ما هو القطع بالليزر؟ التعريف، الأنواع، المميزات، الاستخدامات
تعريف
القطع بالليزر هي طريقة قطع حراري تستخدم شعاع ليزر عالي الكثافة مركّز لإشعاع المادة المراد قطعها، مما يتسبب في تسخين المادة بسرعة ووصولها إلى نقطة الاشتعال، ثم تذوب وتتحلل وتتبخر وتتبخر لتكوين ثقوب. عندما يتحرك الشعاع عبر المادة، تنمو الثقوب لتكوين شقوق أضيق، وفي الوقت نفسه، يتم نفخ المادة المنصهرة بعيدًا بواسطة غاز العمل عالي الضغط لإكمال قطع سلس ونظيف.
مبدأ
يستخدم الليزر إثارة المادة لتوليد شعاع. هذا الشعاع له درجة حرارة قوية. عند ملامسته للمادة، يمكن أن يذوب بسرعة على سطح المادة لتشكيل ثقب. وفقًا لحركة نقطة التسجيل، يتم تشكيل القطع. بالمقارنة مع طريقة القطع التقليدية، فإن طريقة القطع لها فجوة أصغر ويمكنها توفير معظم المواد. ومع ذلك، يتم تحديد التحليل وفقًا لتأثير القطع. المادة التي يتم قطعها وفقًا لليزر لها تأثير قطع مرضي ودقة عالية. هذا موروث بالإضافة إلى مزايا الليزر، فهو أيضًا لا مثيل له من طرق القطع العادية.
الأنواع
تنقسم عملية القطع بالليزر إلى 4 فئات: القطع بالتبخير، القطع بالذوبان، القطع بالأكسجين، النقش والكسر المتحكم فيه.
1. قطع التبخير بالليزر
باستخدام شعاع ليزر عالي الكثافة للطاقة لتسخين قطعة العمل، ترتفع درجة الحرارة بسرعة، وتصل إلى نقطة غليان المادة في وقت قصير جدًا، وتبدأ المادة في التبخر لتكوين البخار. تكون سرعة طرد هذه الأبخرة كبيرة جدًا، وفي نفس الوقت الذي يتم فيه طرد الأبخرة، يتم تشكيل قطع في المادة. تكون حرارة تبخر المواد كبيرة جدًا بشكل عام، لذا فإن التبخر والقطع بالليزر يتطلبان قدرًا كبيرًا من الطاقة وكثافة الطاقة.
يتم استخدام القطع بالتبخير في الغالب للمواد المعدنية الرقيقة للغاية والمواد غير المعدنية (مثل الورق والقماش والخشب والبلاستيك والمطاط وما إلى ذلك).
2. القطع بالصهر بالليزر
في القطع بالذوبان، يتم صهر المادة المعدنية عن طريق التسخين بالليزر، ثم يتم رش الغاز غير المؤكسد (Ar، He، N، إلخ) من خلال الفوهة المحورية مع الشعاع، ويتم تفريغ المعدن السائل عن طريق الضغط القوي للغاز لتشكيل قطع. لا يحتاج القطع بالذوبان بالليزر إلى تبخير المعدن تمامًا، والطاقة المطلوبة هي 1/10 فقط من القطع بالتبخر.
يتم استخدام القطع بالصهر في الغالب للمواد التي لا تتأكسد بسهولة أو المعادن النشطة، مثل الفولاذ المقاوم للصدأ والتيتانيوم والألومنيوم وسبائكها.
3. القطع بالأكسجين بالليزر
مبدأ القطع بالأكسجين بالليزر يشبه القطع بالأكسجين والأسيتيلين. فهو يستخدم شعاع الليزر كمصدر حرارة للتسخين المسبق وغاز نشط مثل الأكسجين كغاز قطع. من ناحية، يتفاعل الغاز المنفوخ مع المعدن المقطوع ليسبب تفاعل أكسدة وينبعث منه قدر كبير من حرارة الأكسدة؛ ومن ناحية أخرى، يتم نفخ الأكسيد المنصهر والذوبان من منطقة التفاعل لتشكيل قطع في المعدن. ولأن تفاعل الأكسدة في عملية القطع يولد الكثير من الحرارة، فإن الطاقة المطلوبة للقطع بالأكسجين بالليزر هي فقط 1/2 القطع بالذوبان، وسرعة القطع أسرع بكثير من القطع بالتبخير والقطع بالذوبان. يستخدم القطع بالأكسجين بالليزر في الغالب للمواد المعدنية المؤكسدة بسهولة مثل الفولاذ الكربوني والفولاذ التيتانيوم والفولاذ المعالج بالحرارة.
4. النقش بالليزر والكسر المتحكم فيه
يستخدم النقش بالليزر ليزرًا عالي الكثافة للطاقة لمسح سطح المادة الهشة، بحيث يتم تسخين المادة لتبخير أخدود صغير، ثم يتم تطبيق ضغط معين، وسوف تتشقق المادة الهشة على طول الأخدود الصغير. عادةً ما تكون أشعة الليزر المستخدمة في النقش مبدلة Q و CO2 الليزر.
إن التحكم في الكسر هو استخدام توزيع درجة الحرارة الحاد الناتج عن الأخاديد بالليزر، والذي يولد إجهادًا حراريًا محليًا في المادة الهشة ويكسر المادة على طول الأخدود الصغير.
المميزات
بالمقارنة مع طرق القطع الحراري الأخرى، يتميز القطع بالليزر بسرعة قطع عالية وجودة عالية. ويمكن تلخيص ذلك على وجه التحديد في الجوانب التالية.
1. جودة القطع جيدة
بفضل بقعة القطع الصغيرة، وكثافة الطاقة العالية، وسرعة القطع السريعة، فإنه يمكن الحصول على جودة قطع عالية.
أ. شق القطع ضيق، وكلا جانبي الشق متوازيان وعموديان على السطح، ويمكن أن تصل دقة أبعاد الأجزاء المقطوعة إلى ±0.05mm.
ب. سطح القطع أملس ونظيف، وخشونة السطح عشرات الميكرونات فقط، بدون معالجة ميكانيكية، ويمكن استخدام الأجزاء مباشرة.
ج. بعد قطع المادة بالليزر، يكون عرض المنطقة المتأثرة بالحرارة صغيرًا جدًا، ولا يتأثر أداء المادة بالقرب من الشق تقريبًا، ويكون تشوه قطعة العمل صغيرًا، ودقة القطع عالية، وهندسة الشق جيدة، والشكل المقطعي للشق مستطيل أكثر انتظامًا.
2. كفاءة قطع عالية
بفضل ميزات النقل، يتم تجهيز القاطع بالليزر بشكل عام بطاولات عمل CNC متعددة، ويمكن التحكم في عملية القطع بالكامل من خلال CNC. أثناء التشغيل، ما عليك سوى تغيير برنامج التحكم الرقمي، ويمكن تطبيقه على قطع أجزاء بأشكال مختلفة، سواء قطع ثنائي الأبعاد أو ثلاثي الأبعاد.
3. سرعة قطع سريعة
استخدام ليزر بقوة 1200W لقطع 2mm صفيحة فولاذية منخفضة الكربون سميكة، يمكن أن تصل سرعة القطع إلى 600 سم/دقيقة؛ قطع 5mm لوح راتنج البولي بروبلين السميك، يمكن أن تصل سرعة القطع إلى 1200 سم/دقيقة. لا تحتاج المادة إلى تثبيتها وتثبيتها أثناء القطع، مما لا يوفر فقط تركيبات الأدوات، بل يوفر أيضًا الوقت الإضافي للتحميل والتفريغ.
4. قطع عدم الاتصال
لا يتلامس شعلة القطع مع قطعة العمل، ولا يحدث تآكل للأداة. لمعالجة أجزاء ذات أشكال مختلفة، ليست هناك حاجة لتغيير "الأداة"، فقط قم بتغيير معلمات إخراج الليزر. تتميز عملية القطع بضوضاء منخفضة واهتزاز صغير ولا تلوث.
5. هناك العديد من أنواع مواد القطع
بالمقارنة مع قطع الأكسجين والأسيتيلين وقطع البلازما، هناك العديد من أنواع المواد القابلة للقطع بالليزر، بما في ذلك المواد المعدنية وغير المعدنية والمواد المركبة القائمة على المعادن وغير القائمة على المعادن والجلد والخشب والألياف. ولكن بالنسبة للمواد المختلفة، نظرًا لخصائصها الحرارية الفيزيائية المختلفة ومعدلات الامتصاص المختلفة لليزر، فإنها تظهر قدرة مختلفة على التكيف مع القطع بالليزر.
التطبيقات
يتم التحكم في معظم قواطع الليزر بواسطة برامج CNC أو تحويلها إلى روبوتات قطع. كطريقة معالجة دقيقة، يمكن لليزر قطع جميع المواد تقريبًا، بما في ذلك القطع ثنائي الأبعاد أو ثلاثي الأبعاد للألواح المعدنية الرقيقة.
في مجال تصنيع السيارات، تم استخدام تقنية قطع المنحنيات الفضائية مثل نوافذ الجزء العلوي من السيارة على نطاق واسع. تستخدم شركة فولكس فاجن الألمانية ليزر بقوة 500W لقطع صفائح الجسم ذات الأشكال المعقدة والأجزاء المنحنية المتنوعة. في مجال الفضاء، تُستخدم تقنية الليزر لقطع مواد الطيران الخاصة، مثل سبائك التيتانيوم وسبائك الألومنيوم وسبائك النيكل وسبائك الكروم والفولاذ المقاوم للصدأ وأكسيد البريليوم والمواد المركبة والبلاستيك والسيراميك والكوارتز. تشمل أجزاء الفضاء المقطوعة بالليزر أنبوب لهب المحرك، والغلاف الرقيق الجدار المصنوع من سبائك التيتانيوم، وإطار الطائرة، وجلد سبائك التيتانيوم، وحزام الجناح، ولوحة جناح الذيل، والدوار الرئيسي للمروحية، وبلاط العزل الحراري الخزفي للمكوك الفضائي، وما إلى ذلك.
تُستخدم تقنية القطع بالليزر أيضًا في مجال المواد غير المعدنية. لا يمكنها فقط قطع المواد ذات الصلابة والهشاشة العالية، مثل نتريد السيليكون والسيراميك والكوارتز وما إلى ذلك؛ بل يمكنها أيضًا قطع ومعالجة المواد المرنة، مثل القماش والورق والألواح البلاستيكية والمطاط وما إلى ذلك، مثل قطع الملابس بالليزر، يمكن أن يوفر 10٪ إلى 12٪ من الملابس، ويحسن الكفاءة بأكثر من 3 مرات.
جديد الموضة
1. ستواصل آلة القطع بالليزر الثورة الصناعية الرائدة.
يعد مصدر الليزر هو المكون الأساسي للقاطع، كما أنه مؤشر مهم يحدد نوع وقوة القطع لقاطع الليزر. وغني عن القول أن التغييرات المستقبلية في قواطع الليزر ستحدث أيضًا في مصادر الليزر. وكما ذكر أعلاه، فإن استبدال CO2 آلة القطع بالليزر إن استخدام الليزر الليفي هو الثورة التكنولوجية الأكثر أهمية في الأربعين عامًا منذ ولادة الليزر، والتي جلبت فوائد اقتصادية غير مسبوقة للمصنعين والمستخدمين الجدد والقدامى في هذا المجال. لذا، في المستقبل، هل سيكون هناك مصدر ضوء جديد أرخص من الليزر الليفي، وله أداء أفضل، ووضع شعاع أكثر تميزًا، ومعدل تحويل كهروضوئي أعلى أو تكلفة إجمالية أقل؟ الإجابة هي بالطبع نعم. ثم اسأل، أي نوع من الليزر؟ بالطبع، من المستحيل إعطاء إجابة دقيقة الآن. العلم والتكنولوجيا يتعثران أحيانًا، وأحيانًا آلاف الأميال يوميًا.
2. سوف يصبح ليزر الألياف عالي القدرة القوة الرئيسية في سوق القطع بالليزر.
في الوقت الحاضر، شهدت آلات قطع الألياف الضوئية ذات نطاقات الطاقة المختلفة تطورًا كبيرًا. ومع ذلك، أين القوة السائدة لآلات القطع بالليزر في المستقبل؟ على الرغم من أن الآلات في كل نطاق طاقة لها استخداماتها الخاصة، إلا أن عائلة الليزر التي بدأت بالليزر الليفي عالي الطاقة وأثارت ثورة تكنولوجيا الليزر العالمية، تعتبر الطاقة الأعلى والدقة الأعلى وقدرة القطع الأكبر أحد أهم اتجاهات التطوير لآلة القطع بالليزر الليفي. STYLECNC تم إطلاق 1 مؤخرًا5KW فائقة السرعة الألياف آلة القطع بالليزر، والتي حققت اختراقًا غير مسبوق في سرعة القطع وسمك القطع، مما جذب انتباه الصناعة. هل يحتوي هذا على اتجاه التطوير المستقبلي لقواطع الليزر؟ يجدر التطلع إلى خبراء الصناعة والعلماء وأصدقاء المستخدمين. بالإضافة إلى ذلك، يمكننا أن نكون على ثقة من أنه في المستقبل القريب، سيدخل العديد من مصنعي قواطع الليزر الليفي المحليين والأجانب في منافسة شرسة في السوق. فقط الشركات ذات جودة المنتج الممتازة والتركيز المستمر على الاستثمار في البحث والتطوير وإتقان التقنيات التنافسية الأساسية يمكنها القيام بذلك وتكون لا تقهر.
3. عصر الذكاء قادم.
سواء كان الأمر يتعلق بالصناعة 4.0 في ألمانيا أو التصنيع الذكي في الصين، فإن الثورة الصناعية الرابعة في المجال الصناعي قادمة. وباعتبارها صناعة عالية الدقة، آلة القطع بالليزر CNCمن المؤكد أن آلة القطع بالليزر ستواكب العصر وتتفوق على التكنولوجيا. لقد أدى تطوير أتمتة آلة القطع بالليزر إلى تحسين قدرة الإنتاج ومستوى الأتمتة في ورشة الصفائح المعدنية بشكل كبير.
في المستقبل، على هذا الأساس، يبدأ عصر التصنيع الذكي لقواطع الليزر في مجالات تكنولوجيا الشبكات وتكنولوجيا الاتصالات وتكنولوجيا برامج الكمبيوتر وغيرها من المجالات. ومن المتوقع أنه كوسيلة لقطع الصفائح المعدنية بدقة، ستستخدم حتمًا قدرات الاتصال الشبكية الخاصة بها للتواصل مع خط فك لفات الصفائح المعدنية وآلة الانحناء وآلة اللكم CNC ووحدة اللحام (التثبيت) وخط التفجير بالرمل والطلاء في المصنع. أصبحت المعدات الأخرى، المضمنة في خطة الإنتاج الموحدة ونظام إدارة المهام والتقييم، جزءًا مهمًا من نظام إدارة ورشة الصفائح المعدنية. ونتيجة لذلك، سيتحول مصنعو الليزر تدريجيًا إلى مقاولي تصنيع الصفائح المعدنية.
لمزيد من القراءة
القطع بالكهرباء السلكية مقابل القطع بالليزر: أيهما أفضل بالنسبة لك؟
قد يكون الاختيار بين القطع بالكهرباء السلكية والقطع بالليزر أمرًا صعبًا بعض الشيء، توضح هذه المقالة أوجه التشابه والاختلاف بينهما لمساعدتك على اتخاذ خيار أفضل.
كيفية بناء آلة القطع بالليزر؟ - دليل DIY
هل تخطط لبناء آلة القطع بالليزر الخاصة بك للهواة، أو بدء عمل تجاري لكسب المال منها؟ راجع هذا الدليل لمعرفة كيفية صنع آلة القطع بالليزر بنفسك، والنمو لتصبح صانعًا محترفًا يحسد عليه.
أفضل 10 أجهزة قطع الألياف بالليزر للمعادن
اكتشف أفضل قواطع الليزر المعدنية لكل احتياج في عام 2025 - من الاستخدامات المنزلية إلى التجارية، ومن الهواة إلى صناع الصناعة، ومن النماذج المبتدئة إلى النماذج الاحترافية.
أفضل 15 برنامجًا لنقش وقص الليزر (مدفوع/مجاني)
أفضل برامج النقش والقطع بالليزر لعام 2025 مع إصدارات مدفوعة ومجانية تشمل LaserCut وCypCut وCypOne وRDWorks وEZCAD وLaser GRBL وInkscape وEzGraver وSolveSpace وLaserWeb وLightBurn وAdobe Illustrator وCorel Draw وAutoCAD وArchicad وبعض برامج CAD / CAM الشائعة لآلة النقش والقطع بالليزر.
ما مدى سرعة وسمك ألياف الليزر التي تستطيع قطع المعدن؟
هل تريد معرفة سمك المعدن الذي يمكن لآلة قطع الألياف بالليزر قطعه؟ ما مدى سرعة السرعات مع القوى المختلفة؟ إليك دليل للمبتدئين والمحترفين على حد سواء.
أفضل 10 آلات نقش وقص الخشب بالليزر
إليك قائمة بأفضل 10 آلات نقش وقص الخشب بالليزر اخترناها لك، من الطرازات المبتدئة إلى الاحترافية، ومن الاستخدام المنزلي إلى التجاري.