القطع بالليزر

 القطع بالليزر تقنية تستخدم الليزر لتقطيع المواد. على الرغم من استخدامه عادةً لتطبيقات التصنيع الصناعي ، فقد بدأ استخدامه أيضًا من قبل المدارس والشركات الصغيرة والهواة. يعمل القطع بالليزر عن طريق توجيه إخراج ليزر عالي الطاقة في الغالب من خلال البصريات. يتم استخدام بصريات الليزر و CNC (التحكم العددي بالكمبيوتر) لتوجيه المواد أو شعاع الليزر المتولد. يستخدم الليزر التجاري لقطع المواد نظام التحكم في الحركة لاتباع رمز CNC أو G للنمط المراد قطعه على المادة. يتم توجيه شعاع الليزر المركز إلى المادة ، والتي إما أن تذوب ، أو تحترق ، أو تتبخر بعيدًا ، أو تنفجر بعيدًا بواسطة نفاثة غاز ،[1] ترك حافة ذات تشطيب عالي الجودة للسطح [2] .

التاريخ 

في عام 1965 ، تم استخدام أول آلة قطع بالليزر للإنتاج لحفر ثقوب في قوالب الماس . تم صنع هذه الآلة بواسطة مركز أبحاث الهندسة الكهربائية الغربية . [3] في عام 1967 ، كان البريطانيون رائدين في تقطيع المعادن بنفث الأكسجين بمساعدة الليزر. [4] في أوائل السبعينيات ، تم وضع هذه التكنولوجيا في الإنتاج لقطع التيتانيوم لتطبيقات الفضاء. في نفس الوقت CO

2تم تكييف الليزر لقطع المواد غير المعدنية ، مثل المنسوجات ، لأنه في ذلك الوقت كان ثاني أكسيد الكربون

2لم يكن الليزر قويًا بما يكفي للتغلب على الموصلية الحرارية للمعادن. [5]

عملية 

القطع بالليزر الصناعي للصلب مع تعليمات القطع المبرمجة من خلال واجهة CNC

يتضمن توليد شعاع الليزر تحفيز مادة الليزر عن طريق التفريغ الكهربائي أو المصابيح داخل حاوية مغلقة. عندما يتم تحفيز مادة الليزر ، تنعكس الحزمة داخليًا عن طريق مرآة جزئية ، حتى تحقق طاقة كافية للهروب كتيار من الضوء المتماسك أحادي اللون. تُستخدم المرايا أو الألياف الضوئية عادةً لتوجيه الضوء المترابط إلى العدسة ، والتي تركز الضوء في منطقة العمل. يكون أضيق جزء من الحزمة المركزة أقل من 0.0125 بوصة (zero.32 مم). في القطر. اعتمادًا على سمك المادة ، يكون عرض الشق صغيرًا يصل إلى 0.004 بوصة (0.10 مم). [6]لكي تكون قادرًا على البدء في القطع من مكان آخر غير الحافة ، يتم عمل ثقب قبل كل عملية قطع. عادة ما يتضمن الثقب شعاع ليزر نابض عالي الطاقة يقوم ببطء بعمل ثقب في المادة ، ويستغرق حوالي five-15 ثانية للصلب المقاوم للصدأ بسمك 0.Five بوصة (thirteen ملم) ، على سبيل المثال.

غالبًا ما تقع الأشعة المتوازية للضوء المترابط من مصدر الليزر في نطاق يتراوح بين zero.06 - zero.08 بوصة (1.5 - 2.0 مم) في القطر. عادة ما يتم تركيز هذا الشعاع وتكثيفه بواسطة عدسة أو مرآة إلى بقعة صغيرة جدًا تبلغ حوالي 0.001 بوصة (0.Half مم) لإنشاء شعاع ليزر شديد الكثافة. من أجل تحقيق أفضل إنهاء ممكن أثناء القطع الكنتوري ، يجب تدوير اتجاه استقطاب الحزمة أثناء دورانه حول محيط قطعة العمل المحددة. بالنسبة لقطع الصفائح المعدنية ، يكون الطول البؤري عادة 1.5-three بوصات (38-76 مم). [7]

تشمل مزايا القطع بالليزر على القطع الميكانيكي سهولة ثبات العمل وتقليل تلوث قطعة العمل (نظرًا لعدم وجود حافة القطع التي يمكن أن تتلوث بالمادة أو تلوث المادة). قد تكون الدقة أفضل ، لأن شعاع الليزر لا يتآكل أثناء العملية. هناك أيضًا فرصة أقل لتزييف المادة التي يتم قطعها ، لأن أنظمة الليزر بها منطقة صغيرة متأثرة بالحرارة [8] . من الصعب للغاية أو من المستحيل قطع بعض المواد بالوسائل التقليدية.

يتميز القطع بالليزر للمعادن بمزايا أكثر من قطع البلازما لكونه أكثر دقة ويستخدم طاقة أقل عند قطع الصفائح المعدنية ؛ ومع ذلك ، فإن معظم أنواع الليزر الصناعية لا يمكنها قطع السماكة المعدنية الأكبر التي يمكن للبلازما أن تقطعها. تقترب آلات الليزر الأحدث التي تعمل بطاقة أعلى (6000 واط ، على عكس تقديرات ماكينات القطع بالليزر المبكرة 1500 واط) من آلات البلازما في قدرتها على قطع المواد السميكة ، لكن التكلفة الرأسمالية لهذه الآلات أعلى بكثير من تكلفة البلازما آلات قطع قادرة على قطع المواد السميكة مثل الصفائح الفولاذية [9] .