النقش نوعًا من "التصنيع الدقيق" الذي يُضفي عمقًا. أما الحفر الكيميائي، فيمكن اعتباره "تغييرًا في السطح" يركز على السرعة والتباين. كلاهما يُتيح تحديد هوية دائمة للأجزاء، لكن لكل منهما استخداماته الخاصة.
النقش بالليزر مقابل الحفر بالليزر
يُعدّ النقش بالليزر الخيار الأمثل من حيث المتانة والعمق، بينما يُعدّ الحفر بالليزر الخيار الأمثل من حيث السرعة والكفاءة. يوضح الجدول أدناه الفروقات الرئيسية التي نلاحظها في أعمالنا. ستعتمد النتائج على نوع المادة ونوع الليزر والإعدادات.
|
عامل |
النقش بالليزر |
النقش بالليزر |
|---|---|---|
|
ماذا يحدث للمادة؟ |
تتم إزالة المادة (بالاستئصال/التبخير) |
يتم تسخين السطح وتغييره (انصهار/أكسدة/نسيج) |
|
هندسة العلامات النموذجية |
تجويف غائر يمكنك الشعور به |
علامة سطحية للغاية، تُرى في الغالب من خلال تباينها |
|
العمق النموذجي (قاعدة عامة) |
يصل عمق القطع الداخلية عادةً إلى حوالي 500 ميكرومتر. ويمكن الوصول إلى عمق أكبر باستخدام وقت أو طاقة أكبر. |
غالباً ما تكون قريبة من السطح، من ميكرون واحد إلى بضعة ميكرونات، وذلك بناءً على المادة والإعدادات. |
|
متانة |
مقاومة عالية للتآكل لأن العلامة تقع تحت السطح. |
مناسب للعديد من أنواع الهوية، ولكنه قد يتلاشى بشكل أسرع مع الاحتكاك أو التشطيب القاسي. |
|
السرعة والطاقة |
أبطأ ويستهلك طاقة أكبر لكل علامة. |
أسرع ويستهلك طاقة أقل لكل علامة. |
|
أفضل ملاءمة |
مقاومة للمعاملة القاسية، والتآكل، والتفجير، وإمكانية التتبع على المدى الطويل. |
إنتاج سريع، تباين عالٍ، تغيير طفيف في المواد. |
|
بقاء ما بعد المعالجة |
غالباً ما يكون ذلك أفضل قبل اتخاذ خطوات كاشطة مثل السفع الرملي. |
غالباً ما يكون من الأفضل استخدام الطلاءات غير الكاشطة قبل الطلاءات الكاشطة عندما تريد الحصول على تباين دون إزالة عميقة. |
يُعدّ العمق أبرز الفروقات، لكنه ليس العامل الوحيد. ففي الأجزاء الحقيقية، غالباً ما تكون سهولة قراءة الكود وقدرته على البقاء بعد الانتهاء أهم.
العمق ومقاومة التآكل
يُضفي النقش عمقًا، وهذا العمق يُعطي ميزة ميكانيكية ضد التآكل. عندما يكون النقش تحت السطح، فإن الاحتكاك يصل إلى النقاط البارزة أولًا، وليس إلى الرمز نفسه. لهذا السبب، تبقى العلامات المنقوشة مقروءة لفترة أطول على الأجزاء التي تتعرض للاحتكاك أو التنظيف.
قد يكون النقش دائمًا، ولكنه عادةً ما يكون سطحيًا. إذا تعرض الجزء للاحتكاك أو الانزلاق المتكرر، فقد يتلاشى النقش بمرور الوقت. يُعد هذا الخيار مقبولًا في العديد من النماذج الأولية، ولكن ينبغي اتخاذه عن قصد.
التباين وسهولة قراءة التعليمات البرمجية الصغيرة
يُتيح الحفر غالبًا تباينًا أقوى في وقت أقل، لا سيما على المعادن، حيث تُخلّف الحرارة وتغيرات الملمس علامة داكنة. وهذا ما يجعل الحفر مناسبًا لرموز الاستجابة السريعة (QR)، ورموز مصفوفة البيانات، والنصوص الصغيرة، إذ يُساعد التباين الجيد الماسحات الضوئية على قراءتها. كما يُفيد الحفر عند الحاجة إلى وضع علامات على الأجزاء بسرعة.
يمكن أن تكون النقوش واضحة للغاية، لكنها قد تحتاج إلى مزيد من الضبط الدقيق لمنع الظلال والحفاظ على وضوح الحواف. في الرموز الصغيرة جدًا، قد يؤدي العمق الزائد إلى انعكاسات غير متساوية، مما قد يُربك الماسحات الضوئية إذا لم تكن اللمسة النهائية مناسبة. بالنسبة للعلامات الصغيرة جدًا، غالبًا ما نضبطها أولًا للحصول على أشكال واضحة ثم نضبط العمق.
السرعة والتكلفة وإيقاع الإنتاج
تتميز عملية الحفر عادةً بسرعة أكبر، إذ تتطلب طاقة أقل لترك علامة مرئية. ويعني الحفر الأسرع إمكانية إنتاج المزيد من القطع، وهو أمر بالغ الأهمية عندما يصبح الحفر عائقًا أمام الإنتاج. كما تتميز عملية الحفر بانخفاض تكاليف التشغيل، حيث يقضي الليزر وقتًا أقل لكل قطعة عند استخدام طاقة عالية.
يتطلب النقش وقتًا أطول أو عدة تمريرات لإضفاء العمق المطلوب. قد يكون هذا الخيار الأمثل، لكن يجب أن يتناسب مع قيمة المتانة. في صناعة النماذج الأولية، نستخدم النقش غالبًا كضمان ضد التآكل أو التلف الناتج عن السفع الرملي في المستقبل.
تأثير الحرارة وسلامة السطح
تستخدم كلتا العمليتين الحرارة. ويمكن أن تُحدث كلتاهما منطقة متأثرة بالحرارة إذا تم استخدام طاقة زائدة أو العمل ببطء شديد. يستهلك النقش طاقة أكبر ويزيل كمية أكبر من المادة، مما قد يزيد من خطر تغير اللون أو ظهور نتوءات صغيرة، كما قد يؤدي إلى تشوه الأجزاء الرقيقة.
عادةً ما تتطلب عملية الحفر طاقة أقل، وقد تكون ألطف على الجدران الرقيقة والأسطح التجميلية. لكن الحفر ليس "خالياً من التأثير"، فالحرارة الزائدة قد تُسبب السخام أو التلطيخ أو تشوه البلاستيك. والفرق هو أن الحفر يمنحك مجالاً أوسع للعمل ضمن نطاق ضرر منخفض.
البقاء على قيد الحياة من خلال إتمام الخطوات
في مرحلة التشطيب، قد تتلاشى العلامة الجميلة. فإذا خضعت القطعة لعملية السفع الرملي أو السفع بالخردق، فقد تختفي آثار الحفر السطحية. أما إذا طُليت القطعة بالطلاء المسحوق أو الطلاء الكهربائي، فقد تبقى آثار الحفر واضحة.
يُعدّ النقش خيارًا مناسبًا في كثير من الأحيان عندما يكون من الضروري إظهار العلامة بعد التشطيب الكاشط. أما الحفر الكيميائي، فيُمكن استخدامه قبل الطلاءات غير الكاشطة لتجنب ظهور علامات عميقة. ويعتمد الاختيار الأمثل على خطوة التشطيب التي قد تؤثر سلبًا على العلامة.
كيف تعمل كل عملية عملياً؟
تستخدم كلتا العمليتين شعاعًا مركزًا وحركة مضبوطة. لكن النقش يزيل المادة، بينما يُغير الحفر السطح. هذا الاختلاف يُحدد الإعدادات الأكثر أهمية والمشاكل التي قد تظهر.
كيف تعمل تقنية النقش بالليزر؟
نقش تستخدم هذه التقنية طاقة مركزة لتسخين المادة بسرعة فائقة حتى تتحول إلى بخار. يتبع الليزر مسارًا محددًا، وتزيل هذه العملية المادة طبقة تلو الأخرى. والنتيجة هي تجويف يشكل الرمز أو العمل الفني.
تستطيع الأنظمة الحديثة إنتاج تفاصيل دقيقة للغاية. يصل عرض الشعاع إلى 0.0254 مم (0.001 بوصة)، مما يسمح بطباعة نصوص صغيرة جدًا ورموز كثيفة. ويمكن أن يصل عمق الطباعة إلى مئات الميكرونات، وغالبًا ما نراه يصل إلى 500 ميكرومتر تقريبًا عند الحاجة.
كيف تعمل تقنية النقش بالليزر؟
تستخدم عملية الحفر حرارة كافية لإذابة أو تليين الطبقة السطحية للمادة، مما يُغير ملمسها ولونها. قد يتمدد السطح قليلاً، وقد تتشكل طبقة مؤكسدة تُضفي تباينًا واضحًا. قد يظهر الأثر باللون الأسود أو الأبيض أو الرمادي، وذلك بحسب نوع المادة والإعدادات.
تُعدّ كيفية امتصاص السطح للضوء وانعكاسه عاملاً بالغ الأهمية في عملية الحفر. فالمعدن اللامع يعكس الطاقة، بينما يمتص السطح الداكن أو الخشن طاقة أكبر، مما يؤدي إلى اسمراره بشكل أسرع. ولهذا السبب، قد تُنتج نفس القدرة والسرعة نتائج مختلفة على مواد مختلفة.
المتغيرات المهمة
تحدد القدرة والسرعة الطاقة المستخدمة، بينما يحدد التركيز كثافة الطاقة. ويؤثر التردد وعرض النبضة وعدد مرات المرور على كيفية تسخين المادة وتبريدها. إذا تعاملت مع هذه الإعدادات كنظام متكامل، فستحصل على نتائج قابلة للتكرار في جميع الدفعات.
في عملية النقش، نضبط عادةً للحصول على حواف حادة أولاً ثم العمق. أما في عملية الحفر، فنضبط للحصول على تباين عالٍ وتقليل الضرر الحراري في آن واحد. وفي كلتا الحالتين، تُعدّ أدوات التثبيت الثابتة والسطح النظيف بنفس أهمية إعدادات الليزر.
التوافق المادي والحدود العملية
غالباً ما تحدد المادة وحالة السطح عملية التصنيع أكثر من التصميم نفسه. قد يتشابه جزآن في السبيكة، لكنهما يتصرفان بشكل مختلف إذا تم صقل أحدهما أو طلاؤه. عند مراجعة عملية وضع العلامات، ننظر إلى المادة والسطح والتشطيب معاً.
المعادن: الفولاذ المقاوم للصدأ، والألومنيوم، والنحاس الأصفر، والتيتانيوم، والأسطح المطلية
تُعدّ عملية النقش فعّالة على العديد من المعادن، حيث تزيل المادة وتترك علامة واضحة. يُعدّ الفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم من المعادن الشائعة في هذه العملية. ولكن يجب مراعاة كيفية توصيل هذه المعادن للحرارة، فالمعادن ذات التوصيل الحراري العالي تُسرّع من انتشار الحرارة، مما قد يتطلب ضبط إعدادات مختلفة للحصول على عمق نقش ثابت.
يُعدّ التخريش فعالاً في كثير من الأحيان على الألومنيوم والعديد من أنواع الفولاذ عند الحاجة إلى تباين سريع. كما يمكن تخريش الفولاذ المقاوم للصدأ، ولكن قد يختلف التباين باختلاف السبيكة والتشطيب. وتعتمد بعض علامات الفولاذ المقاوم للصدأ بشكل أكبر على الأكسدة المُتحكّم بها. وتستجيب المعادن المطلية أيضاً بشكل جيد للتخريش، ولكن يجب التأكد من أنك تُخرّش الطلاء أم المعدن الأساسي.
المواد غير المعدنية: الخشب، والأكريليك، والبلاستيك
يمكن أن ينتج عن النقش على الخشب والأكريليك نتائج دقيقة للغاية. لكن الإعدادات تختلف لأن هذه المواد تتفحم أو تنصهر بشكل مختلف عن المعادن. غالبًا ما يكتسب الأكريليك مظهرًا ضبابيًا عند نقشه، وهو ما قد يكون مناسبًا للوحات أو الملصقات. أما الخشب، فيمكن أن يبدو نظيفًا على الأخشاب الصلبة الكثيفة. بينما تحترق الأخشاب اللينة بسهولة أكبر وتحتاج إلى ضبط دقيق.
تعتمد عملية الحفر على البلاستيك على نوع الراتنج والمواد المالئة المستخدمة. بعض أنواع البلاستيك تُظهر تباينًا واضحًا، بينما تتلطخ أنواع أخرى أو تتشوه حتى مع استخدام طاقة منخفضة. بالنسبة للبلاستيك الجديد في النماذج الأولية، نفضل إجراء اختبار سريع أولًا، خاصةً للأجزاء الرقيقة أو ذات المظهر الجمالي.
حالة السطح تغير كل شيء
تتحكم الانعكاسية والخشونة والطلاءات في كيفية دخول الطاقة إلى السطح. قد يحتاج المعدن المصقول إلى إعدادات مختلفة عن المعدن المصقول بالفرشاة. يمكن أن تُغير طبقات الأنودة مظهر العلامة.
يُعد التلوث عاملاً مهماً أيضاً، لا سيما الزيوت وبصمات الأصابع، إذ يمكن أن تتسبب في حروق أو علامات غير متساوية، مما قد يؤدي إلى تعطل الماسحات الضوئية. وعندما تكون قابلية قراءة الرموز مهمة، فإن تحضير السطح يُعد خطوة أساسية في العملية.
كيف نختار بين النقش والحفر؟
نختار أولاً بناءً على وظيفة العلامة، وليس على اسم العملية. إذا كان يجب أن تصمد العلامة أمام الاحتكاك، فإننا نميل إلى الحفر. أما إذا كان يجب أن تكون العلامة سريعة وواضحة، فإننا نميل إلى الحفر الكيميائي.
النموذج الأولي يُضيف العمل قيدًا آخر: غالبًا ما يكون الوقت المتاح لإعادة التصميم محدودًا. وهذا يدفعنا نحو خيار أكثر أمانًا عندما يكون خطر الفشل مرتفعًا. فعندما نكون غير متأكدين من التشطيب أو المعالجة، نختار غالبًا الخيار الذي يظل مقروءًا حتى في أسوأ الأحوال.
إليكم الأسئلة الستة التي نطرحها قبل اختيار أي عملية:
- هل سيتعرض الجزء للاحتكاك أو التآكل أو التنظيف؟
- هل سيتم تفجير القطعة أو صقلها بعد وضع العلامات عليها؟
- هل يحتاج الكود إلى أن يتم مسحه ضوئيًا بشكل موثوق بحجم صغير؟
- هل السطح تجميلي، رقيق، أم حساس للحرارة؟
- هل يُعدّ وقت الدورة عاملاً رئيسياً في تحديد الحدّ؟
- ما هي حالة السطح الحقيقية: مصقول، مطلي، أم خشن؟
إذا كانت إجابتك "نعم" فيما يتعلق بالتآكل الشديد أو التشطيب الخشن، فإن النقش غالبًا ما يكون أكثر أمانًا. أما إذا كانت إجابتك "نعم" فيما يتعلق بسرعة دورة الإنتاج والمسح الضوئي عالي التباين، فإن الحفر غالبًا ما يكون الخيار الأمثل. وإذا كانت إجابتك "نعم" فيما يتعلق بالحساسية للحرارة، فإننا عادةً ما نبدأ بالحفر.
المشاكل الشائعة وكيفية تجنبها
تنشأ معظم مشاكل وضع العلامات من السعي وراء التباين باستخدام طاقة أكبر. بدلاً من ذلك، يجب التحكم في التركيز والسرعة وإعداد السطح. تفشل العلامة لأن العملية لم تتناسب مع المادة واستخدامها النهائي.
فيما يلي أنماط الأعطال التي نراها في أغلب الأحيان، وكيفية إصلاحها:
- إذا رأيت هالات أو حافة خشنة،, تحقق من التركيز أولاً، ثم قلل الوقت.
- إذا كان التباين جيدًا ولكن الرموز لا يمكن مسحها ضوئيًا،, تحقق من حدة الحواف والوهج، وليس فقط من الظلام.
- إذا اختفت العلامات بعد التفجير،, قم بالتحويل إلى النقش أو زيادة العمق.
- إذا تشوهت الأجزاء الرقيقة أو تلطخت المواد البلاستيكية،, استخدم طاقة أقل وسرعة أكبر. جرب تمريرات ضوئية متعددة.
- إذا اختلفت العلامات في دفعة واحدة،, تحقق من نظافة السطح وموضع القطعة.
قد يحدث ارتفاع درجة الحرارة في كلتا العمليتين. في النقش، قد يؤدي ذلك إلى اتساع الخطوط وترك مادة منصهرة على الحافة. أما في الحفر، فقد يؤدي إلى ظهور بقع داكنة غير متساوية تبدو وكأنها محروقة.
تُعدّ المعالجة اللاحقة ثاني أكثر المشاكل شيوعاً. فقد تصبح العلامة المثالية غير قابلة للقراءة بعد الطلاء إذا انخفض التباين. كما قد تختفي العلامة بعد السفع الرملي إذا لم تكن عميقة بما فيه الكفاية.
خاتمة
إذا كان لا بدّ للعلامة أن تصمد أمام الاحتكاك أو السفع الرملي أو سنوات من التداول، فإننا نستخدم النقش بالليزر. نضبط العمق وجودة الحواف لضمان وضوحها. أما إذا تطلّب العمل سرعة عالية وتباينًا كبيرًا وتأثيرًا طفيفًا على القطعة، فإننا نستخدم الحفر بالليزر. نضبط التباين للحصول على وضوح تام دون ارتفاع درجة الحرارة. وعند الشك، نختار بناءً على أقسى مرحلة ستواجهها القطعة، فهذه المرحلة ستكشف عيوب الاختيار الخاطئ. في Yonglihao Machinery،, خدمات تصميم الليزر تُعد هذه قدرة أساسية، ويمكننا العمل معك في وقت مبكر من المشروع لاختيار والتحقق من صحة أسلوب النقش أو الحفر المناسب لأجزائك.
التعليمات
هل النقش بالليزر دائماً أكثر متانة من الحفر بالليزر؟
يوفر النقش عادةً مقاومة أفضل للتآكل لأنه يُحدث تجويفًا عميقًا. قد يكون الحفر دائمًا، لكن العلامة تبقى على السطح، وقد تفقد تباينها بسرعة مع الاحتكاك. إذا كانت المتانة هي الأهم، فإن النقش خيارٌ أكثر أمانًا.
أيهما أفضل لرموز الاستجابة السريعة أم لرموز مصفوفة البيانات؟
يُتيح الحفر غالبًا تباينًا قويًا وسريعًا، مما يُفيد الماسحات الضوئية. كما أن النقش يُعطي نتائج جيدة أيضًا، ولكن يجب التحكم في جودة الحواف والوهج. ويعتمد الخيار الأمثل على حجم الرمز، ونوعية السطح، وإضاءة الماسح الضوئي.
هل سيؤدي النقش بالليزر إلى إضعاف القطعة بشكل أقل من النقش التقليدي؟
يُغيّر الحفر الكيميائي كمية أقل من المادة مقارنةً بالحفر العادي، وغالبًا ما يحافظ على السطح بشكل أفضل. أما الحفر العادي فيزيل المادة، وهذا قد يكون له تأثير على الجدران الرقيقة أو المناطق الحساسة إذا لم يُوضع النقش بشكل صحيح. في النماذج الأولية، غالبًا ما نُبعد علامات الحفر عن النقاط الحرجة.
هل يمكن تطبيق كلتا العمليتين على الفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم؟
نعم، يمكن استخدام كليهما مع كلا المادتين. لكن النتائج والإعدادات تختلف. قد يؤثر انعكاس الألومنيوم على التباين، خاصةً عند النقش. أما الفولاذ المقاوم للصدأ فيعمل مع كليهما، لكن التباين قد يختلف باختلاف السبيكة والتشطيب.
ما هو العمق المناسب للعلامة المحفورة للاستخدام الصناعي؟
يعتمد العمق على التآكل المتوقع والتشطيب. بالنسبة للعديد من الأجزاء، يوفر عمق بضع مئات من الميكرونات متانة عالية. وغالبًا ما نرى عمقًا يصل إلى 500 ميكرومتر عند الحاجة. إذا كان سيتم تنظيف الجزء بالرمل، فإن العمق أهم من السواد المرئي.
لماذا يبدو نفس الإعداد مختلفًا على نفس المادة؟
تؤثر حالة السطح على امتصاص الطاقة. فالسطح المصقول يعكس طاقة أكبر من السطح المصقول بالفرشاة. كما أن الزيوت قد تحترق وتغير التباين. وللحصول على نتائج متسقة، يُنصح بتحضير السطح كجزء من عملية الوسم.
هل يجب أن أضع العلامات قبل الطلاء أم بعده؟
يعتمد ذلك على نوع الطلاء. بالنسبة للطلاءات غير الكاشطة، قد يكون التخريش قبل الطلاء فعالاً. أما بالنسبة للطلاءات الكاشطة، فقد يكون النقش أو وضع العلامات بعد الطلاء خياراً أفضل.
