هل سبق لك أن واجهت صعوبة في اختيار فوهة القطع بالليزر المناسبة لمشروعك؟ يعد اختيار الفوهة المثالية أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق قطع نظيف ودقيق وزيادة الكفاءة إلى أقصى حد. في هذه المقالة، سوف نستكشف العوامل الرئيسية التي يجب مراعاتها عند اتخاذ هذا القرار ونقدم لك رؤى الخبراء لمساعدتك على اتخاذ قرار مستنير. اكتشف كيف يمكن للفوهة المناسبة أن ترفع نتائج القطع بالليزر إلى آفاق جديدة.
في مجال القطع بالليزر، تُعد كفاءة وجودة القطع أمرًا بالغ الأهمية. أحد المكونات التي غالبًا ما يتم تجاهلها ولكنها حاسمة في هذه العملية هي فوهة القطع بالليزر. على الرغم من صغر حجمها ومظهرها غير الواضح، تلعب الفوهة دورًا حيويًا في ضمان الأداء الأمثل. تتعمق هذه المقالة في أهمية اختيار الفوهة المناسبة وتقدم رؤى حول اتخاذ قرار مستنير.
تخدم فوهة القطع بالليزر عدة وظائف أساسية:
تُحدث جودة الفوهة المستخدمة في رأس القطع بالليزر فرقًا كبيرًا في الأداء والنتائج المحققة. تتأثر عدة عوامل رئيسية بشكل مباشر بمادة الفوهة ودقتها:
تخدم الفوهة عالية الجودة وظائف هامة:
لذلك، فإن جودة الفوهة لها تأثير مباشر على كل من العمر التشغيلي لرأس القطع وجودة القطع لقطعة العمل.
تميل الفوهات التي توفرها الشركة المصنعة للمعدات الأصلية (OEM) لرأس القطع إلى الحصول على أسعار مرتفعة. وقد خلق هذا طلبًا قويًا على فوهات الطرف الثالث بأسعار معقولة، ومع ذلك، لا يتمتع جميع الموردين الخارجيين بقدرات التصنيع لإنتاج فوهات تضاهي جودة ودقة المواد الاستهلاكية التي توفرها الشركات المصنعة للمعدات الأصلية. نظرًا لأن أسعار قواطع ألياف الليزر الليزرية أصبحت أكثر تنافسية في السنوات الأخيرة، فهناك ضغط متزايد على أسعار الملحقات مثل الفوهات أيضًا.
من المرجح أن يؤدي السعي وراء أقل سعر ممكن مع إهمال اعتبارات الجودة للمكونات الحرجة مثل الفوهات إلى نتائج عكسية. فاستخدام فوهات رديئة يزيد من مخاطر:
يعد اختيار الفوهات وصيانتها في ماكينات القطع بالليزر أمرًا بالغ الأهمية لضمان الأداء الأمثل والدقة. يمكن أن يؤدي الاختيار غير السليم أو الصيانة السيئة للفوهات إلى العديد من العواقب السلبية، مما يؤثر بشكل كبير على عملية القطع وجودة المنتج النهائي. فيما يلي العواقب الرئيسية:
تلعب الفوهات دوراً حاسماً في توجيه شعاع الليزر والغاز المساعد إلى منطقة القطع. إذا لم يكن تصميم الفوهة مناسبًا أو إذا لم تتم صيانتها جيدًا، فقد تتأثر دقة شعاع الليزر. ويمكن أن يؤدي ذلك إلى عدم الدقة في مسار القطع، مما ينتج عنه أجزاء لا تفي بالمواصفات المطلوبة.
يعد الغاز المساعد، وهو عادةً الأكسجين أو النيتروجين، ضروريًا لعملية القطع لأنه يساعد في إزالة المواد المنصهرة من القطع ويمنع الأكسدة. يمكن أن تؤدي الفوهة المختارة بشكل غير صحيح إلى تقييد معدل تدفق الغاز، مما يؤدي إلى عدم كفاية إمدادات الغاز عند نقطة القطع. ويمكن أن يتسبب ذلك في ضعف جودة القطع وزيادة تكوين الخبث على حواف المادة المقطوعة.
يجب أن تضمن الفوهة تدفق هواء مستقر وموجه للحفاظ على قطع نظيف ودقيق. إذا لم يتم تصميم الفوهة بشكل صحيح أو كانت تالفة، فقد يصبح تدفق الهواء مضطربًا وغير مستقر. يمكن أن يؤدي عدم الاستقرار هذا إلى تعطيل عملية القطع، مما يؤدي إلى قطع غير منتظم وزيادة الخشونة على حواف القطع.
تعتمد عملية القطع بالليزر على صهر المواد وإزالتها بكفاءة. ويمكن أن يؤثر الاختيار غير الصحيح للفوهة على قدرة الليزر على التركيز بدقة على المادة، مما يؤدي إلى عدم كفاءة الصهر. يمكن أن يؤدي عدم الكفاءة هذا إلى قطع غير مكتمل، خاصة في المواد السميكة، مما يجعل من الصعب أو حتى من المستحيل تحقيق عمق القطع المطلوب.
عندما تفشل الفوهة في توجيه الغاز المساعد بشكل صحيح، يمكن أن يتراكم الحطام المنصهر حول منطقة القطع. يمكن أن يلتصق هذا الحطام بسطح المادة، مما يتسبب في حدوث عيوب ويتطلب معالجة إضافية بعد التنظيف. يمكن أن يؤدي الحطام المنصهر الزائد أيضًا إلى تلف الفوهة والمكونات الأخرى لماكينة القطع بالليزر.
تتطلب المواد السميكة قدرات قطع ليزر دقيقة وقوية. يمكن أن تعيق الفوهة المختارة بشكل غير صحيح قدرة الليزر على اختراق المواد السميكة وقطعها بفعالية. ويمكن أن يؤدي ذلك إلى قطع غير مكتمل، وزيادة تآكل ماكينة القطع بالليزر، واحتمال تلف المواد التي تتم معالجتها.
اختيار فوهة كبيرة جداً
اختيار فوهة صغيرة جداً
في سياق معالجة الصفائح المعدنية، لا سيما في القطع بالليزر والتطبيقات المماثلة، يلعب تصميم الفوهة دورًا حاسمًا في تحديد كفاءة وجودة عملية القطع. هناك نوعان أساسيان من تصميمات الفوهات المستخدمة بناءً على معدل تدفق الغاز:
1. فوهة منخفضة السرعة
تتميز الفوهة منخفضة السرعة بمعدل تدفق غاز أقل من سرعة الصوت. تُستخدم هذه الفوهات عادةً في التطبيقات التي تتطلب دقة عالية وتحكم في عملية القطع. ومع ذلك، قد لا تكون فعالة في قطع المواد السميكة أو الأكثر لزوجة بسبب انخفاض سرعة الغاز.
2. فوهة عالية السرعة
تعمل الفوهة عالية السرعة بمعدل تدفق غاز قريب من سرعة الصوت. يشبه مبدأ عمل الفوهة عالية السرعة آلية العادم في الصاروخ أو المحرك النفاث، حيث يتم تسريع الغاز أثناء مروره عبر الفوهة. يعمل تأثير التسارع هذا على تحسين أداء القطع، خاصةً بالنسبة للمواد اللزجة، من خلال توفير تدفق غاز أكثر تركيزًا وقوة.
تؤثر عدة عوامل على أداء كل من الفوهات منخفضة السرعة وعالية السرعة:
إن ضغط الغاز داخل تجويف رأس القطع أمر بالغ الأهمية. يمكن لضغط الغاز العالي أن يحسن من سرعة القطع وجودته من خلال ضمان نفاثة غاز أكثر تركيزًا وقوة.
يؤثر قطر الفوهة على معدل التدفق وتركيز الغاز النفاث. يمكن للقطر الأصغر أن ينتج نفاثة أكثر تركيزًا، وهو أمر مفيد للقطع الدقيق، بينما يمكن استخدام قطر أكبر لقطع المواد الأكثر سمكًا.
يحدد الشكل الداخلي للفوهة كيفية توجيه الغاز وتسريعه. يمكن للشكل الداخلي المصمم جيدًا أن يقلل من الاضطراب ويزيد من كفاءة تدفق الغاز إلى أقصى حد.
يلعب شكل مخرج الفوهة أيضًا دورًا مهمًا في عملية القطع. يمكن للمخرج ذي الشكل المناسب أن يضمن تدفق الغاز بشكل موحد ويقلل من فرص حدوث مخالفات في القطع.
يُعرف القطع بالليزر حاليًا بأنه أحد أكثر طرق معالجة المعادن كفاءة وجودة ودقة وجودة عالية. تؤثر عوامل مختلفة على القطع بالليزر، والفوهة هي أحد هذه العوامل. يمكن أن يؤدي اختيار الفوهة المناسبة عند قطع المواد المختلفة إلى تبسيط المعالجة. ولكن كيف يمكننا اختيار الفوهة المناسبة بشكل صحيح؟ دعونا نلقي نظرة اليوم.
الفوهة، والمعروفة أيضًا باسم فوهة النحاس، هي أحد المكونات المهمة جدًا في القطع بالليزر. تقع الفوهة في الطرف السفلي من رأس القطع، ويعمل كل من شعاع الليزر والغاز المساعد على مادة القطع من خلال الفوهة. وتتمثل وظيفتها الرئيسية في تجميع الغاز المساعد وتشكيل ضغط مرتفع، وإطلاقه على السطح وفي شق مادة القطع. يؤدي ذلك إلى نفخ المادة الأصلية التي انصهرت وتبخرت أثناء عملية القطع، تاركةً شقاً نظيفاً. وفي الوقت نفسه، يمنع الملوثات مثل الخبث المنصهر والغبار من الارتداد إلى أعلى، وبالتالي حماية العدسة الداخلية.
لتحقيق مقاطع قطع أفضل، من الضروري التحكم في تركيز شعاع الليزر ومركز الفوهة، وهو أحد العوامل المهمة التي تؤثر على جودة القطع. لذلك، يجب أن تكون الفوهة متحدة المحور مع شعاع الليزر للحصول على مقاطع قطع أفضل.
عندما يكون مركز الفوهة ومركز شعاع الليزر غير متحد المحور، تكون التأثيرات على جودة القطع كما يلي:
لتحقيق مقاطع قطع أفضل، من الضروري التحكم في تركيز شعاع الليزر ومركز الفوهة، وهو أحد العوامل المهمة التي تؤثر على جودة القطع. لذلك، يجب أن تكون الفوهة متحدة المحور مع شعاع الليزر للحصول على مقاطع قطع أفضل.
للتحقق مما إذا كان شعاع الليزر والفوهة متحدا المحور أم لا، يلزم القيام بالخطوات التالية للاختبار
إذا كان الثقب في مركز الدائرة، فهذا يعني أن شعاع الليزر والفوهة متحدا المحور ولا حاجة إلى ضبط. إذا لم يكن الثقب متحد المحور مع مركز الدائرة، أو إذا كان الثقب لا يمكن رؤيته (شعاع الليزر يصطدم بالجدار الداخلي للفوهة)، فأنت بحاجة إلى ضبط برغي الضبط على رأس القطع بالليزر. كرر الخطوات من 1-3 حتى يتطابق ثقب الليزر مع مركز الفوهة.
تتميز فوهات الطبقة الواحدة بسرعات تدفق غاز بطيئة نسبيًا. وهي تستخدم عادةً لقطع المعادن مثل الفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك الألومنيوم والنحاس. تستخدم هذه الفوهات عادةً النيتروجين كغاز مساعد. يعد تدفق الغاز الأبطأ مناسبًا لهذه المواد لأنه يساعد في تحقيق قطع أنظف دون أكسدة مفرطة.
من ناحية أخرى، تتميز فوهات الطبقة المزدوجة بسرعات تدفق غاز أسرع، مما يجعلها مناسبة لتطبيقات القطع عالية السرعة. وغالبًا ما تُستخدم لقطع الفولاذ الكربوني وتستخدم الأكسجين بشكل عام كغاز مساعد. يعزز تدفق الغاز عالي السرعة من كفاءة القطع، ولكنه يتسبب أيضًا في تحول سطح القطع إلى اللون الأسود بسبب الأكسدة.
يعد حجم فتحة الفوهة أمرًا بالغ الأهمية لأنه يحدد سرعة تدفق الغاز الذي يعمل على مادة القطع، والذي يؤثر بدوره على إزالة المواد المنصهرة. فيما يلي بعض النقاط الرئيسية التي يجب مراعاتها:
تُصنع الفوهات عادةً من مادتين:
يحدد حجم فتحة فتحة الفوهة معدل تدفق الغاز وشكل مجال الغاز. التوصيات القائمة على سمك المادة هي كما يلي:
هناك عدة أنواع من الفوهات شائعة الاستخدام في التطبيقات الصناعية. وفيما يلي بعض أكثرها شيوعاً:
فوهة أحادية الطبقة - S
الميزات: جدار داخلي مخروطي الشكل مع معدل تدفق غاز مرتفع لنفخ الخبث.
الغرض: ذوبان قطع المواد مثل الفولاذ المقاوم للصدأ و صفيحة ألومنيوم.
فوهة مزدوجة الطبقة - D
الميزات: فوهة مركبة مزدوجة الطبقة مع قلب داخلي مضاف على أساس فوهة أحادية الطبقة.
الغرض: طبقة مزدوجة 2.0 أو أكبر لقطع الرمل الفولاذي الكربوني
فوهة مزدوجة الطبقة عالية السرعة - E
الميزات: الفوهة ذات شكل مدبب، والثقوب الثلاثة الموجودة على حافة اللب الداخلي أكبر من تلك الموجودة في الفوهة العادية مزدوجة الطبقة.
الغرض: تُستخدم بشكل أساسي للقطع عالي الطاقة والسرعة والجودة العالية للصلب الكربوني حتى سُمك 20 مم مع تشطيب سطح أملس ومشرق.
فوهة أحادية الطبقة عالية السرعة - SP
الميزات: تتميز الفوهة بشكل مدبب، مع جدار داخلي مخروطي الشكل يتميز بتصميم متدرج.
الغرض: يُستخدم بشكل أساسي للقطع عالي الطاقة وعالي السرعة للفولاذ الكربوني بسماكة أعلى من 20 مم، مما يؤدي إلى تشطيب سطح أملس ومشرق. وهو مناسب أيضًا لتطبيقات القطع بالتركيز على الأكسجين.
فوهة أحادية الطبقة عالية السرعة - SD
الميزات: تحتوي الفوهة على شكل مدبب مع جدار داخلي مخروطي الشكل ومساحة فوهة أكبر للفوهة.
الغرض: يُستخدم بشكل أساسي للقطع عالي السرعة للفولاذ الكربوني بسماكة أعلى من 20 مم، مما يؤدي إلى أداء قطع سلس ومستقر مع جودة قطع أفضل.
فوهة التعزيز - ب
الميزات: تم تحسين الفوهة من فوهة أحادية الطبقة، حيث تحتوي الفوهة على طبقة متدرجة عند فتحة الفوهة.
الغرض: يمكن استخدامه للقطع عالي الطاقة للفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ الكربوني بالنيتروجين أو الهواء المضغوط عند ضغط منخفض.
بالنسبة لرأس القطع بالليزر BLT 12kW، يجب معايرة النقطة البؤرية عند إقرانها بفوهات مختلفة. فيما يلي النقاط البؤرية الموصى بها لمختلف الفوهات:
يعد التركيب والمعايرة الصحيحة للفوهة أمرًا بالغ الأهمية لضمان الأداء الأمثل وجودة القطع. يمكن أن يؤدي التركيب أو المعايرة غير الصحيحة إلى نتائج قطع رديئة وزيادة تآكل الماكينة واحتمال تلف قطعة العمل. اتبع دائمًا إرشادات وتوصيات الشركة المصنعة لتركيب الفوهة ومعايرتها لتحقيق أفضل النتائج.
عند اختيار فوهات لقطع الفولاذ الكربوني بالأكسجين بالليزر، فإن قوة الليزر وسُمك المادة من العوامل الحاسمة. فيما يلي الفوهات المقترحة بناءً على قوة الليزر وسُمك المادة:
الليزر | سمك القطع (قطع السطح اللامع للصلب الكربوني بالأكسجين) | الفوهة المقترحة |
---|---|---|
ليزر منخفض الطاقة (≤6000 واط) | 16-20 مم | 1.4 د-1.6 د فوهة مخروطية عامة |
ليزر عالي الطاقة (≥6000 واط، باستخدام رايكوس 12 كيلو وات كمثال) | 3-12 مم | 1.2E فوهة ثنائية الطبقة عالية السرعة |
12-14 مم | 1.2B-1.4E فوهة ثنائية الطبقة عالية السرعة | |
16-20 مم | فوهة 1.4E-1.6E ثنائية الطبقة عالية السرعة | |
22-35 مم | فوهة SP1.4-SP1.8 أحادية الطبقة عالية السرعة أو فوهة 1.4E-1.8E ثنائية الطبقة عالية السرعة | |
35-40 مم | فوهة SP1.6-SP1.8 أحادية الطبقة عالية السرعة أو 1.6E-1.8E فوهة ثنائية الطبقة عالية السرعة |
يمكن أن تختلف جودة الفوهات المتوفرة في السوق بشكل كبير. يوصى بالتمييز بعناية بين الفوهات وفقًا للمواصفات المذكورة أعلاه والشراء من خلال قنوات مرموقة ومنتظمة لضمان الأداء الأمثل وجودة القطع.
من خلال الالتزام بهذه التوصيات، يمكنك تحقيق نتائج قطع فعالة وعالية الجودة للفولاذ الكربوني باستخدام تقنية الليزر.