القطع بالليزر و LBM

LASER CUTTING is a HIGH-ENERGY-BEAM MANUFACTURING_cc781905-5cde-3194_tad5b3b-a HIGH-ENERGY-BEAM MANUFACTURING_cc781905-5cde-3194_tad5b3b-a_cc8 In LASER BEAM MACHINING (LBM) ، يركز مصدر الليزر الطاقة الضوئية على سطح قطعة العمل. يوجه القطع بالليزر الإخراج عالي التركيز والكثافة لليزر عالي الطاقة ، عن طريق الكمبيوتر ، في المادة المراد قطعها. ثم تذوب المادة المستهدفة ، أو تحترق ، أو تتبخر بعيدًا ، أو تنفجر بعيدًا بواسطة نفاثة من الغاز ، بطريقة خاضعة للرقابة ، مما يترك حافة ذات تشطيب عالي الجودة للسطح. إن قاطعات الليزر الصناعية الخاصة بنا مناسبة لقطع المواد المسطحة وكذلك المواد الإنشائية والأنابيب وقطع العمل المعدنية وغير المعدنية. بشكل عام ، لا يلزم وجود فراغ في عمليات القطع والقطع بشعاع الليزر. هناك عدة أنواع من الليزر المستخدمة في القطع والتصنيع بالليزر. الموجة النبضية أو المستمرة CO2 LASER  مناسبة للقطع والحفر والحفر. The NEODYMIUM (Nd)  and نيوديميوم يتريوم-ألومنيوم-garnet_cc781905-5cde-3194-bbc5b-136bad58-id-3194-bbc3b-136bad58 في الأسلوب وتختلف فقط في التطبيق. يتم استخدام النيوديميوم Nd للملل وحيث يتطلب طاقة عالية ولكن التكرار المنخفض. من ناحية أخرى ، يتم استخدام ليزر Nd-YAG عند الحاجة إلى طاقة عالية جدًا وللثقب والحفر. يمكن استخدام كل من ليزر CO2 و Nd / Nd-YAG من أجل اللحام  LASER. تشمل أنواع الليزر الأخرى التي نستخدمها في التصنيع  Nd: GLASS و RUBY و EXCIMER. في معالجة شعاع الليزر (LBM) ، تعتبر المعلمات التالية مهمة: الانعكاسية والتوصيل الحراري لسطح قطعة العمل والحرارة المحددة والحرارة الكامنة للذوبان والتبخر. تزداد كفاءة عملية تصنيع شعاع الليزر (LBM) مع تقليل هذه المعلمات. يمكن التعبير عن عمق القطع على النحو التالي:

 

ر ~ ف / (vxd)

 

وهذا يعني أن عمق القطع "t" يتناسب مع مدخلات الطاقة P ويتناسب عكسياً مع سرعة القطع v وقطر بقعة شعاع الليزر d. يكون السطح الناتج باستخدام LBM خشنًا بشكل عام وله منطقة متأثرة بالحرارة.

 

 

 

القطع بالليزر بآكسيد الكربون (CO2): يتم ضخ ليزر ثاني أكسيد الكربون المتحمس بالتيار المستمر عن طريق تمرير تيار عبر مزيج الغاز بينما تستخدم ليزر ثاني أكسيد الكربون المثير للترددات الراديوية طاقة تردد الراديو للإثارة. طريقة RF جديدة نسبيًا وأصبحت أكثر شيوعًا. تتطلب تصميمات التيار المستمر وجود أقطاب كهربائية داخل التجويف ، وبالتالي يمكن أن يكون لها تآكل في القطب الكهربائي وطلاء بمواد قطب كهربائي على البصريات. على العكس من ذلك ، فإن مرنانات التردد اللاسلكي لها أقطاب كهربائية خارجية ، وبالتالي فهي ليست عرضة لتلك المشاكل. نستخدم ليزر ثاني أكسيد الكربون في القطع الصناعي للعديد من المواد مثل الفولاذ الطري والألمنيوم والفولاذ المقاوم للصدأ والتيتانيوم والبلاستيك.

 

 

 

YAG LASER CUTTING and MACHINING: نستخدم ليزر YAG لقطع وكشط المعادن والسيراميك. يتطلب مولد الليزر والبصريات الخارجية التبريد. يتم توليد الحرارة المهدرة ونقلها بواسطة المبرد أو مباشرة إلى الهواء. الماء عبارة عن سائل تبريد شائع ، وعادة ما يتم تداوله من خلال نظام التبريد أو نقل الحرارة.

 

 

 

آلة القطع والتقطيع بالليزر EXCIMER LASER LASER CUTTING AND MACHINING: ليزر الإكسيمر هو نوع من الليزر بأطوال موجية في منطقة الأشعة فوق البنفسجية. يعتمد الطول الموجي الدقيق على الجزيئات المستخدمة. على سبيل المثال ، ترتبط الأطوال الموجية التالية بالجزيئات الموضحة في الأقواس: 193 نانومتر (ArF) ، 248 نانومتر (KrF) ، 308 نانومتر (XeCl) ، 353 نانومتر (XeF). بعض أنواع ليزر الإكسيمر قابلة للضبط. تتمتع ليزر الإكسيمر بخاصية جذابة حيث يمكنها إزالة طبقات دقيقة جدًا من المواد السطحية دون أي تسخين تقريبًا أو تغيير لبقية المادة. لذلك فإن ليزر الإكسيمر مناسب تمامًا للتشكيل الدقيق للمواد العضوية مثل بعض البوليمرات والبلاستيك.

 

 

 

القطع بالليزر بمساعدة الغاز: في بعض الأحيان نستخدم أشعة الليزر جنبًا إلى جنب مع تيار الغاز ، مثل الأكسجين أو النيتروجين أو الأرجون لقطع المواد الرقيقة. يتم ذلك باستخدام a LASER-BEAM TORCH. بالنسبة للفولاذ المقاوم للصدأ والألمنيوم ، نستخدم القطع بالليزر عالي الضغط بمساعدة الغاز الخامل باستخدام النيتروجين. ينتج عن هذا حواف خالية من الأكسيد لتحسين قابلية اللحام. تفرز تيارات الغاز هذه أيضًا المواد المنصهرة والمتبخرة من أسطح قطع العمل.

 

 

 

في a LASER MICROJET CUTTING  لدينا ليزر موجه بنفث الماء حيث يقترن شعاع الليزر النبضي بنفث مائي منخفض الضغط. نستخدمه لأداء القطع بالليزر أثناء استخدام تدفق الماء لتوجيه شعاع الليزر ، على غرار الألياف الضوئية. تتمثل مزايا تقنية الليزر الدقيقة في أن الماء يزيل أيضًا الحطام ويبرد المواد ، فهو أسرع من القطع بالليزر "الجاف" التقليدي مع سرعات تقطيع أعلى ، وشق متوازي ، وقدرة قطع متعددة الاتجاهات.

 

 

 

نستخدم طرقًا مختلفة في القطع باستخدام الليزر. بعض الطرق هي التبخير ، الذوبان والنفخ ، النفخ الذائب والحرق ، تكسير الإجهاد الحراري ، الكشط ، القطع على البارد والحرق ، القطع بالليزر المستقر.

 

- القطع بالتبخير: تقوم الحزمة المركزة بتسخين سطح المادة إلى درجة غليانها ويحدث ثقبًا. يؤدي الثقب إلى زيادة مفاجئة في الامتصاص ويؤدي إلى تعميق الحفرة بسرعة. مع تعمق الثقب وغليان المادة ، يؤدي البخار المتولد إلى تآكل الجدران المنصهرة التي تهب المواد إلى الخارج وتزيد من توسيع الفتحة. عادة ما يتم قطع المواد غير المنصهرة مثل الخشب والكربون والبلاستيك بالحرارة بهذه الطريقة.

 

- القطع بالذوبان والنفخ: نستخدم غاز الضغط العالي لتفجير المواد المنصهرة من منطقة القطع ، مما يقلل من الطاقة المطلوبة. يتم تسخين المادة إلى درجة الانصهار ، ثم تقوم نفاثة الغاز بنفخ المادة المنصهرة من الشق. هذا يلغي الحاجة إلى رفع درجة حرارة المواد أكثر من ذلك. نقطع المعادن بهذه التقنية.

 

- تكسير الإجهاد الحراري: المواد الهشة حساسة للكسر الحراري. يركز شعاع على السطح مما يتسبب في تسخين موضعي وتمدد حراري. ينتج عن هذا صدع يمكن توجيهه بعد ذلك عن طريق تحريك الحزمة. نستخدم هذه التقنية في قطع الزجاج.

 

- التكعيب الخفي لرقائق السيليكون: يتم فصل الرقائق الإلكترونية الدقيقة من رقاقات السيليكون عن طريق عملية التكعيب الخفية ، باستخدام ليزر Nd: YAG النبضي ، الطول الموجي 1064 نانومتر معتمد جيدًا لفجوة النطاق الإلكترونية للسيليكون (1.11 فولت أو 1117 نانومتر). هذا شائع في تصنيع أجهزة أشباه الموصلات.

 

- القطع التفاعلي: يسمى أيضًا القطع باللهب ، ويمكن أن تشبه هذه التقنية قطع شعلة الأكسجين ولكن باستخدام شعاع الليزر كمصدر للاشتعال. نستخدم هذا لقطع الفولاذ الكربوني بسمك يزيد عن 1 مم وحتى ألواح الصلب السميكة للغاية مع طاقة ليزر قليلة.

 

 

 

PULSED LASERS  يوفر لنا تدفقًا عالي الطاقة من الطاقة لفترة قصيرة وتكون فعالة جدًا في بعض عمليات القطع بالليزر ، مثل الثقب ، أو عند الحاجة إلى ثقوب صغيرة جدًا أو سرعات قطع منخفضة جدًا. إذا تم استخدام شعاع ليزر ثابت بدلاً من ذلك ، يمكن أن تصل الحرارة إلى نقطة ذوبان القطعة بأكملها. تتمتع أجهزة الليزر الخاصة بنا بالقدرة على نبض أو قطع CW (الموجة المستمرة) تحت تحكم برنامج NC (التحكم العددي). نحن use DOUBLE PULSE LASERS emitting سلسلة من أزواج النبض لتحسين معدل إزالة المواد وجودة الثقب. تزيل النبضة الأولى المواد من السطح وتمنع النبضة الثانية المادة المقذوفة من إعادة الدخول إلى جانب الثقب أو القطع.

 

 

 

التفاوتات والتشطيبات السطحية في القطع والمعالجة بالليزر رائعة. تتميز قواطع الليزر الحديثة الخاصة بنا بدقة تحديد المواقع في حدود 10 ميكرومتر وتكرار 5 ميكرومتر. تزيد درجة الخشونة القياسية Rz مع سماكة الصفيحة ، ولكنها تتناقص مع قوة الليزر وسرعة القطع. إن عمليات القطع والمعالجة بالليزر قادرة على تحقيق تفاوتات قريبة ، غالبًا في حدود 0.001 بوصة (0.025 مم) تم تحسين هندسة الأجزاء والسمات الميكانيكية لآلاتنا لتحقيق أفضل إمكانيات التحمل. قد تتراوح التشطيبات السطحية التي يمكننا الحصول عليها من قطع شعاع الليزر بين 0.003 مم إلى 0.006 مم. بشكل عام ، نحقق بسهولة ثقوبًا بقطر 0.025 مم ، وتم إنتاج ثقوب صغيرة مثل 0.005 مم ونسب عمق الثقب إلى قطر من 50 إلى 1 في مواد مختلفة. تعمل أبسط وأحدث أدوات القطع بالليزر لدينا على قطع معدن الكربون الصلب من 0.020 إلى 0.5 بوصة (0.51 إلى 13 ملم) ويمكن أن تصل بسهولة إلى ثلاثين مرة أسرع من النشر القياسي.

 

 

 

تستخدم آلات شعاع الليزر على نطاق واسع في حفر وقطع المعادن واللافلزات والمواد المركبة. تشمل مزايا القطع بالليزر على القطع الميكانيكي سهولة ثبات العمل ، والنظافة وتقليل تلوث قطعة العمل (نظرًا لعدم وجود طليعة كما هو الحال في الطحن التقليدي أو الخراطة التي يمكن أن تتلوث بالمادة أو تلوث المادة ، أي تراكم المواد الخام). قد تجعل الطبيعة الكاشطة للمواد المركبة من الصعب تصنيعها بالطرق التقليدية ولكن من السهل عن طريق المعالجة بالليزر. نظرًا لأن شعاع الليزر لا يتآكل أثناء العملية ، فقد تكون الدقة التي يتم الحصول عليها أفضل. نظرًا لأن أنظمة الليزر تحتوي على منطقة صغيرة متأثرة بالحرارة ، فهناك أيضًا فرصة أقل لتشويه المادة التي يتم قطعها. بالنسبة لبعض المواد ، يمكن أن يكون القطع بالليزر هو الخيار الوحيد. تتميز عمليات القطع بأشعة الليزر بالمرونة ، كما أن توصيل حزمة الألياف الضوئية ، والتثبيت البسيط ، وأوقات الإعداد القصيرة ، وتوافر أنظمة CNC ثلاثية الأبعاد ، تجعل من الممكن للقطع والتصنيع بالليزر التنافس بنجاح مع عمليات تصنيع الصفائح المعدنية الأخرى مثل التثقيب. ومع ذلك ، يمكن في بعض الأحيان دمج تقنية الليزر مع تقنيات التصنيع الميكانيكي لتحسين الكفاءة الكلية.

 

 

 

يتميز القطع بالليزر للصفائح المعدنية بمزايا أكثر من قطع البلازما لكونه أكثر دقة ويستخدم طاقة أقل ، ومع ذلك ، فإن معظم الليزر الصناعي لا يمكنه قطع سماكة المعدن الأكبر التي يمكن للبلازما أن تقطعها. الليزر الذي يعمل بقدرة أعلى مثل 6000 واط يقترب من آلات البلازما في قدرتها على قطع المواد السميكة. ومع ذلك ، فإن التكلفة الرأسمالية لآلات القطع بالليزر 6000 وات أعلى بكثير من تلك الخاصة بآلات القطع بالبلازما القادرة على قطع المواد السميكة مثل الألواح الفولاذية.

 

 

 

هناك أيضًا عيوب في القطع والتصنيع بالليزر. يتضمن القطع بالليزر استهلاكًا عاليًا للطاقة. قد تتراوح كفاءات الليزر الصناعية من 5٪ إلى 15٪. سيختلف استهلاك الطاقة وكفاءة أي جهاز ليزر معين اعتمادًا على طاقة الإخراج ومعلمات التشغيل. سيعتمد هذا على نوع الليزر ومدى تطابق الليزر مع العمل في متناول اليد. يعتمد مقدار طاقة القطع بالليزر المطلوبة لمهمة معينة على نوع المادة وسمكها وعملية (تفاعلية / خاملة) المستخدمة ومعدل القطع المطلوب. الحد الأقصى لمعدل الإنتاج في القطع بالليزر والتشغيل الآلي محدود بعدد من العوامل بما في ذلك قوة الليزر ونوع العملية (سواء كانت تفاعلية أو خاملة) وخصائص المواد وسمكها.

 

 

 

In LASER ABLATION  نزيل المواد من الأسطح الصلبة عن طريق تشعيعها بشعاع ليزر. عند انخفاض تدفق الليزر ، يتم تسخين المادة بواسطة طاقة الليزر الممتصة وتتبخر أو تتصاعد. في حالة التدفق العالي لليزر ، يتم تحويل المادة عادةً إلى بلازما. ينظف الليزر عالي الطاقة بقعة كبيرة بنبضة واحدة. تستخدم أشعة الليزر ذات الطاقة المنخفضة العديد من النبضات الصغيرة التي يمكن مسحها ضوئيًا عبر منطقة ما. في الاستئصال بالليزر ، نقوم بإزالة المواد باستخدام الليزر النبضي أو بشعاع الليزر ذي الموجة المستمرة إذا كانت كثافة الليزر عالية بدرجة كافية. يمكن لليزر النبضي حفر ثقوب عميقة وصغيرة للغاية من خلال مواد شديدة الصلابة. تعمل نبضات الليزر القصيرة جدًا على إزالة المواد بسرعة كبيرة بحيث تمتص المادة المحيطة القليل جدًا من الحرارة ، وبالتالي يمكن إجراء الحفر بالليزر على المواد الحساسة أو الحساسة للحرارة. يمكن امتصاص طاقة الليزر بشكل انتقائي عن طريق الطلاء ، لذلك يمكن استخدام الليزر النبضي CO2 و Nd: YAG لتنظيف الأسطح أو إزالة الطلاء والطلاء أو تحضير الأسطح للطلاء دون الإضرار بالسطح السفلي.

 

 

 

نحن نستخدم هاتان التقنيتان هما في الواقع أكثر التطبيقات استخدامًا. لا يتم استخدام أحبار ، كما أنها لا تتضمن أجزاء أدوات تلامس السطح المحفور وتتآكل كما هو الحال مع طرق النقش والنقش الميكانيكية التقليدية. تشتمل المواد المصممة خصيصًا للنقش والنقش بالليزر على بوليمرات حساسة لليزر وسبائك معدنية جديدة خاصة. على الرغم من أن معدات النقش والنقش بالليزر باهظة الثمن نسبيًا مقارنة بالبدائل مثل اللكمات ، والدبابيس ، والأشكال ، وطوابع النقش ... إلخ ، فقد أصبحت أكثر شيوعًا نظرًا لدقتها ، وقابليتها للتكرار ، والمرونة ، وسهولة التشغيل الآلي والتطبيق عبر الإنترنت في مجموعة متنوعة من بيئات التصنيع.

 

 

 

أخيرًا ، نستخدم أشعة الليزر في العديد من عمليات التصنيع الأخرى:

 

- LASER لحام

 

- LASER HEAT TREATING: معالجة حرارية على نطاق صغير للمعادن والسيراميك لتعديل خواصها الميكانيكية والثالثية السطحية.

 

- LASER SURFACE TREATMENT / MODIFICATION: يتم استخدام الليزر لتنظيف الأسطح ، وإدخال مجموعات وظيفية ، وتعديل الأسطح في محاولة لتحسين الالتصاق قبل ترسيب الطلاء أو الانضمام إلى العمليات.