ماكينة قطع المعادن بالليزر: الدليل الأساسي

تخيل آلة يمكنها قطع المعادن بدقة مشرط الجراح. توفر ماكينات قطع المعادن بالليزر هذه القدرة، مما يغير طريقة عمل الصناعات مع المعادن. تستكشف هذه المقالة أنواع هذه الأدوات المتطورة ومبادئها وتطبيقاتها. وفي النهاية، ستفهم كيف تحقق هذه الماكينات دقة وكفاءة عالية وتعدد استخدامات في معالجة المعادن، مما يجعلها لا غنى عنها في التصنيع الحديث.

جدول المحتويات

ما هو قاطع المعادن بالليزر؟

قاطع المعادن بالليزر هو أداة تصنيع دقيقة مصممة خصيصًا لقطع ومعالجة المواد المعدنية باستخدام تقنية الليزر عالية الطاقة. تستخدم هذه الآلة المتطورة شعاع ليزر مُركَّز لصهر المعادن أو تبخيرها أو تفجيرها بدقة وكفاءة استثنائية. وبفضل قدرتها على التعامل مع مجموعة واسعة من المعادن، بما في ذلك الفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم والفولاذ الطري وحتى السبائك الغريبة، فإن قواطع الليزر المعدنية توفر براعة لا مثيل لها في التطبيقات الصناعية.

وعادةً ما تستخدم هذه الأنظمة ليزر ثاني أكسيد الكربون أو ليزر الألياف، مع تزايد انتشار ليزر الألياف بسبب أدائها المتفوق على المعادن العاكسة والمواد الرقيقة. يتم التحكم في عملية القطع بالكمبيوتر، مما يسمح بإنتاج تصميمات معقدة وأشكال هندسية معقدة بأقل قدر من نفايات المواد. تتفوق قواطع المعادن بالليزر في إنتاج قطع نظيفة ودقيقة مع وجود شقوق ضيقة ومناطق متأثرة بالحرارة إلى الحد الأدنى، مما يجعلها مثالية للصناعات مثل السيارات والفضاء والإلكترونيات والتصنيع العام حيث الدقة والجودة أمران أساسيان.

ما هو قاطع المعادن بالليزر

أنواع آلات قطع المعادن بالليزر

تتميز صناعة قطع المعادن بالليزر حاليًا بثلاثة أنواع سائدة من الماكينات:

  1. ماكينة القطع بالليزر CO2
  2. ماكينة القطع بالليزر الليفي
  3. ماكينة القطع بالليزر YAG

تظل ماكينات القطع بليزر ثاني أكسيد الكربون حجر الزاوية في الصناعة نظرًا لقدرتها القوية على القطع وتعدد استخداماتها عبر مجموعة واسعة من المواد والسماكات. وقد عززت قدرتها على معالجة كل من المواد المعدنية وغير المعدنية بكفاءة مكانتها كمعدات رئيسية في السوق. تتفوق هذه الماكينات في قطع المواد الأكثر سمكًا (حتى 25 مم من الفولاذ الطري) وهي فعالة بشكل خاص في معالجة الأكريليك والخشب والمواد غير المعدنية الأخرى.

ماكينات القطع بالليزر الليفي اكتسبت شهرة سريعة في السنوات الأخيرة، مدفوعة بالتطورات التكنولوجية والفوائد التشغيلية. توفر هذه الأنظمة كفاءة فائقة في استخدام الطاقة، ومتطلبات صيانة أقل، وسرعة قطع استثنائية، خاصة بالنسبة للمعادن الرقيقة إلى المتوسطة السماكة (حتى 10 مم). ويساهم تصميمها المدمج، إلى جانب عدم وجود مرايا أو أجزاء متحركة في نظام توصيل الحزم، في خفض تكاليف التشغيل وزيادة الموثوقية. ليزر الألياف بارع بشكل خاص في قطع المواد العاكسة مثل الألومنيوم والنحاس، والتي يمكن أن تكون صعبة على ليزر ثاني أكسيد الكربون.

على الرغم من أن آلات القطع بالليزر YAG (عقيق الألومنيوم الإيتريوم والألومنيوم)، رغم أنها أقل شيوعًا من ليزر ثاني أكسيد الكربون أو ليزر الألياف، إلا أنها لا تزال تحتفظ بمكانة خاصة في تطبيقات محددة. وهي فعالة بشكل خاص في القطع الدقيق للمواد الرقيقة وغالباً ما تستخدم في صناعات المجوهرات والأجهزة الطبية. يمكن تشغيل ليزر YAG في وضعي الموجة النبضية والمستمرة على حد سواء، مما يوفر مرونة في تلبية متطلبات القطع المختلفة.

ويمكن أن تُعزى الشعبية المتزايدة لتقنية ليزر الألياف في سوق قطع المعادن إلى انخفاض متطلباتها التقنية نسبياً في التشغيل والصيانة، إلى جانب سرعتها ودقتها العالية في القطع. ومع استمرار المصنعين في دفع حدود طاقة ليزر الألياف وجودة الحزمة الليزرية إلى أقصى الحدود، تزداد قدرة هذه الآلات على منافسة ليزر ثاني أكسيد الكربون حتى في تطبيقات المواد السميكة، مما يعزز مكانتها في السوق.

مبدأ عمل آلة قطع المعادن بالليزر

وتعتمد عملية القطع بالليزر على الطاقة المركزة لشعاع ليزر عالي الطاقة لتسخين وتبخير المادة بسرعة، مما يؤدي إلى خلق شقوق ضيقة. وعندما تتجاوز مدخلات الحرارة من الليزر قدرة المادة على الانعكاس أو التوصيل أو الانتشار، يتشكل تجمع ذوبان موضعي يتم طرده من منطقة القطع.

عندما يجتاز شعاع الليزر قطعة العمل في مسار مبرمج، فإنه يولد باستمرار قطعًا دقيقًا (عادةً بعرض 0.1-0.5 مم) دون إحداث تشويه حراري كبير في المادة المحيطة. وتُعد هذه القدرة على الحفاظ على تفاوتات ضيقة والحد الأدنى من المناطق المتأثرة بالحرارة ميزة رئيسية للقطع بالليزر مقارنة بطرق القطع الحراري التقليدية.

يتم تعزيز العملية باستخدام الغازات المساعدة التي يتم اختيارها بعناية بناءً على المواد التي يتم قطعها وجودة القطع المطلوبة:

  1. بالنسبة للمعادن الحديدية، يتم استخدام الأكسجين كغاز تفاعلي. ويبدأ تفاعل طارد للحرارة، مما يسرع عملية القطع ويساعد على طرد المواد المنصهرة من الشق.
  2. بالنسبة للمعادن غير الحديدية والمواد غير المعدنية مثل البلاستيك، يتم استخدام الغازات الخاملة مثل النيتروجين أو الهواء المضغوط. تعمل هذه الغازات في المقام الأول على نفخ المواد المنصهرة وحماية حافة القطع من الأكسدة.
  3. بالنسبة للمواد شديدة الاشتعال مثل بعض المنسوجات أو الأوراق، يمكن استخدام غازات خاملة مثل الأرجون أو الهيليوم لمنع الاحتراق.

يلعب الغاز المساعد أيضًا دورًا حاسمًا في حماية بصريات التركيز البؤري من التلوث والسخونة الزائدة، وبالتالي الحفاظ على جودة الشعاع وإطالة عمر المكونات.

يُظهر القطع بالليزر براعة استثنائية عبر مجموعة واسعة من المواد. في تطبيقات تشغيل المعادن الصناعية، يتفوق في قطع مختلف المعادن والسبائك بسماكات تصل إلى 25 مم للفولاذ الطري و15 مم للفولاذ المقاوم للصدأ، مع الحفاظ على دقة عالية وأقل قدر من التشويه.

ومع ذلك، فإن المواد ذات الانعكاسية العالية أو الموصلية الحرارية العالية، مثل النحاس وسبائك الألومنيوم والمعادن الثمينة، تمثل تحديات لليزر الموجي المستمر (CW). وغالباً ما تتطلب هذه المواد تقنيات متخصصة أو مصادر ليزر بديلة:

  1. يمكن لليزر الليفي النبضي أو الليزر القرصي النبضي قطع المواد العاكسة بفعالية من خلال توفير قوى ذروة عالية في دفعات قصيرة، والتغلب على حاجز الانعكاسية الأولي.
  2. وقد أظهرت أشعة الليزر ذات الطول الموجي الأخضر أو الأزرق نتائج واعدة لقطع النحاس والذهب بسبب ارتفاع معاملات الامتصاص عند هذه الأطوال الموجية.
  3. يمكن لتقنيات معالجة الحزمة المتقدمة، مثل تذبذب الحزمة أو البصريات ثنائية التركيز، تحسين أداء القطع على المواد الصعبة.

ومع استمرار تطور تكنولوجيا الليزر في التطور، تركز الأبحاث الجارية على توسيع نطاق المواد والسماكات التي يمكن معالجتها بكفاءة، مما يعزز مكانة القطع بالليزر كحجر الزاوية في التصنيع الحديث.

التطبيقات

تجد تقنية القطع بليزر الألياف تطبيقات واسعة النطاق عبر مجموعة واسعة من الصناعات، بدءًا من التصنيع عالي الدقة إلى الإنتاج الصناعي الثقيل. إن تعدد استخداماتها وكفاءتها تجعلها أداة لا غنى عنها في:

  1. السيارات: القطع الدقيق لألواح الهيكل، ومكونات الهيكل، والأجزاء الداخلية المعقدة.
  2. الفضاء والطيران: تصنيع مكونات خفيفة الوزن لكنها قوية من سبائك متطورة للطائرات والمركبات الفضائية.
  3. الإلكترونيات والأجهزة الكهربائية: قطع وحفر لوحات الدارات الكهربائية، وأغلفة الهواتف الذكية، وأجهزة الكمبيوتر.
  4. وسائل النقل: تصنيع مكونات مترو الأنفاق والسكك الحديدية، وعناصر بناء السفن، وأجزاء المصاعد.
  5. الآلات الثقيلة: إنتاج مكونات قوية للمعدات الصناعية والآلات المعدنية.
  6. السلع الاستهلاكية: صناعة الأجهزة المنزلية وأدوات الزينة والمنتجات الترويجية.
  7. الهندسة المعمارية والإنشاءات: إنشاء الواجهات المعدنية واللافتات والعناصر الهيكلية المخصصة.
  8. تصنيع الأجهزة الطبية: القطع الدقيق للغرسات والأدوات الجراحية.

تتفوق هذه التقنية في معالجة مجموعة متنوعة من المواد المعدنية، بما في ذلك:

  • المعادن الحديدية: الفولاذ الكربوني، والفولاذ السيليكوني، والفولاذ المقاوم للصدأ، والفولاذ منخفض السبائك (HSLA) عالي القوة.
  • المعادن غير الحديدية: سبائك الألومنيوم، وسبائك التيتانيوم، والنحاس وسبائكه.
  • المعادن المطلية: الصلب المجلفن، والصلب المجلفن، والصلب المغطى بالزنك والألمنيوم، والصفائح الأخرى المعالجة السطحية.

إن قدرة القطع بالليزر الليفي على التعامل مع مختلف سماكات المواد بدقة عالية، والحد الأدنى من المنطقة المتأثرة بالحرارة، وجودة حواف ممتازة تجعل منه خيارًا مفضلًا للإنتاج بكميات كبيرة والتصنيع حسب الطلب في هذه الصناعات.

المعايير الفنية

عرض القطع قابل للتخصيص لتلبية متطلبات المشروع المحددة، مما يوفر مرونة في معالجة المواد.

سرعة القطع (الاجتياز): 0 - 30,000 مم/دقيقة، مما يسمح بالتحكم الدقيق في معدلات إزالة المواد وجودة تشطيب السطح.

التحكم في الحركة: نظام CNC غير متصل بالإنترنت لتعزيز الدقة والتكرار في أنماط القطع المعقدة.

منصة العمل: منصة شفرات معززة مصممة لتقليل الاهتزازات والحفاظ على التسطيح أثناء العمليات عالية السرعة.

تعديل طاقة الليزر: تعديل الخرج المستمر من 0-100%، مما يتيح تنظيم الطاقة في الوقت الحقيقي للحصول على أداء قطع مثالي عبر مختلف المواد والسماكات.

دقة تحديد الموضع: ≤ ± 0.1 مم، مما يضمن دقة عالية في القطع وقدرات تفصيلية معقدة.

متطلبات الطاقة: 220 فولت ± 5%، 50 هرتز، متوافقة مع إمدادات الطاقة الصناعية القياسية.

تنسيقات الملفات المدعومة: AI وBMP وPLT وDXF وDXF وDST وغيرها، مما يسهّل التكامل السلس مع برامج CAD/CAM الشائعة.

تهيئة قياسية:

  • مستخرج أبخرة بقوة 550 واط لإزالة المنتجات الثانوية للقطع بفعالية
  • ضاغط هواء مضغوط صغير الحجم لتوصيل الغاز المساعد

تحسينات اختيارية:

  • صمام الملف اللولبي عالي الضغط لتحسين جودة الحافة في قطع المواد السميكة
  • لوحة تحكم متقدمة للوظائف الموسعة ومراقبة العمليات
  • نظام تبريد مائي مغلق الحلقة لإطالة عمر مصدر الليزر واستقرار حراري

دقة القطع العالية والثبات:
تحقق هذه الماكينة دقة استثنائية لمعالجة القِطع الدقيقة من خلال استخدام آلية محرك لولبي كروي دقيق وتحكم محسّن في نظام التحكم الرقمي باستخدام الحاسب الآلي. ويظل الأداء الديناميكي للنظام مستقرًا على مدار فترات التشغيل الطويلة، مما يضمن إنتاجًا ثابتًا عالي الجودة.

جودة قسم التقطيع الفائقة:
تشتمل الماكينة على نظام رأس قطع متابعة ميكانيكي يتكيف تلقائيًا مع تغيرات ارتفاع اللوحة. وهذا يحافظ على ثبات موضع نقطة القطع، مما يؤدي إلى الحصول على حواف مسطحة وناعمة. لا تتطلب المقاطع العرضية عالية الجودة عادةً أي معالجة لاحقة، مما يجعل النظام مثاليًا لتطبيقات قطع الألواح المسطحة والمنحنية على حد سواء.

قدرات قطع متعددة الاستخدامات:
وبفضل عرض القطع الكبير، تستوعب الماكينة مجموعة متنوعة من المواد والتطبيقات. ويمكنها معالجة ألواح معدنية تصل أبعادها إلى 2500 مم × 1250 مم، ومعالجة مواد مثل الفولاذ الكربوني العادي والفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك الفولاذ والألومنيوم والنحاس والتيتانيوم ومختلف السبائك المعدنية الأخرى.

حل فعال من حيث التكلفة:
بالنسبة لعمليات قطع الألواح الرقيقة، يمكن لهذا النظام أن يحل بفعالية محل ماكينات القطع بالليزر CO2 وماكينات التثقيب باستخدام الحاسب الآلي ومعدات القص. وتبلغ تكلفته الاستثمارية الأولية حوالي 251 تيرابايت 3 تيرابايت لماكينة القطع بالليزر CO2 و501 تيرابايت 3 تيرابايت لماكينة التثقيب باستخدام الحاسب الآلي، مما يوفر وفورات رأسمالية كبيرة.

تكاليف تشغيلية منخفضة:
تستخدم الماكينة ليزر الحالة الصلبة YAG، حيث تقتصر المواد الاستهلاكية الأساسية على الطاقة الكهربائية وماء التبريد والغازات المساعدة ووسيط الليزر. وينتج عن ذلك متوسط تكلفة تشغيلية تبلغ حوالي $28 في الساعة، مما يساهم في كفاءة التكلفة الإجمالية.

التقنيات الأساسية:

  1. مسار شعاع ليزر مستقر: خضع نظام الليزر الضوئي لاختبارات اهتزاز صارمة (آلاف الدورات) لضمان ثباته ومحاذاته الثابتة بمرور الوقت.
  2. رأس قطع المتابعة الميكانيكية: باستخدام ناقل الحركة الميكانيكي الخالص، يوفر هذا النظام قدرات قوية مضادة للتداخل، ويحافظ على دقة القطع حتى في البيئات الصناعية الصعبة.

مصنعي ماكينات قطع المعادن بالليزر

الشركات المصنعة لماكينات قطع المعادن بالليزر هي شركات متخصصة في تصميم وإنتاج وتوزيع أنظمة القطع بالليزر المستخدمة في القطع الدقيق للمواد المعدنية. يلعب هؤلاء المصنعون دورًا حاسمًا في مختلف الصناعات، بما في ذلك صناعة السيارات والفضاء والإلكترونيات والتصنيع العام، من خلال توفير حلول تكنولوجية متقدمة لعمليات تصنيع المعادن.

تشمل الجهات الفاعلة الرئيسية في سوق ماكينات قطع المعادن بالليزر ما يلي:

  1. ترومبف: شركة ألمانية معروفة بماكينات القطع بالليزر عالية الجودة والتكنولوجيا المبتكرة.
  2. بيسترونيك شركة تصنيع سويسرية تقدم مجموعة واسعة من حلول القطع بالليزر لمختلف التطبيقات.
  3. مازاك: شركة يابانية تنتج ماكينات القطع بالليزر المتطورة إلى جانب أدوات ماكينات التحكم الرقمي باستخدام الحاسوب الأخرى.
  4. أمادا: مصنع ياباني آخر يتمتع بحضور قوي في سوق ماكينات القطع بالليزر العالمية.
  5. بريما باور شركة إيطالية متخصصة في تكنولوجيا الليزر وحلول تصنيع الصفائح المعدنية.
  6. ليزر هان مصنع صيني معروف بماكينات القطع بالليزر الفعالة من حيث التكلفة.
  7. متماسك شركة أمريكية تنتج أنظمة الليزر لمختلف التطبيقات الصناعية، بما في ذلك قطع المعادن.

تستثمر هذه الشركات المصنعة باستمرار في البحث والتطوير لتحسين سرعة القطع والدقة وكفاءة الطاقة في منتجاتها. كما يدمج العديد منهم أيضًا ميزات متقدمة مثل الأتمتة والذكاء الاصطناعي واتصال إنترنت الأشياء لتعزيز الإنتاجية وتقليل التكاليف التشغيلية للمستخدمين النهائيين.

عند اختيار الشركة المصنعة لماكينات قطع المعادن بالليزر، تشمل العوامل التي يجب مراعاتها ما يلي:

  1. قدرات القطع (القوة والسرعة والدقة)
  2. توافق المواد
  3. موثوقية الماكينة ومتانتها
  4. شبكة دعم وخدمة ما بعد البيع
  5. التكامل مع عمليات التصنيع الحالية
  6. التكلفة الإجمالية للملكية

قراءة ذات صلة: أفضل 20 شركة مصنعة لماكينات قطع المعادن بالليزر

أسعار ماكينات قطع المعادن بالليزر

تتأثر تكلفة ماكينة تقطيع المعادن بالليزر بعدة عوامل حاسمة، تحددها في المقام الأول متطلبات القطع المحددة والقدرات المطلوبة. وتشمل الاعتبارات الرئيسية ما يلي:

1. مصدر الليزر: يؤثر النوع (ثاني أكسيد الكربون أو الألياف أو الحالة الصلبة) ومخرجات الطاقة (تتراوح عادةً من 500 واط إلى 12 كيلو واط للتطبيقات الصناعية) بشكل كبير على السعر وأداء القطع.

2. مواصفات قطعة العمل:

  • نوع المادة: القدرة على قطع الفولاذ الطري، والفولاذ المقاوم للصدأ، والألومنيوم، والنحاس، إلخ.
  • سعة السماكة القصوى
  • حجم الورقة: يحدد أبعاد طاولة العمل

3. قدرات القطع:

  • سرعة القطع القصوى
  • دقة تحديد المواقع وقابلية التكرار
  • القدرة على إجراء عمليات القطع المعقدة أو العمليات المتخصصة (مثل القطع الدقيق والقطع ثلاثي الأبعاد)

4. ميزات الأتمتة:

  • تطور نظام التحكم باستخدام الحاسب الآلي الرقمي (CNC)
  • أنظمة التحميل/التفريغ الآلي للمواد
  • التكامل مع برنامج CAD/CAM

5. التقنيات الإضافية:

  • ميزات رأس القطع (التركيز التلقائي والحماية من الاصطدام)
  • أنظمة الغاز المساعدة
  • أنظمة استخلاص الأبخرة وأنظمة الترشيح

6. العلامة التجارية والمنشأ: غالبًا ما يفرض المصنعون الراسخون من المناطق ذات القدرات التصنيعية المتقدمة أسعارًا مميزة.

كنقطة مرجعية، عادةً ما تبدأ ماكينات القطع بالليزر الليفي 1000 واط للمبتدئين المناسبة للاستخدام الصناعي الخفيف إلى المتوسط من $30,000 إلى $50,000. ومع ذلك، يمكن أن تتراوح الأنظمة المتطورة ذات الميزات المتقدمة ومخرجات الطاقة الأعلى من $100,000 إلى أكثر من $1,000 لخطوط الإنتاج المؤتمتة بالكامل.

للحصول على أسعار دقيقة مصممة خصيصًا لمتطلبات محددة، يُنصح بالتشاور مباشرةً مع الشركات المصنعة أو الموزعين المعتمدين. حيث يمكنهم تقديم عروض أسعار مفصلة بناءً على احتياجاتك المحددة، بما في ذلك اعتبارات التركيب والتدريب والدعم المستمر.

ماكينة قطع المعادن بالليزر مقابل ماكينة القطع بالبلازما باستخدام الحاسب الآلي

ماكينة قطع المعادن بالليزر

وتستخدم ماكينة قطع المعادن بالليزر شعاع ليزر عالي الكثافة للطاقة لتسخين سطح المادة بسرعة إلى درجات حرارة تتراوح بين آلاف وعشرات الآلاف من الدرجات المئوية. تؤدي هذه الحرارة الشديدة إلى ذوبان المادة أو تبخيرها. ثم يقوم الغاز المساعد عالي الضغط بطرد المادة المسيلة أو المتبخرة من الشق، مما يحقق فصل المواد بشكل فعال.

على عكس طرق القطع الميكانيكية التقليدية، يستخدم القطع بالليزر شعاع ضوء غير مرئي، مما يلغي التلامس المادي بين رأس الليزر وقطعة العمل. تمنع عملية عدم التلامس هذه خدوش السطح وتقلل من تشويه المواد.

يوفر القطع بالليزر العديد من المزايا:

  1. معالجة عالية السرعة مع عمليات قطع سلسة ودقيقة لا تتطلب في الغالب أي معالجة لاحقة
  2. الحد الأدنى من المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ)، مما يؤدي إلى تقليل تشوه اللوحة
  3. عرض الشق الضيق (عادةً من 0.1 مم إلى 0.3 مم)
  4. عدم وجود إجهادات ميكانيكية في حافة القطع وعدم تكوّن نتوءات القص
  5. دقة تصنيع فائقة وإمكانية تكرار ممتازة
  6. القدرة على معالجة الأشكال الهندسية المعقدة من خلال البرمجة بنظام التحكم الرقمي باستخدام الحاسوب
  7. القدرة على إجراء عمليات قطع الصفائح على نطاق واسع دون الحاجة إلى قوالب، مما يعزز فعالية التكلفة ويقلل من المهل الزمنية

ماكينة القطع بالبلازما CNC

ماكينة القطع بالبلازما بنظام التحكم الرقمي باستخدام الحاسب الآلي هي نظام قطع حراري يستخدم قوس بلازما عالي الحرارة لصهر المعدن محليًا في منطقة القطع. وتستخدم هذه العملية الطاقة الحركية لنفث البلازما عالي السرعة لطرد المعدن المنصهر، مما يؤدي إلى القطع.

يؤثر اختيار غاز الشغل بشكل كبير على خصائص القطع وجودة وسرعة قوس البلازما. وتشمل غازات عمل قوس البلازما الشائعة ما يلي:

  • الأرجون
  • الهيدروجين
  • النيتروجين
  • الأكسجين
  • هواء مضغوط
  • بخار الماء
  • مخاليط الغازات المختلفة

يقدم كل غاز أو خليط مزايا محددة اعتمادًا على المواد ومتطلبات التطبيق.

تستخدم ماكينات القطع بالبلازما على نطاق واسع في صناعات مثل:

  • تصنيع السيارات
  • إنتاج القاطرات
  • تصنيع أوعية الضغط
  • بناء الآلات الكيميائية
  • تطبيقات الصناعة النووية
  • تصنيع الآلات العامة
  • إنتاج الآلات الهندسية
  • تصنيع الهياكل الفولاذية

عند مقارنة دقة القطع، فإن البلازما عادةً ما تحقق تفاوتات تفاوتات في حدود ± 1 مم، بينما يمكن للقطع بالليزر الحفاظ على دقة في حدود ± 0.2 مم. وفيما يتعلق بكفاءة القطع، تتفوق أنظمة الليزر في الجمع بين السرعة والدقة، مع قدرات قطع ألواح بسُمك 1 مم بمعدلات تصل إلى 26 مترًا في الدقيقة.

بشكل عام، يعتبر القطع بالبلازما أكثر ملاءمة للمعالجة الخشنة وغالبًا ما يتطلب عمليات تشطيب إضافية مثل الطحن أو المعالجة الثانوية. وعلى النقيض من ذلك، فإن ماكينات القطع بالليزر مصممة للمعالجة الدقيقة، وغالبًا ما تكمل المهمة في عملية واحدة مع الحد الأدنى من الحاجة إلى المعالجة اللاحقة.

أكبر مزايا آلة قطع المعادن بالليزر

مزايا آلة قطع المعادن بالليزر

يوصى بشدة باستخدام ماكينات قطع المعادن بالليزر، وخاصة أنظمة ليزر ثاني أكسيد الكربون، لقطع ألواح الفولاذ الكربوني حتى سمك 20 مم، وألواح الفولاذ المقاوم للصدأ حتى سمك 10 مم، وكذلك المواد غير المعدنية مثل الأكريليك والخشب. توفر هذه الأنظمة المتقدمة مزايا عديدة في التصنيع الحديث:

1. الدقة وتعدد الاستخدامات:

  • قوة قطع عالية مع الحد الأدنى من تشوه المواد
  • القدرة على قطع كل من الأشكال الهندسية البسيطة والمعقدة بدقة الليزر في عملية واحدة
  • عرض الشق الضيق، مما يؤدي إلى جودة قطع ممتازة واستخدام ممتاز للمواد

2. قدرة المواد على التكيف وطول عمر الأداة:

  • لا يوجد تآكل مادي للأدوات، مما يقلل من تكاليف الصيانة ووقت التعطل
  • قدرة استثنائية على التكيف مع مختلف المواد، من المعادن إلى غير المعادن

3. الكفاءة والأتمتة:

  • درجة عالية من الأتمتة، مما يقلل من كثافة العمالة والأخطاء البشرية
  • سهولة التشغيل من خلال واجهات CNC
  • القدرة على التعشيش التلقائي والاستخدام الأمثل للمواد، مما يؤدي إلى خفض تكاليف الإنتاج وتحسين الكفاءة الاقتصادية

4. الفوائد البيئية وفوائد السلامة:

  • عملية قطع نظيفة بأقل قدر من التلوث
  • لا يوجد اتصال مباشر بين أداة القطع وقطعة العمل، مما يعزز سلامة المشغِّل

5. المرونة والاستعداد للمستقبل:

  • قابلة للتكيف مع مختلف أحجام قطع العمل والمواد والسماكات
  • مراعاة تطوير المنتجات في المستقبل واتجاهات السوق في اختيار الماكينات
  • أهمية تكنولوجية طويلة الأمد، حيث يتوقع الخبراء استمرار التطور في تكنولوجيا المعالجة بالليزر لمدة تتراوح بين 30 و40 عاماً

6. مزايا الإنتاج:

  • سرعات قطع عالية وكفاءة إنتاج عالية
  • تقصير دورات تطوير المنتجات والتصنيع
  • القدرة على التعامل مع نطاقات متنوعة من المنتجات، بما يلبي احتياجات طيف واسع من الأسواق

عند اختيار ماكينة القطع بالليزر، من الضروري مراعاة عوامل مثل:

  • الأبعاد القصوى لقطعة العمل وقدرات سماكة المواد
  • توافر المواد الخام وأحجام الصفائح الاقتصادية
  • أوقات التحميل والتفريغ لتحقيق سير العمل الأمثل
  • إمكانية التوسع والتكيف التكنولوجي في المستقبل

لقد أحدثت ماكينات القطع بالليزر ثورة في معالجة الصفائح المعدنية، حيث أصبحت "محور المعالجة" المركزي في منشآت التصنيع الحديثة. إن الجمع بينها وبين المرونة والسرعة والكفاءة والجدوى التكنولوجية طويلة الأجل يجعلها من الأصول التي لا غنى عنها في صناعة تصنيع المعادن، وقادرة على تلبية احتياجات العملاء المتنوعة ومتطلبات السوق.

آفاق التنمية

Mالطلب على الأسهم

على الرغم من أنها لا تزال في مرحلة التطوير الأولية، إلا أن صناعة الليزر في الصين حققت قفزة كبيرة إلى الأمام تحت قيادة العلوم والتكنولوجيا الدولية، واكتسبت مكانة بارزة على الساحة العالمية.

إن الطلب في السوق على آلات القطع بالليزر في الصين مرتفع للغاية، حيث يبلغ حجم السوق عشرات الملايين من الدولارات، مما يوفر فرصًا جديدة للنمو في هذه الصناعة.

منذ ولادة أول معدات الليزر وتطبيقها في الستينيات، قدم العديد من الخبراء الصينيين مساهمات كبيرة في تطوير صناعة الليزر، محققين بذلك المعايير الدولية.

وقد مكن إنتاج مجموعات كاملة من المعدات الصناعية لتكنولوجيا الليزر الصين من التغلب على اعتمادها على التكنولوجيا الأجنبية، وسد الفجوة في صناعة الليزر المحلية.

وقد أدى النمو السريع للاقتصاد المحلي إلى جعل صناعة الليزر عمودًا فقريًا عالي النمو في السوق، بمعدل نمو سنوي يزيد عن 201 تيرابايت 3 تيرابايت، لتصبح قوة دافعة لسوق الليزر العالمي.

ويتوقع الخبراء أن يستمر سوق الليزر المحلي في النمو بسرعة، وربما يتضاعف في المستقبل، وتوسيع سوق معدات القطع بالليزر، وسد الفجوة في السوق المحلية.

وسيمكّن هذا النمو معدات الليزر الصينية المتطورة من التحرر من قيودها الحالية، لتصبح قوة رائدة في السوق الدولية.

Bتقنية Reakthrough

نظرًا لأن جميع الماكينات والمعدات ليست مثالية، فإن ماكينات قطع المعادن بالليزر تعاني أيضًا من بعض أوجه القصور.

إذا أرادت آلة قطع المعادن بالليزر أن تتطور أكثر، فيجب أن تخترق التكنولوجيا التالية.

  1. إنه يحسن من بناء الهيكل الميكانيكي لآلة قطع المعادن بالليزر، والذي ينعكس بشكل أساسي في الشعاع و هيكل الماكينة.

إذا كانت آلة قطع المعادن بالليزر تريد تطويرًا أفضل، فيجب أن تخترق خفة ومرونة شعاع آلة قطع المعادن بالليزر بالإضافة إلى الصلابة العالية والاستقرار العالي لهيكل الماكينة.

سيؤدي ذلك إلى زيادة تحسين دقة القطع لماكينة قطع المعادن بالليزر واستخدام المرونة.

  1. تعمل على تحسين قدرة ماكينة قطع المعادن بالليزر على تقنية CNC.

تحتاج الماكينة الحديثة المثالية إلى نظام تحكم عالي الجودة.

يمكن لنظام التحكم عالي الجودة أن يجعل العملية أكثر بساطة، ويحسن الكفاءة ويقلل من الخطأ الناتج عن التشغيل اليدوي.

  1. يمكنها تحسين ماكينة قطع المعادن بالليزر ليزر عالي الطاقة تقنية تركيز انتقال الشعاع البؤري.

جودة الشعاع هي مفتاح جودة القطع لماكينة قطع المعادن بالليزر.

يمكن لتقنية التركيز البؤري الجيدة أن تجعل الكائن المراد معالجته أكثر جمالاً، وذلك لتحقيق التأثير الذي تريده.

  1. تعمل على تحسين التكنولوجيا الخاصة بماكينات قطع المعادن بالليزر.

ويشمل ذلك مراقبة الحواف وتتبع ارتفاع السعة ومراقبة القطع واكتشاف الاختراق.

  1. يعمل على تحسين نظام برمجيات CAD/CAM الخاص بماكينة قطع المعادن بالليزر.

وبهذه الطريقة، يمكن أن تتعاون بشكل أفضل مع تحويل رسومات القطع بالليزر، مما يجعلها بسيطة وسلسة لكتابة برامج الأجزاء المعقدة، كما أنها مريحة جدًا للتحرير والتعديل.

ولذلك، من المهم جدًا تطوير وتصميم نظام برمجيات CAD/CAM خاص.

  1. يعمل على تحسين تصميم رأس ماكينة قطع المعادن بالليزر عالية الطاقة بالليزر ، ولن يتم القضاء على الابتكار المستمر فقط من قبل السوق.
  2. يحسن المعدن عملية القطع بالليزر الأبحاث، خاصةً لقطع الأسطح المنحنية، وقطع مواد سبائك التيتانيوم وعملية قطع الألواح السميكة للأبحاث وما إلى ذلك.

يعد قطع المعادن بالليزر حاليًا أحد أفضل معدات المعالجة، وأعتقد أنه في المستقبل القريب سيتم تحسين آلة قطع المعادن بالليزر لدينا. وذلك لتلبية احتياجات سوقنا.

الملاحظات

  1. راقب إجراءات التشغيل الآمن لماكينة القطع العامة.

يجب أن تتوافق بدقة مع إجراءات بدء تشغيل الليزر لبدء تشغيل الليزر والتعتيم واختبار الماكينة.

  1. يجب تدريب المشغلين ليكونوا على دراية ببرامج القطع، وهيكل المعدات، والأداء، ومعرفة أنظمة التشغيل.
  2. ارتدِ معدات حماية العمال وفقًا للوائح، وارتدِ نظارات واقية تتوافق مع اللوائح بالقرب من شعاع الليزر.
  3. لا تقم بمعالجة المواد قبل أن يتضح ما إذا كان من الممكن تشعيعها أو قطعها بالليزر لتجنب الخطر المحتمل للدخان والبخار.
  4. عندما يتم تشغيل المعدات، لا يجوز للمشغل مغادرة الموقع أو أن يتم الاعتناء به دون إذن.

إذا كان من الضروري المغادرة، يجب على المشغل إيقاف الماكينة أو قطع مفتاح الطاقة.

  1. احتفظ بمطفأة الحريق في متناول اليد;

أوقف تشغيل الليزر أو الغالق عند عدم العمل;

لا تضع الورق أو القماش أو أي مواد أخرى قابلة للاشتعال بالقرب من شعاع الليزر غير المحمي.

  1. عندما يتم العثور على خلل أثناء المعالجة، يجب إيقاف تشغيل الماكينة على الفور، ويجب إزالة العطل أو إبلاغ المشرف.
  2. يجب أن يحافظ على الليزر, رأس الليزرالسرير والمنطقة المحيطة به نظيفة ومنظمة وخالية من الزيوت وقطع العمل والصفائح المعدنية والنفايات المكدسة وفقًا للوائح.
  3. عند استخدام أسطوانات الغاز، يجب تجنب سحق أسلاك اللحام لتجنب حوادث التسرب.

يجب أن يتوافق استخدام أسطوانات الغاز ونقلها مع لوائح الإشراف على أسطوانات الغاز.

يحظر تفجير أسطوانات الغاز في الشمس أو بالقرب من مصادر الحرارة.

عند فتح صمام الزجاجة، يجب أن يقف المشغل على جانب فوهة الزجاجة.

  1. مراعاة لوائح السلامة ذات الجهد العالي عند الإصلاح.

كل يوم واحد من التشغيل أو الصيانة الأسبوعية، أو كل 1000 ساعة تشغيل أو كل ستة أشهر من الصيانة، والتي يجب أن تتم وفقًا للوائح والإجراءات.

  1. بعد تشغيل الماكينة، يجب تشغيل أداة الماكينة يدويًا في اتجاهات X وY وZ بسرعات منخفضة، والتحقق من وجود أي تشوهات.
  2. بعد إدخال برنامج الجزء الجديد، يجب اختبار تشغيل الجزء الجديد أولاً والتحقق من تشغيله.
  3. عند العمل، يجب الانتباه إلى مراقبة تشغيل أداة الماكينة لمنع خروج ماكينة القطع عن نطاق الشوط الفعال أو الحادث الناجم عن تصادم اثنين.

أعمال الصيانة

يتطلب كل منتج صيانة جيدة لضمان عمر خدمة أعلى، وهذا ليس استثناءً لماكينات قطع المعادن بالليزر. إذاً، كيف يجب علينا صيانتها لتحقيق متوسط عمر افتراضي عالٍ ومستقر؟

تنظيف الغبار والشوائب المعدنية

يعد تنظيف الغبار جزءًا من الصيانة اليومية لكل ماكينة، كما أن الماكينة النظيفة والمرتبة ضرورية لضمان جودة المنتج. تُستخدم ماكينات قطع المعادن بالليزر بشكل أساسي في معالجة المعادن، وعلى الرغم من أن المعدن المقطوع عادة ما يتم نفخه بعيدًا، إلا أنه قد تظل هناك بعض البقايا المتبقية، لذلك من المهم تنظيف هذه الشوائب.

الصيانة الدورية وإحصاءات الاستخدام

يجب فحص وتسجيل كل جزء من أجزاء ماكينة قطع المعادن بالليزر بشكل منتظم. يجب استبدال الأجزاء غير الفعالة على الفور لضمان تشغيل الماكينة في بيئة عمل مثالية. يمكن أن تؤثر الأجزاء المعيبة سلبًا على الأداء العام للماكينة.

المشاكل الشائعة

  • حل النتوءات عند قطع الفولاذ منخفض الكربون.
  • حل الشرر غير الطبيعي عند قطع الفولاذ منخفض الكربون.
  • تحليل النتوءات الناتجة على قطع العمل أثناء القطع بالليزر للصفائح المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ والزنك.
  • المشكلة الأكثر شيوعًا في ماكينات القطع بالليزر هي تشوه المواد عند معالجة التثقيب.
  • تحليل الاختراق غير الكامل بالليزر

بعد التحليل، يوضح ما يلي الشروط الرئيسية التي تسبب عدم استقرار المعالجة:

  • فوهة رأس الليزر المحددة لا تتطابق مع سُمك المعالجة.
  • سرعات خط القطع بالليزر عالية جدًا وتتطلب ضوابط تشغيلية لتقليل سرعة الخط.
  • يؤدي عدم دقة استشعار الفوهة إلى أخطاء كبيرة في موضع تركيز الليزر ويتطلب إعادة فحص بيانات استشعار الفوهة، خاصةً عند قطع الألومنيوم.

وفقًا لمبادئ العمل والتصميم الخاصة بـ CO2 القطع بالليزر، يمكن إجراء حلول لهذه المشاكل الشائعة بناءً على طريقة معالجة آلات قطع المعادن بالليزر وتحليل المواد.

مواد القطع

تتميز المواد التي تتم معالجتها بواسطة آلات قطع المعادن بالليزر بانعكاسية عالية لطاقة الأشعة تحت الحمراء في درجة حرارة الغرفة، على الرغم من أن ثاني أكسيد الكربون2 يتم تطبيق أشعة الليزر التي تنبعث منها أشعة الليزر 10.6 ميكرومتر في نطاق الأشعة تحت الحمراء البعيدة بنجاح في العديد من ممارسات قطع المعادن بالليزر.

يبلغ الامتصاص الأولي لأشعة الليزر 10.6 ميكرومتر بواسطة المعادن 0.51 تيرابايت إلى 101 تيرابايت إلى 3 تيرابايت فقط، ولكن عندما يتم توجيه أشعة ليزر مركزة بكثافة طاقة تزيد عن 106 واط/سم2 على سطح معدني، يبدأ السطح في الذوبان بسرعة في ثوانٍ معدودة.

يزداد معدل الامتصاص لمعظم المعادن في الحالة المنصهرة زيادة كبيرة، وعادةً ما يتراوح بين 60% إلى 80%.

الفولاذ الكربوني:

يمكن لأنظمة القطع بالليزر الحديثة أن تقطع ألواح الصلب الكربوني حتى سمك 20 مم كحد أقصى. وباستخدام آلية القطع بالاندماج التأكسدي لقطع الفولاذ الكربوني يمكن التحكم في عرض الشق المقطوع في نطاق مرضٍ، حيث يكون الشق في الألواح الرقيقة ضيقًا حتى 0.1 مم.

الفولاذ المقاوم للصدأ:

يعد القطع بالليزر أداة فعالة للصناعات التحويلية التي تستخدم صفائح رقيقة من الفولاذ المقاوم للصدأ كمكون رئيسي. عن طريق التحكم الصارم في إدخال الحرارة إلى عملية القطع بالليزر، يمكن الحد من المنطقة المتأثرة بالحرارة عند حافة القطع إلى الحد الأدنى، وهو أمر فعال للغاية في الحفاظ على مقاومة المادة الجيدة للتآكل.

سبائك الفولاذ:

يمكن قطع معظم سبائك الفولاذ الإنشائي وفولاذ الأدوات بالليزر لتحقيق جودة حواف جيدة. حتى بالنسبة لبعض المواد عالية القوة، يمكن الحصول على حواف قطع مستقيمة وغير لزجة وغير خبيثة طالما يتم التحكم في معلمات العملية بشكل صحيح. ومع ذلك، بالنسبة لفولاذ الأدوات عالي السرعة وفولاذ القوالب الساخنة الذي يحتوي على التنجستن، يمكن أن يحدث ذوبان وخبث أثناء القطع بالليزر.

الألومنيوم والسبائك:

ويستخدم قطع الألومنيوم آلية الصهر والقطع، ويتم استخدام الغاز المساعد بشكل أساسي لتفجير المنتج المنصهر بعيدًا عن منطقة القطع للحصول على جودة سطح قطع أفضل. بالنسبة لبعض سبائك الألومنيوم، يجب الانتباه لمنع التشققات الدقيقة بين الحبيبات على سطح القطع.

النحاس والسبائك:

النحاس النقي (النحاس) ذو الانعكاسية العالية جدًا لا يمكن قطعه بشعاع ليزر CO2. يستخدم النحاس الأصفر (سبيكة النحاس) أعلى طاقة الليزر، ويستخدم الغاز الإضافي الهواء أو الأكسجين، والذي يمكن أن يقطع الصفائح الرقيقة.

تيتانيوم والسبائك:

يمكن أن يكون التيتانيوم النقي مقترنًا جيدًا بالطاقة الحرارية لشعاع الليزر المركز. يستخدم الغاز الإضافي الأكسجين عندما يكون التفاعل الكيميائي شديدًا، مما يؤدي إلى سرعة قطع أسرع، ولكن يمكن أن تتولد طبقة أكسيد عند حافة القطع، كما أن الإهمال سيؤدي أيضًا إلى احتراق زائد. لكي تكون في الجانب الآمن، فإن استخدام الهواء كغاز مساعد أفضل لضمان جودة القطع. جودة قطع التيتانيوم بالليزر المستخدم عادة في تصنيع الطائرات أفضل، على الرغم من أنه سيكون هناك القليل من الخبث في الجزء السفلي من كرففمن السهل إزالته.

سبيكة نيكل:

تأتي السبائك القائمة على النيكل، والمعروفة أيضًا باسم السبائك الفائقة، في العديد من الأصناف. ويمكن قطع معظمها باستخدام القطع بالانصهار التأكسدي.

لا تنس أن المشاركة تعني الاهتمام! : )
شين
المؤلف

شين

مؤسس MachineMFG

بصفتي مؤسس شركة MachineMFG، فقد كرّستُ أكثر من عقد من حياتي المهنية في مجال تصنيع المعادن. وقد أتاحت لي خبرتي الواسعة أن أصبح خبيرًا في مجالات تصنيع الصفائح المعدنية، والتصنيع الآلي، والهندسة الميكانيكية، وأدوات الماكينات للمعادن. أفكر وأقرأ وأكتب باستمرار في هذه المواضيع، وأسعى باستمرار للبقاء في طليعة مجال عملي. فلتكن معرفتي وخبرتي مصدر قوة لعملك.

قد يعجبك أيضاً
اخترناها لك فقط من أجلك. تابع القراءة وتعرف على المزيد!
قطع الصفائح المعدنية بالليزر

7 حلول لمشاكل القطع بالليزر للصفائح المعدنية

هل تساءلت يومًا عن السبب الذي يجعل الصفائح المعدنية المقطوعة بالليزر في بعض الأحيان أقل من الكمال؟ تتناول هذه المقالة المشاكل الشائعة للقطع بالليزر، مثل النتوءات على قطع العمل والقطع غير المكتمل، وتقدم حلولاً عملية. بقلم...
دليل المستخدم لماكينة قطع المعادن بالليزر

قطع المعادن بالليزر: نصائح وحيل الخبراء

هل تساءلت يومًا كيف يتم إعداد ماكينة القطع بالليزر لتحقيق الأداء الأمثل؟ في هذه المقالة، سنستكشف الخطوات الأساسية لتفريغ وفحص وتركيب ماكينة القطع بالليزر الجديدة...
منظور قصير الأجل القطع بالليزر يضع الأساس في حين أن الليثيوم الكهروضوئية تعتمد عليه.

مستقبل ماكينات القطع بالليزر في صناعة المعادن

تخيل مستقبلاً تُحدث فيه تكنولوجيا القطع بالليزر ثورة في الصناعة التحويلية وتعزز الكفاءة والدقة بشكل لم يسبق له مثيل. تستكشف هذه المقالة كيف أن التطورات في مجال القطع بالليزر تعيد تشكيل القطاعات من...

قطع رقائق معدنية رقيقة للغاية: هل آلة القطع بالليزر الفيمتو ثانية هي الخيار الأفضل؟

يُعد قطع الرقائق المعدنية فائقة النحافة مهمة دقيقة وصعبة، وهي مهمة بالغة الأهمية في مجالات مثل الفضاء والاتصالات وتكنولوجيا الجيل الخامس. وغالباً ما تتسبب الطرق التقليدية في حدوث مشكلات مثل النتوءات والتشوهات، مما يدفع إلى...
الماكينةMFG
ارتقِ بعملك إلى المستوى التالي
اشترك في نشرتنا الإخبارية
آخر الأخبار والمقالات والمصادر التي يتم إرسالها إلى صندوق الوارد الخاص بك أسبوعياً.

اتصل بنا

سيصلك ردنا خلال 24 ساعة.