قطع الصفائح المعدنية بالليزر: أساسيات قطع المعادن بالليزر

تقنيات التصنيع الطرح هي عمليات نموذجية لتصنيع الأجزاء في الصناعات. أحد الأمثلة الأساسية على هذه التقنيات هو قطع الصفائح المعدنية بالليزر - وهو إجراء تصنيع أساسي.

تركز العملية شعاع الليزر على سطح المادة لحرق المواد أو تبخيرها أو إذابتها وتحقيق النتائج المرجوة في النهاية. نظرًا لأنها عملية دقيقة ودقيقة ، فإنها تجعل تصنيع المكونات ذات التفاصيل المعقدة أسهل.

هذه المقالة عبارة عن دليل شامل يحتوي على جميع المعلومات الضرورية التي قد تحتاجها بشأن القطع بالليزر قبل المغامرة بها في الحفلة التصنيعية التالية.

ما هو قطع الصفائح المعدنية بالليزر?

تصنيع الصفائح المعدنية هي إحدى تقنيات التصنيع الصناعية الأساسية. على هذا النحو ، يبدو أن قطع الصفائح المعدنية بالليزر هو أحد إجراءات الانتقال. يستخدم تصنيع القطع بالليزر شعاعًا عالي الطاقة من الضوء (ليزر) لقطع الصفائح المعدنية الرقيقة والمسطحة. يتم توجيه العملية بواسطة تقنية البصريات والتحكم العددي بالكمبيوتر (CNC) ، والتي تمثل الدقة العالية لأجزاء القطع بالليزر. 

تاريخ قطع الصفائح المعدنية بالليزر

كانت تقنية القطع بالليزر موجودة منذ أكثر من 60 عامًا ، مع محاولتها الأولى لقطع الصفائح المعدنية التي يعود تاريخها إلى عام 1960.

بحلول عام 1964 ، CO₂ تم استخدام الليزر بالفعل لتصنيع التفاصيل المعقدة مثل نوابض ساعة اللحام. إن ميزات الأتمتة والدقة العالية للقطع بالليزر على عمليات القطع الأخرى جعلتها مقبولة على نطاق واسع للتصنيع الدقيق والإنتاج بكميات كبيرة.

تم إنتاج ليزر الألياف لأول مرة في الستينيات ، ولكن ليس حتى أواخر الثمانينيات قبل أن تصل إلى السوق التجاري. يُنظر إلى التسعينيات على أنها العصر الذهبي لتقنية الليزر - حيث أفسحت المجال للعديد من أنواع الليزر عالية الطاقة ، مثل ليزر الحالة الصلبة التي حسنت الكفاءة والإنتاجية بشكل كبير. بحلول أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين ، أصبحت خدمات القطع بالليزر الآن تقنية تصنيع مقبولة على نطاق واسع تستخدمها العديد من الصناعات ، مثل صناعات السيارات والطيران.

أنواع الليزر لقطع الصفائح المعدنية

هناك ثلاثة أشكال مختلفة من الليزر لقطع المواد في التصنيع الصناعي. كل قاطع ليزر له ميزات فريدة تميزه عن الآخر. مع ذلك ، يوجد أدناه ملخص شامل للأنواع الثلاثة من قواطع الليزر.

الليزر الألياف

تعد آلات القطع بالليزر الليفي من أكثر أجهزة القطع الدقيقة فاعلية. إنها تنتمي إلى ليزر الحالة الصلبة باستخدام ليزر البذور لتضخيم الحزمة بألياف زجاجية خاصة. إنها فعالة في قطع قطع المعادن والسبائك وغير المعدنية مثل الزجاج والبلاستيك وحتى الخشب. بخلاف عمليات القطع البسيطة ، فهي مناسبة لنقش المعادن وتليينها.

فتحات الليزر الليفية أكثر اتساعًا من غيرها ؛ هذا قد يفسر قوتهم العالية. تتميز بعمر خدمة طويل لا يقل عن 25,000 ساعة وبالتالي تتطلب صيانة أقل. إنهم ينتجون بعضًا من أقوى الحزم وأكثرها استقرارًا. ومع ذلك ، فهي الأنسب للمواد التي يقل سمكها عن 20 مم.

CO₂  الليزر

CO₂ ينتج الليزر شعاع الضوء عن طريق تمرير الكهرباء عبر أنبوب مملوء بمزيج من الغازات. يحتوي خليط الغاز بشكل أساسي على ثاني أكسيد الكربون والغازات الخاملة - الهيليوم والنيتروجين ، وهما أكثر أشكال الليزر شيوعًا.

ومع ذلك ، فهي أقل فعالية مقارنة بألياف الليزر. كو₂ يمكن لآلات الليزر فقط قطع غير المعادن مثل الخشب والاكريليك والبلاستيك. في بعض الحالات ، قد تعمل أيضًا في قطع الصفائح المعدنية بالليزر ، خاصةً صفائح الألمنيوم الرقيقة وبعض المعادن غير الحديدية الأخرى.

[قد ترغب في معرفة الاختلافات بين ليزر الألياف وليزر ثاني أكسيد الكربون.]

ليزر كريستال

توجد قواطع الليزر الكريستالية في شكلين: بلورات Nd: YAG (عقيق الإيتريوم المصنوع من الألومنيوم المشبع بالنيوديميوم) و Me: YVO (الإيتريوم أورثو-فانادات ، YVO4). كلاهما عبارة عن أجهزة قطع عالية الطاقة بشكل لا يصدق. ومع ذلك ، فهي باهظة الثمن للغاية ، لكنها تتمتع بحوالي نصف متوسط ​​العمر المتوقع لألياف الليزر - من 8,000 إلى 15,000 ساعة. إنها مناسبة لقطع المعادن المطلية وغير المطلية ، وغير المعدنية والبلاستيكية ، وحتى السيراميك في ظل ظروف معينة.

ثلاث⁧⁩ قطع الصفائح المعدنية بالليزر العمليات

قطع الصفائح المعدنية بالليزر هي العملية الحرارية التي تنطوي على استخدام شعاع الليزر لقطع القطع من الصفائح المعدنية. في المقام الأول ، هناك ثلاث طرق لقطع الصفائح المعدنية.

قطع شعاع الليزر الانصهار

يستخدم قطع الانصهار غاز قطع خامل ، غالبًا من النيتروجين أو الأرجون ، لطرد المواد المنصهرة من شعلة القطع. نظرًا لاستخدام الغاز الخامل ، فإنه يمنع الأكسدة عند حافة القطع دون التفاعل مع العملية. هذه العملية مناسبة للأوراق المسطحة والرقيقة وللحالات التي يجب أن تفي فيها المواد بمتطلبات بصرية عالية واحتياجات أقل للمعالجة اللاحقة.

قطع شعاع الليزر باللهب

يستخدم القطع باللهب غاز الأكسجين لطرد المواد المنصهرة. يتسبب في تفاعل طارد للحرارة يمثل زيادة في مدخلات الطاقة الإجمالية للعملية. هذه العملية مثالية لقطع الفولاذ الطري ، من بين أمور أخرى أنواع الصفائح المعدنية ومواد قابلة للانصهار مثل السيراميك.

قطع التسامي شعاع الليزر

يستخدم قطع التسامي الليزر لتبخير أجزاء من مادة أقل ذوبانًا. مثل قطع الانصهار ، تعمل الغازات الخاملة - النيتروجين أو الهليوم أو الأرجون كغاز قطع ، مما يضمن خلو حواف القطع من المواد المؤكسدة. على الرغم من أنها بطيئة ، إلا أنها تنتج حوافًا عالية الجودة لقطع عالية الدقة.

مزايا قطع الصفائح المعدنية بالليزر

فيما يلي خمس مزايا مهمة لتقنية التصنيع هذه.

قطع عالية الدقة

شعاع الضوء يقطع المعادن بدقة عالية جدًا في تصنيع القطع بالليزر. إن الدقة والدقة التي يذوب بها الليزر ويتبخر المواد لا تضاهى مع العديد من طرق القطع الأخرى. تتمتع بعض أدوات القطع بالقالب بمستويات تحمل تتراوح من 1 إلى 3 مم ، بينما تقطع قواطع الليزر بدقة منخفضة تصل إلى 0.003 مم.

استخدام ورقة عالية

توفر قواطع الليزر الفرصة لاستخدام نسبة كبيرة من مواد التصنيع. توفر التقنية مساحة ضئيلة أو معدومة للهدر - تزيد الماكينة من عدد الأجزاء القابلة للاستخدام من أي صفائح معدنية. لذلك ، لا تقلق بشأن توفير المواد الزائدة ؛ يمكنك شراء المبلغ المحدد مع العلم أنه سيكون كافيًا.

براعة القطع القصوى

عمليات القطع بالليزر مرنة للغاية ومتعددة الاستخدامات. تعمل أداة القطع بالليزر المنفردة بشكل جيد لعمليات القطع المختلفة ، مثل القطع البسيط ، والقطع المعقدة ذات التفاصيل المعقدة ، والعلامات ، والحفر حتى النقوش. لذلك ، لا يحتاج المصنعون إلى استبدال الأدوات من وقت لآخر أثناء العملية.

استخدام منخفض للطاقة

لا تتطلب قواطع الليزر تحريك أجزاء مختلفة من الجهاز على عكس بعض ماكينات القطع الأخرى. هذا يسمح لهم بقطع قطع المواد بشكل فعال دون استهلاك الكثير من الطاقة. بينما يمكن أن تعمل قواطع الليزر بطاقة 10 كيلو وات ، يمكن أن تستخدم معظم الإجراءات الأخرى ما يصل إلى خمس مرات.

ضرر ضئيل أو معدوم

ربما تعتقد أن التعرض للحرارة للمواد في القطع بالليزر قد يتسبب في تشوه أو تشويه الأجزاء أو حتى تلف كامل. حسنًا ، هذا غير صحيح. الأجزاء المتأثرة بالحرارة في القطع بالليزر ضئيلة ولا تشكل أي تهديد لتحمل الميزات أو المكونات بعد التصنيع.

عيوب قطع الصفائح المعدنية بالليزر

على الرغم من فوائدها العديدة ، إلا أن قطع الصفائح المعدنية بالليزر بها بعض أوجه القصور. دعونا نناقشهم.

الحاجة لمشغل متخصص

للاستفادة بشكل أفضل من قواطع الليزر الخاصة بك ، قد تحتاج إلى توظيف محترف لتشغيل الماكينة لتصنيع الأجزاء. خبير ، على سبيل المثال ، سوف يكتشف بسرعة خطأ أو إعداد غير صحيح قد يؤثر على عمليات الإنتاج أو حتى على سلامة الجهاز.

قيود على سماكة المعدن

على الرغم من أن القطع بالليزر يمكن أن يعمل بشكل جيد مع مجموعة واسعة من المواد ، بما في ذلك الصفائح المعدنية ، إلا أنه يُنصح باستخدام إجراءات قطع أخرى عند التعامل مع المعادن السميكة. تعتبر قواطع الليزر النموذجية رائعة لقطع ألواح الألمنيوم بسماكة قصوى 15 مم والفولاذ 6 مم.

غازات ضارة

نظرًا لأن قواطع الليزر تذوب وتبخر المواد ، فإنها تطلق أبخرة ضارة بشكل كبير عند قطع البلاستيك. وبالتالي ، من الضروري تشغيل القطع بالليزر في غرفة جيدة التهوية أو بيئة عمل آمنة.

ارتفاع الاستثمار الأولي

تكلفة آلة القطع بالليزر عالية الجودة عالية. قد يكلف قاطع الليزر النموذجي حوالي 3000 دولار ، وهو ضعف تكلفة قاطع اتيرجيت أو قواطع البلازما. للانخراط في خدمات القطع بالليزر كوسيلة عمل ، فأنت بحاجة إلى تحمل الاستثمار الأولي المرتفع.

نصائح تصميم لأجزاء القطع بالليزر

من أجل الاستخدام الفعال والفعال لخدمات القطع بالليزر لأجزائك. تحتاج إلى الالتزام بمجموعات النصائح أدناه الخاصة بك تصميم منتجات القطع بالليزر.

لا يمكن أن تكون التفاصيل الخاصة بك أصغر من سمك المعدن

السماكة عامل مهم يجب مراعاته في عمليات القطع بالليزر. يتعلق مباشرة بقوة الليزر. لذلك ، كلما زادت السماكة ، قلت قدرة الليزر على اختراق المواد وقطعها. ومع ذلك ، فإن زيادة قوة الليزر في بعض الأحيان قد تزيد من احتمالية قطع مثل هذه المواد.

تذكر كيرف

يجعل تصميم الليزر من المهم ملاحظة ما يسميه الناس كيرف. Kerf هو المادة التي تتبخر عندما يضرب شعاع الليزر مادة القطع بالليزر. ليس فقط في القطع بالليزر. يكون مرئيًا في عمليات تصنيع الطرح الأخرى. يحدث القطع بالليزر Kerf بسبب سمك شعاع الليزر. من المهم أن تأخذ في الاعتبار أثناء مرحلة التصميم.

اختر المادة المناسبة

المادة الصحيحة هي أهم شيء يجب ملاحظته قبل عملية القطع بالليزر. يعتمد اختيار المادة على الخصائص التي تريد أن يمتلكها المنتج النهائي. على سبيل المثال ، المواد لها خصائص مختلفة من حيث الصلابة والشفافية والمرونة. في Rapid Direct ، ستتمكن من الوصول إلى قطع مختلفة من الصفائح المعدنية بالليزر والبلاستيك والورق وما إلى ذلك.

المباعدة مهمة 

التباعد مهم جدًا في القطع بالليزر لإزالة الخطأ والحصول على أفضل نتيجة ممكنة. يجب أن يكون الحد الأدنى للتباعد مساويًا لسمك المادة. على سبيل المثال ، في قطع الصفائح المعدنية بالليزر ، إذا كان سمك الصفائح المعدنية 2 مم ، فإن التباعد بين مسارين يكون 2 مم. من المهم أيضًا إذا كنت تبحث عن تصميمات مختلفة للصفائح المعدنية المقطوعة بالليزر.

تحويل النص الخاص بك إلى نقاط الارتساء والمنحنيات

ليست كل عمليات الليزر تتطلب قص النص. ومع ذلك ، إذا كنت بحاجة إلى دمج نص ، فيجب أن تباعد بين أحرف النص وكتابتها بتنسيق كبير. هذا من أجل عملية أكثر سلاسة وأفضل نتيجة. إذا كانت الأحرف قريبة ، يمكن أن تتداخل ، مما يؤدي إلى نقش غير مقروء.

قد تساعد معرفة النصائح المذكورة أعلاه في تقليل تكاليف تصنيع الصفائح المعدنية.

هل يجب أن استثمر في آلة القطع بالليزر أو اختر خدمة

من تصنيع المعدات البسيطة إلى الشركات الكبيرة - مثل صناعات الطيران والسيارات - تعد خدمات القطع بالليزر ضرورية لعمليات التصنيع المختلفة. هذه التقنية هي إجراء فعال وعالي الكفاءة ومناسب لمجموعة كبيرة من المواد.

ومع ذلك ، فإن الخيار الذكي لشركات التصنيع الصغيرة هو اختيار خدمة بدلاً من الاستثمار في الماكينة ، حيث إنها طريقة ممتازة لتوفير التكلفة مع تقديم الجودة للعملاء. ومع ذلك ، إذا كانت الأموال متوفرة ، فقد يكون الاستثمار في آلات القطع بالليزر مربحًا للغاية بسبب المزايا العديدة التي تأتي مع الجهاز.

على أي حال ، يعتمد الاختيار فقط على الشركات المصنعة. ولكن إذا اخترت استئجار خدمة ، فاتصل بـ RapidDirect - خبير في تقديم خدمات تقطيع الصفائح المعدنية بالليزر.

خدمات القطع بالليزر الخاصة بك عبر الإنترنت لأجزاء الصفائح المعدنية

هل تبحث عن شركة تضمن جودة خدمات القطع بالليزر؟ إذن ، RapidDirect هو ما تحتاجه فقط لتصنيعك.

نحن شركة موثوقة تقدم خدمات تصنيع الصفائح المعدنية للنماذج الأولية السريعة والإنتاج المخصص. نحن نضمن خدمات قص الصفائح المعدنية بالليزر عالية الجودة ، ونقدم حلولاً فعالة من حيث التكلفة وحسب الطلب حسب طلبك.

نحن نقدم أيضًا نماذج أولية منخفضة الحجم وإنتاج بكميات كبيرة. مع RapidDirect ، يمكنك التأكد من خلو منتجاتك من مشاكل تصنيع الصفائح المعدنية ، حتى عند العمل مع منتجات مخصصة بتفاصيل معقدة. علاوة على ذلك ، نقدم أيضًا بعضًا من أفضل الخدمات في التصنيع باستخدام الحاسب الآلي ، والطباعة ثلاثية الأبعاد ، والقولبة بالحقن ، وخدمات صب القوالب.

بدائل القطع بالليزر

ربما لا ترغب في استخدام القطع بالليزر ولا تعرف كيفية قص الأشكال من الصفائح المعدنية ؛ فيما يلي الخيارات المتطورة الأخرى لاحتياجات التصنيع الخاصة بك.

EDM

EDM ، تصنيع التفريغ الكهربائي، مثل القطع بالليزر ، يستخدم الطاقة الحرارية لإزالة قطع المواد. يستخدم التفريغ الكهربائي (الشرر) لقطع الشكل المطلوب من المادة. بالمقارنة مع القطع بالليزر ، ينتج EDM تشطيبًا أفضل للسطح مع منطقة أقل تأثراً بالحرارة. كما أنها مناسبة لقطع المواد الصلبة.

CNC الطحن

يتضمن الطحن باستخدام الحاسب الآلي استخدام قواطع دوارة عالية السرعة لتشكيل المواد. تعمل عمليات الطحن بشكل جيد في المعادن والسبائك واللافلزات. مثل القطع بالليزر ، فهي عملية تصنيع عالية الدقة. يتمثل الاختلاف الرئيسي بين العمليتين في أنه بينما يستخدم الطحن أدوات القطع - قواطع دوارة ، لنحت أو تشكيل التصاميم ، يستخدم القطع بالليزر أشعة من الأضواء ، أو تذوب بالليزر ، أو حرق شكل التصميم.

قطع واترجيت

القطع بنفث الماء هو تقنية تصنيع تتضمن استخدام الماء أو خليط من الماء والمواد الكاشطة تحت ضغط عالٍ لقطع قطعة من المادة.

أدناه مقارنة بين القطع بالماء النفاث والقطع بالليزر.

• يمكن أن تنقش قواطع الليزر أرقامًا أو علامات ، بينما يسمح القطع بنفث الماء بالقطع فقط.
• كلاهما مناسب لقطع مجموعة واسعة من المواد. ومع ذلك ، لا تستطيع نفاثات الماء قطع مواد أكثر سمكًا من قواطع الليزر ، حتى 50 مم.
• يتميز القطع بالليزر بمستويات تحمل أفضل ويولي مزيدًا من الاهتمام للتفاصيل المعقدة ، مما يجعلها الخيار الأفضل للهندسات المعقدة.

اللكم

يستخدم التثقيب ضاغطًا لكمة لقطع الشكل المطلوب من قطعة من المادة. مثل عمليات CNC الأخرى ، فإن التثقيب هو تقنية عالية الدقة لتصنيع الأجزاء ، كما أنها مناسبة لمجموعة واسعة من المواد. ومع ذلك ، فإن التثقيب ليس مثاليًا لتصنيع المكونات ذات الأشكال الهندسية المعقدة.

وفي الختام

القطع بالليزر تقنية تستخدم في النماذج الأولية السريعة لقطع المواد. تقدم هذه المقالة عرضًا للعملية وتاريخها وأنواعها وأشياء أخرى قد تعرفها. نعتقد أنك تعلمت شيئًا واحدًا أو أكثر عن القطع بالليزر. ومع ذلك ، يمكنك الوثوق بنا في RapidDirect للحصول على أفضل خدمات القطع بالليزر.