نظرة عامة على ماكينات الليزر لقطع المعادن واختيارها

تُستخدم معدات القطع بالليزر للمعادن في مجموعة متنوعة من الصناعات: الهندسة الميكانيكية والتعدين وتصنيع الأثاث. ترجع هذه الشعبية إلى حقيقة أنها تتيح لك إنشاء أجزاء ذات شكل معقد بمستوى متزايد من الدقة. ستتم مناقشة هذه المعدات في مقالتنا.

قواطع الليزر المعدنية لها ثلاث وظائف رئيسية:

• النقش: رسم صورة ونص وحتى صورة على سطح معدني ؛
• القطع بالليزر
• قطع منحني.

في جميع الحالات ، يتم تشكيل قالب تحدد بموجبه وحدة التحكم الرقمية معلمات القطع. والنتيجة هي منتج دقيق تمامًا.

يتضمن تصميم أي قاطع ليزر عدة كتل:

• باعث - مسؤول عن توليد تيار من الفوتونات أو نبضة ليزر ضيقة التركيز ؛
• وحدة حركة الغاز - مصممة لنفخ المعدن الساخن خارج منطقة العمل وتبريد المبرد ؛
• محرك - يستخدم لتحريك الباعث فوق السطح المعالج ؛
• طاولة قطع العمل - توضع عليها قطعة العمل ، بينما يمكن استبدال الطاولة ؛
• وحدة CNC / ACS.

يعتمد مبدأ تشغيل هذه الآلات على توليد شعاع ضيق بواسطة أنبوب ليزر يقوم بمعالجة المعادن. نتيجة لتلامس الحزمة مع سطح المادة التي تتم معالجتها ، يحدث تأثير درجة حرارة عالية ، ويسمح بنقش أو قطع المعدن. في هذه الحالة ، يؤدي تدفق خليط الغاز إلى إخراج طبقة المواد المنصهرة ، مما يضمن قطعًا عالي الجودة. يمكن استخدام هذه الآلات للعمل مع جميع أنواع صفائح الفولاذ وكذلك مع المعادن غير الحديدية وسبائكها.

يتمثل جوهر عمل أي قاطع ليزر في تركيز حزمة ضيقة التوجيه ، ونتيجة لذلك تتركز الطاقة على سطح المادة المعالجة. لا يتجاوز قطر هذه الحزمة أعشار المليمتر ، مما يضمن الحد الأدنى لسمك القطع. يحدث مسار الانصهار والتحول اللاحق للهيكل المعدني نتيجة لجلب خصائص طاقة شعاع الليزر إلى معلمات معينة. اعتمادًا على آلية التشغيل ، هناك أربعة أنواع رئيسية من هذه الآلات.

يمكن إجراء القطع بالليزر للمعادن في بيئة أكسجين أو نيتروجين ، ويعتمد الاختيار على خصائص المعدن المراد معالجته. لذلك ، نتيجة للتعرض للأكسجين ، يتم تشغيل التفاعلات الطاردة للحرارة ، والتي تتيح الطاقة الحرارية لها إمكانية قطع صفائح سميكة إلى حد ما من السبائك المنخفضة والفولاذ الكربوني.

لا يوصى بقطع الأوكسجين للأسطح المجلفنة أو المجلفنة. في هذه الحالة ، يكون القطع غير متساوٍ ، بالإضافة إلى زيادة خطر تكوين الخبث. عند قطع الفولاذ المقاوم للصدأ أو سبائك الصلب عالية ، من غير المرغوب فيه السماح بأكسدة نقطة القطع. لهذا السبب ، عند العمل مع هذه المعادن ، هناك حاجة إلى غازات خاملة ، وغالبًا ما تكون نيتروجين.

يمكن استخدام أي وسيط غاز لقطع الألومنيوم. ولكن للعمل مع سبائك التيتانيوم ، لا يمكن استخدام أحدهما أو الآخر ، حيث يبدأ امتصاص كلا الغازين بواسطة سطح المعدن وتشكيل طبقة هشة. بالنسبة لهذه المادة ، يجب إعطاء الأفضلية لأجهزة الليزر التي تعمل بالهيليوم أو الأرجون عالي النقاء.

بشكل عام ، تعطي أي قاطعات ليزر تعمل بالغاز أقصى موجة إشعاع ، لذا فهي مطلوبة عند معالجة الصفائح المعدنية ذات السماكة القصوى.

يتم توفير الكفاءة والإنتاجية العالية للمعدات بواسطة أجهزة ليزر الألياف الضوئية ، وغالبًا ما يتم تنفيذها في شكل آلات صغيرة. لديهم المزايا التالية.

• جودة شعاع عالية. يكون خط القطع أرق والبقعة أصغر ، مما يحسن كفاءة العمل بشكل عام.
• سرعة قص عالية. بالمقارنة مع الغاز ، فهو ضعف ذلك.
• متانة. يضمن استخدام ليزر الألياف الضوئية الاحترافي أداءً مستقرًا يصل إلى 100 ألف ساعة من تشغيل المعدات.
• زيادة الكفاءة. تقابل كفاءة التحويل الكهروضوئي في قطع الألياف الضوئية 30٪ ، وهو ما يزيد بمقدار 2-3 مرات عن القطع بالليزر في بيئة الغاز.
• تكلفة منخفضة للاستخدام. لا يتجاوز استهلاك الطاقة لمنشآت الألياف الضوئية 30٪ من القطع بالليزر في جو غازي.
• الحد الأدنى من تكاليف الصيانة. إن عدم الحاجة إلى العدسات العاكسة يوفر الكثير من المال على صيانة الماكينة.
• تشغيل هذه المعدات ليس بالأمر الصعب. بسبب انتقال الألياف الضوئية ، ليست هناك حاجة لضبط معلمات المسار البصري.

عنصر العمل الرئيسي لقاطع ليزر ديود هو باعث على شكل بلورة شبه موصلة تكونت كرنان بصري. بالإضافة إلى الصمام الثنائي ، يشتمل هذا الليزر على جهاز متخصص للتشغيل من شبكة التيار المتردد. هذا يسمح لك بتغيير معلمات الإشعاع الناتج.

ومع ذلك ، فإن الليزر من نوع الصمام الثنائي هو أدنى بكثير من الليزر الغازي والألياف الضوئية من حيث معلمات التماسك. يعطي التركيز تباعدًا كبيرًا ، لذلك من المستحيل تركيز الطاقة في الحجم الأقصى. الميزة الوحيدة لهذه المعدات هي رخصتها النسبية مقارنة بجميع الطرز الأخرى.

يشبه مبدأ تشغيل ليزر الحالة الصلبة مبدأ الغاز. لكن لها أيضًا خصائصها الخاصة. على عكس الوسط الغازي ، يتم استخدام وسيط نشط للأشكال الصلبة هنا. كقاعدة عامة ، هذه هي البلورات والنظارات المختلفة التي يتم تنشيطها عند ملامستها للعناصر الأرضية النادرة. تتميز هذه الليزرات بالكفاءة المتزايدة ، في حين أن عددًا من الطرز صغيرة الحجم تمامًا. تنتج هذه المشاعل حزمًا بأطوال موجية يمكنها التعامل مع مجموعة متنوعة من المعادن والسماكات.

يوجد اليوم في السوق قواطع ليزر للمعادن من مجموعة متنوعة من الشركات المصنعة. من بين الشركات الأجنبية في السوق المحلية ، تحظى منتجات المصانع الموجودة في الدول الأوروبية والولايات المتحدة الأمريكية وكذلك في اليابان وتايوان بشعبية كبيرة:

• Trumpf (ألمانيا) ؛
• شولر (ألمانيا) ؛
• تروتيك (النمسا) ؛
• فارلي ليزرلاب (أستراليا) ؛
• دول مجلس التعاون الخليجي (تايوان).

بالإضافة إلى ذلك ، تحتل المنتجات الصينية الصنع حصة كبيرة في السوق. الرأي حوله غامض ويشك الكثير في جودته.ومع ذلك ، فإن بعض العلامات التجارية التي لديها مرافق إنتاج في الصين تعمل باستخدام التكنولوجيا السويسرية وتحت رقابة صارمة من العملاء. إنهم ينتجون آلات القطع بالليزر ذات الخصائص التقنية والتشغيلية العالية للغاية. تشمل هذه الشركات:

• أرنب؛
• واتسان.
• بدور.

في روسيا ، يتم إنتاج قواطع الليزر من قبل المؤسسات الصناعية أجهزة أشباه الموصلات ، LOMO ، البلازما والانعكاس. يقدم كل منهم أنواعًا معينة من أنظمة الليزر. لا توجد شركات في بلدنا تعمل في إنتاج جميع أنواع آلات الليزر في نفس الوقت.

عند اختيار آلة القطع بالليزر للمعادن ، يجب الانتباه إلى الخصائص التالية.

• مجموعة متنوعة من المواد. بادئ ذي بدء ، من الضروري مراعاة خصوصيات المؤسسة. من المهم توضيح الأجزاء المراد قطعها وسمكها. يجب مقارنة هذه العوامل بالبيانات الفنية للجهاز وحجم منطقة العمل ومعلمات تشغيل الجهاز.
• قوة. يتراوح متوسط ​​قوة جميع أجهزة الليزر اليوم من 500 إلى 6000 واط. إذا كنت تخطط لقطع الصفائح المعدنية التي يقل سمكها عن 6 مم ، فستكون آلة القطع بالليزر 500-700 واط كافية. للعمل مع مادة أكثر سمكًا ، تحتاج إلى تحديد الآلات بأقصى طاقة.
• تزوير. عندما يتعلق الأمر بآلات الألياف الضوئية ، فأنت بحاجة إلى الانتباه إلى المواد الاستهلاكية: المحركات المؤازرة ، والأدلة ، ورؤوس القطع ، والكيميرا وغيرها. تؤثر جودة ووظائف هذه المكونات على دقة وسرعة القطع بالليزر. بعض المصنعين عديمي الضمير يكملون المعدات ليس بالمكونات الأصلية ، ولكن مع نظرائهم من أجل تقليل التكاليف. قد يكون هذا مربكًا للمشتري. لذلك ، يجب توضيح المعلومات المتعلقة بأصل المواد الاستهلاكية مسبقًا.
• جودة المعدات. في السنوات الأخيرة ، كان هناك اتجاه لتقليل دورة الإنتاج في معظم الشركات. لا تولي العديد من الشركات ، خاصة تلك التي دخلت السوق مؤخرًا ، اهتمامًا كافيًا لاختبار قواطع الليزر الخاصة بهم قبل تسليمها إلى العميل ولا تقوم بمراقبة جودة المعدات. لذلك ، عند اختيار آلة ، من المهم جدًا الانتباه إلى توفر خدمات الاختبار وإعداد ما قبل البيع في الشركة المصنعة.
• خدمة الصيانة. عند اختيار المعدات ، من الأفضل إعطاء الأفضلية لآلات المصنّعين الذين يتم تمثيل خدماتهم في منطقة الاستخدام. خلاف ذلك ، فإن أي عيوب في مسار العملية ستؤدي إلى إصلاحات طويلة الأجل ، وبالتالي ، توقف الإنتاج.

آلات قطع المعادن بالليزر متعددة الاستخدامات. وهذا ينطبق على كل من المواد المستخدمة واتساع إمكانيات الإنتاج. على وجه الخصوص ، يمكن استخدامها لقطع ونقش المعادن.

الاستخدام الأكثر شيوعًا لمعدات الليزر هو قطع المواد. الأدوات الآلية التي تكون فيها أداة القطع الرئيسية هي الليزر منتشرة على نطاق واسع في الأشغال المعدنية. أنها تسمح لك بعمل:

• العناصر الفردية للهياكل الإعلانية الداخلية والخارجية ؛
• صانعي المعادن والألغاز.
• عناصر الديكور
• أجزاء لنمذجة السيارات والطائرات ؛
• هدايا تذكارية.

يمكن أن يحول النقش بالليزر على المنتجات المعدنية أبسط شيء إلى هدية لا تقدر بثمن. يتم الحصول على النقش الأكثر وضوحًا باستخدام شعاع الليزر. الصور المطبقة في هذه التقنية لها عمر افتراضي غير محدود ، فهي لا تخاف من التآكل ، وتأثيرات المحاليل الحمضية والقلوية ، والمياه ، والأشعة فوق البنفسجية ، ودرجات الحرارة القصوى.

بمساعدة ليزر يتم التحكم فيه بواسطة الكمبيوتر ، يمكنك الحصول على صورة بأقصى قدر من التفاصيل. في كثير من الأحيان ، يتم إنشاء أنماط معقدة على الأسطح المعدنية وحتى الصور الفوتوغرافية يتم إعادة إنتاجها.

باستخدام شعاع الليزر ، لا يمكن نقش الأسطح المستوية فحسب ، بل أيضًا على الأسطح المحدبة. في هذه الحالة ، يتم توصيل آلية تثبيت الشغل المتخصصة بمحرك الماكينة. يتم نقل دوران المحرك إلى قطعة العمل ، ويبدأ في التحرك بسرعة معينة ويطبق شعاع الليزر صورة من جميع الجوانب.