ماكينة القطع بالليزر الأنبوبي: الدليل النهائي

هل تساءلت يومًا كيف أحدثت التكنولوجيا الحديثة ثورة في صناعة تصنيع المعادن؟ في منشور المدونة هذا، سنستكشف في هذا المقال تأثير ماكينات القطع بالليزر الأنبوبية التي تغير قواعد اللعبة. اكتشف كيف تقوم هذه الأدوات المبتكرة بتحويل الطريقة التي يقوم بها المصنعون بقطع الأنابيب المعدنية وتشكيلها ومعالجتها، مما يفتح إمكانيات جديدة للتصميم والكفاءة. انضم إلينا بينما نتعمق في عالم تكنولوجيا الليزر المتقدمة وآثارها بعيدة المدى على مستقبل تصنيع المعادن.

جدول المحتويات

لماذا تختار الليزر لقطع الأنابيب؟

تمتلك تقنية الليزر ثلاث خصائص رئيسية تجعلها مناسبة بشكل استثنائي لمعالجة المواد: أحادية اللون الممتازة والتماسك والتوازي. تتيح هذه الخصائص إجراء عمليات قطع أنبوبية دقيقة وفعالة في مختلف التطبيقات الصناعية.

وغالبًا ما تعاني طرق قطع الأنابيب التقليدية، مثل النشر اليدوي والنشر الآلي وبثق الأسطوانة والقطع بالعجلات الكاشطة واللحام بالغاز، من انخفاض كفاءة القطع وارتفاع كثافة العمالة. وعلى النقيض من ذلك، اكتسب القطع بالليزر انتشارًا واسعًا في الأوساط الصناعية نظرًا لسرعة المعالجة الفائقة وجودة القطع الاستثنائية.

وقد شهدت صناعة تصنيع الأنابيب نموًا كبيرًا، حيث تجد المكونات الأنبوبية استخدامًا واسعًا في قطاعات تشمل الفضاء الجوي والآلات الهندسية والنقل والبتروكيماويات والمعدات الزراعية. توفر الأنابيب العديد من المزايا في الإنتاج، بما في ذلك انخفاض التكاليف وقابلية التشكيل الممتازة والخصائص الهيكلية خفيفة الوزن وكفاءة المواد. وبالتالي، يلعب قطع الأنابيب دورًا حاسمًا في مختلف العمليات الصناعية.

يستلزم التنوع في أشكال الأنابيب وأحجامها وتطبيقاتها، إلى جانب الحاجة إلى معالجة عالية الجودة، اختيارًا دقيقًا لمعدات التصنيع وطرق المعالجة والتدابير التكنولوجية. وعلى الرغم من أن طرق القطع التقليدية يمكن أن تحقق النتائج المرجوة في بعض الأحيان، إلا أنها غالبًا ما تكون قاصرة من حيث كفاءة المعالجة والفعالية الكلية.

تعالج تقنية القطع الأنبوبي بالليزر هذه التحديات من خلال تقديم:

  1. دقة ودقة عالية، حتى بالنسبة للأشكال الهندسية المعقدة
  2. الحد الأدنى من المنطقة المتأثرة بالحرارة، مما يقلل من تشوه المواد
  3. معالجة بدون تلامس، مما يحد من تآكل الأدوات وتلوث المواد
  4. مرونة في قطع مجموعة كبيرة من المواد والسماكات
  5. قدرات الأتمتة لزيادة الإنتاجية والاتساق
  6. تقليل نفايات المواد وتحسين جودة الحواف

ما هي ماكينة القطع بالليزر الأنبوبي؟

ماكينة القطع بالليزر الأنبوبي عبارة عن معدات صناعية متخصصة مصممة في المقام الأول لقطع مختلف المواد الأنبوبية المعدنية المجوفة، بما في ذلك الفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ الكربوني والفولاذ المجلفن والأنابيب المعدنية الأخرى المستخدمة في التطبيقات الصناعية والتجارية. تستخدم تقنية القطع المتقدمة هذه ليزر ليفي عالي الطاقة لتحقيق قطع دقيق وفعال ومتعدد الاستخدامات للمكونات الأنبوبية.

تُستخدم هذه الماكينات على نطاق واسع في قطاعات متنوعة مثل البناء، والأنابيب الصناعية، وتصنيع الأثاث المكتبي، وإنتاج المعدات الرياضية، وصناعات السيارات. إن القدرة على معالجة مجموعة واسعة من أقطار الأنابيب وسماكات الجدران والأشكال الجانبية تجعل ماكينات قطع الأنابيب بالليزر لا غنى عنها لكل من الشركات الصغيرة والمتوسطة وعمليات التصنيع واسعة النطاق.

تشمل الميزات الرئيسية لماكينات القطع بالليزر الأنبوبية ما يلي:

  1. قطع دقيق: قادرة على إنتاج تصميمات معقدة وأشكال هندسية معقدة بدقة عالية.
  2. متعدد الاستخدامات: يمكن التعامل مع مقاطع الأنابيب الدائرية والمربعة والمستطيلة والبيضاوية.
  3. الكفاءة: أسرع بكثير من طرق القطع التقليدية، مع الحد الأدنى من هدر المواد.
  4. عملية عدم التلامس: تقلل من تآكل الأدوات وتقلل من الحاجة إلى تغيير الأدوات بشكل متكرر.
  5. قدرات الأتمتة: تتميز العديد من الموديلات بأدوات تحكم CNC متقدمة وأنظمة تحميل/تفريغ أوتوماتيكية.

ويوفر اعتماد تقنية ليزر الألياف في هذه الماكينات العديد من المزايا مقارنةً بأجهزة ليزر ثاني أكسيد الكربون التقليدية، بما في ذلك كفاءة أعلى في استخدام الطاقة، ومتطلبات صيانة أقل، وجودة شعاع فائقة. وقد أدى ذلك إلى اعتماد آلات القطع بالليزر الأنبوبي على نطاق واسع في مختلف الصناعات.

مع استمرار نضج تكنولوجيا الليزر وتطورها السريع، توسعت تطبيقاتها من قطع الصفائح المعدنية إلى معالجة الأنابيب والأنابيب المتطورة. وقد أحدث تطوير وتنفيذ آلات القطع بالليزر المتخصصة في قطع الأنابيب بالليزر ثورة في تصنيع الأنابيب المعدنية، مما أدى إلى تحسين كفاءة المعالجة والجودة وإمكانيات التصميم في تصنيع المكونات الأنبوبية بشكل كبير.

أجزاء ومكونات ماكينة القطع بالليزر الأنبوبية

أجزاء ومكونات ماكينة القطع بالليزر الأنبوبية

ماكينة القطع بالليزر الأنبوبي هي قطعة متطورة من المعدات المصممة للمعالجة والقطع عالي الدقة للمواد الأنبوبية. يتألف هذا النظام المتطور عادةً من عدة مكونات رئيسية، يلعب كل منها دورًا حاسمًا في الأداء والكفاءة الكلية للماكينة:

  1. مولد الليزر: قلب النظام، وعادةً ما يستخدم الألياف أو ثاني أكسيد الكربون أو تقنية الحالة الصلبة لإنتاج شعاع ليزر عالي الكثافة قادر على قطع مختلف السبائك المعدنية وسماكاتها.
  2. السرير الحامل للحمل: هيكل قوي ومثبط للاهتزازات يوفر أساسًا ثابتًا للماكينة بأكملها، مما يضمن الدقة والتكرار في عمليات القطع.
  3. رأس القطع: يضم بصريات التركيز البؤري وفوهة الغاز المساعد، ويوجه شعاع الليزر وسائل التبريد بدقة على قطعة العمل. قد تتضمن الأنظمة المتقدمة بصريات تكيفية للحفاظ على التركيز على الأسطح المنحنية.
  4. ظرف تشبيك الأنابيب: آلية متخصصة مصممة لحمل وتدوير المواد الأنبوبية ذات الأقطار والأطوال المختلفة بشكل آمن، مما يسمح بالوصول إلى القطع بزاوية 360 درجة.
  5. نظام التبريد: حاسم للحفاظ على درجات حرارة التشغيل المثلى لكل من مصدر الليزر ورأس القطع، وعادةً ما يستخدم نظام تبريد مغلق الحلقة لاعتبارات الكفاءة والاعتبارات البيئية.
  6. نظام التحكم: دماغ الماكينة، وعادةً ما يتميز بواجهة تحكم رقمي حاسوبي (CNC) تدمج برنامج CAD/CAM لبرمجة أنماط القطع المعقدة وإدارة معلمات الماكينة في الوقت الفعلي.
  7. نظام مناولة المواد: غالبًا ما يتضمن آليات تحميل وتفريغ آلية لتعزيز الإنتاجية وتقليل المناولة اليدوية.
  8. نظام استخلاص الدخان: ضروري للحفاظ على بيئة عمل آمنة من خلال إزالة الغازات والجسيمات الضارة المحتملة المتولدة أثناء عملية القطع.
  9. نظام التحكم في الحركة: محركات ومحركات مؤازرة دقيقة ومحركات تتحكم في حركة رأس القطع وقطعة العمل، مما يضمن دقة التموضع ومسارات الحركة السلسة.
  10. نظام توصيل الشعاع: سلسلة من المرايا أو الألياف الضوئية التي توجه شعاع الليزر من المولد إلى رأس القطع، مما يحافظ على جودة الشعاع وكثافة الطاقة.

مبدأ عمل آلة القطع بالليزر الأنبوبي؟

ماكينات قطع الأنابيب بالليزر هي أنظمة متطورة لمعالجة الأنابيب المعدنية تستخدم تقنية الليزر للقطع عالي الدقة. وفيما يلي شرح محسن لمبدأ عملها:

تستخدم ماكينات القطع بالليزر للأنابيب أشعة الليزر المركزة لقطع مختلف الأنماط والأشكال على الأنابيب والأنابيب والمقاطع الجانبية. وتوفر طريقة القطع غير التلامسية هذه دقة فائقة وتعدد استخدامات مقارنة بتقنيات القطع الميكانيكية التقليدية.

تدمج هذه الماكينات تقنية التحكم العددي المتطورة وأنظمة القطع بالليزر والمكونات الميكانيكية الدقيقة. تشمل الميزات الرئيسية ما يلي:

  1. تشغيل عالي السرعة
  2. دقة استثنائية
  3. كفاءة ممتازة
  4. الفعالية من حيث التكلفة

توفر عملية القطع بالليزر مرونة ملحوظة من حيث:

  • توافق المواد (معادن وسبائك مختلفة)
  • أشكال قطع العمل (الأنابيب المستديرة والمربعة والمستطيلة وحتى التشكيلات الجانبية المعقدة)
  • نطاق الحجم (من الأنابيب ذات القطر الصغير إلى العناصر الهيكلية الكبيرة)
  • قابلية التكيف مع بيئة المعالجة

يمكن لماكينات القطع بالليزر الأنبوبية الحديثة معالجة الملامح المعدنية المتماثلة مثل عوارض I-العوارض والحديد الزاوي مما يوسع نطاق تطبيقها.

تُعدّ إمكانية التحكم في شعاع الليزر ميزة مهمة، مما يسمح بما يلي:

  • تغييرات الاتجاهات الدقيقة
  • القطع الدوراني
  • أنماط المسح الضوئي
  • توقيت دقيق للتشغيل/إيقاف التشغيل وفواصل النبضات

تقلل عمليات القطع عالية الدقة التي تنتجها تقنية الليزر بشكل كبير من متطلبات ما بعد المعالجة، مما يقلل من النتوءات ويحسن الكفاءة الكلية.

لا يتطلب تغيير مواصفات قطعة العمل (على سبيل المثال، قطر الأنبوب أو شكل المظهر الجانبي) عادةً سوى تعديلات برمجية فقط، مما يلغي الحاجة إلى تغييرات ميكانيكية في الأدوات. تؤكد هذه المرونة على أهمية تطوير برمجيات قطع الأنابيب المتقدمة.

من خلال الجمع بين أنظمة القطع بالليزر وتقنية التحكم العددي بالكمبيوتر (CNC)، توفر هذه الماكينات:

  1. التشغيل الآلي
  2. مخرجات عالية الجودة متسقة
  3. تحسين كفاءة الإنتاج
  4. انخفاض تكاليف المعالجة

مزايا آلة القطع بالليزر الأنبوبي

تتماشى مبادئ القطع الأساسية لماكينات القطع بالليزر الأنبوبي بشكل وثيق مع مبادئ القطع بالليزر المستوي، مع تعديلات متخصصة للأشكال الهندسية الأنبوبية.

صُممت ماكينات القطع بالليزر للأنابيب خصيصًا لمعالجة الأنابيب المعدنية القياسية (بما في ذلك المقاطع الجانبية الدائرية والمستطيلة والبيضاوية)، والمقاطع الهيكلية (مثل القنوات وزوايا الصلب)، ومختلف المكونات الأنبوبية ذات الشكل المخصص.

إن مزايا القطع الأنبوبي بالليزر الأنبوبي على تقنيات المعالجة التقليدية كبيرة:

  1. دقة قطع استثنائية: يمكن أن تحقق دقة الكنتور تفاوتات تصل إلى ± 0.05 مم، مما يتيح إنتاج مكونات عالية الدقة.
  2. جودة قص فائقة: ينتج الليزر شقاً ضيقاً مع الحد الأدنى من المنطقة المتأثرة بالحرارة، مما ينتج عنه حواف مسطحة وخالية من النتوءات وتقليل نفايات المواد.
  3. معالجة بدون تلامس: إن غياب التلامس الميكانيكي للأداة يزيل فعليًا تشوه الشُّغْلَة وتآكل الأداة، مما يحافظ على جودة ثابتة على مدار عمليات الإنتاج الطويلة.
  4. تشغيل عالي السرعة: تعمل سرعات القطع السريعة وأنظمة مناولة المواد الآلية على تسهيل قدرات الإنتاج الضخم الفعال.
  5. مرونة لا مثيل لها: يتيح التكامل مع أنظمة التحكم الرقمي باستخدام الحاسب الآلي المتقدمة وبرامج التصميم بمساعدة الحاسوب/التصنيع بمساعدة الحاسوب المتخصصة إجراء تغييرات سريعة في التصميم وانتقالات سلسة للمنتج دون الحاجة إلى تعديلات في الأدوات.
  6. دمج العمليات: يمكن أن يحل القطع بالليزر للأنابيب محل العديد من العمليات التقليدية مثل الحفر والطحن والنشر والتثقيب والتثقيب وإزالة الأزيز، مما يؤدي إلى تبسيط سير عمل الإنتاج وتقليل متطلبات المعدات.
  7. إنشاء ميزات معقدة: تتيح هذه التقنية عمليات القطع والشطب والحز والحفر وصنع الثقوب والتسجيل لإنتاج هياكل أنبوبية معقدة ذات سمات هندسية متنوعة في إعداد واحد.
  8. قدرات متعددة المحاور: توفر أنظمة الليزر الأنبوبية المتقدمة حركة ذات 5 محاور أو حتى 6 محاور، مما يسمح بمسارات قطع ثلاثية الأبعاد معقدة وحواف مشطوفة على المكونات الأنبوبية.
  9. تعدد استخدامات المواد: قادرة على معالجة مجموعة واسعة من المعادن، بما في ذلك الفولاذ الطري والفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك الألومنيوم وحتى بعض المواد غير الحديدية، مع اختيار مصدر الليزر المناسب.

تصنيف وخصائص آلة قطع الأنابيب بالليزر

وقد أدى التوسع السريع في إنتاج الأنابيب المعدنية واستهلاكها إلى اعتماد آلات قطع الأنابيب بالليزر على نطاق واسع في الصناعات التحويلية. توفر هذه الأنظمة المتقدمة الدقة والكفاءة والتنوع في معالجة المكونات الأنبوبية.

يمكن تصنيف ماكينات القطع الأنبوبية بالليزر المتوفرة في السوق على نطاق واسع إلى نوعين رئيسيين بناءً على طريقة التغذية المحورية للأنبوب:

آلة قطع الأنابيب بالليزر من نوع قطع المواد الثابتة

هذا النوع من آلات قطع الأنبوب بالليزر يعالج فقط الأنبوب بطول ثابت، والذي يستخدم في الغالب لمعالجة محيط سطح الأنبوب بمحور ثابت ومقطع عرضي متغير، لا يمكن معالجة طرفي الأنبوب.

على الرغم من أن قاطع الأنابيب الليزرية المقطوعة بالليزر له قيود كبيرة وإنتاجية منخفضة، إلا أنه يحتل حصة كبيرة في السوق بسبب ميزاته الخاصة.

يوضح الشكل 1 النمط الزخرفي على سطح جذع المصباح وغطاء المصباح المعالج بمادة ثابتة القطع بالليزر قاطع الأنابيب.

تتم معالجة ساق المصباح وغطاء المصباح بواسطة قاطع أنبوب قطع المواد الثابتة بالليزر.

الشكل 1 ساق المصباح وغطاء المصباح المعالج بمادة ثابتة القطع بالليزر قاطع الأنابيب.

مبدأ العمل

كما هو موضح في الشكل 2، يتكون قاطع أنبوب الليزر لقطع المواد الثابتة من ظرفَي تثبيت يثبِّتان الأنبوب في مكانه، ويقوم الظرف بحركة دورانية متزامنة حول محور الأنبوب ويقوم رأس الليزر بتغذية محورية وشعاعية للأنبوب للقطع.

الشكل 2 مخطط مبدأ العمل

قاطع أنابيب القطع بالليزر بالليزر

هذا نوع الليزر تُستخدم آلة قطع الأنبوب بشكل أساسي لمعالجة الأنبوب المحوري من نفس المقطع العرضي، والتي لا يمكنها فقط معالجة الأشكال الكنتورية المختلفة على سطح الأنبوب، ولكن يمكنها أيضًا القطع وفقًا للطول المصمم لجزء الأنبوب ضمن الشوط المصمم للماكينة.

بالمقارنة مع قاطع أنبوب الليزر لقطع المواد الثابتة، فهو أكثر مرونة وقابلية للتطوير وكفاءة قطع أعلى، والتي تحتل حاليًا الحصة السوقية الأكبر من قاطع أنبوب الليزر الاحترافي.

كما هو مبين في الشكل 3، يمكن استخدام قاطع أنابيب القطع بالليزر للتغذية بالليزر لمعالجة مختلف التشكيلات الجانبية للأنابيب المعدنية القياسية مثل الأنابيب المربعة والمستديرة وقطعها على دفعات.

أنابيب مربعة ومستديرة تتم معالجتها بواسطة قاطع أنابيب الليزر للقطع بالليزر.

الشكل.3 أنابيب مربعة ومستديرة تتم معالجتها بواسطة قاطع أنابيب الليزر للقطع بالليزر.

مبدأ العمل

كما هو موضح في الشكل 4، يتم إمساك الأنبوب بواسطة ظرف مشبك، ويحمل ظرف الدعم الأنبوب شعاعيًا.

جميع الخراطيش حول محور الأنبوب حركة دورانية متزامنة، ظرف تشبيك الأنبوب الثابت للقيام بالتغذية المحورية، ورأس الليزر للقيام بالتغذية والقطع الشعاعي للأنبوب.

في الوقت الحالي، يعتمد قاطع أنبوب القطع بالليزر لقطع التغذية بالليزر بشكل أساسي على ظرفان في السوق، وهو فعال من حيث التكلفة، ولكن أوجه القصور فيه واضحة أيضًا.

مخطط مبدأ عمل قاطع أنبوب القطع بالليزر بالليزر للتغذية

الشكل 4 مخطط مبدأ العمل

1) ضعف ثبات دقة القطع

بالنسبة للأنبوب ذو الأجزاء الطويلة جدًا أو الصلابة الضعيفة، مع تشوه الجاذبية بالإضافة إلى عمل قوة الطرد المركزي لدوران الظرف، حتى لو كانت الزيادة في الأسطوانة المؤازرة أو دعم عجلة التنميط، فمن الصعب ضمان استقرار دقة القطع.

2) مادة الذيل، حتى إذا كان رأس الليزر يمكنه عبور قطع ظرف الظرف الداعم، ولكن لا يزال طرف تثبيت الظرف غير قادر على القطع، مما يؤدي إلى نفايات الأنبوب.

الشكل.5 مخطط هيكل آلة قطع الأنبوب الليزري متعدد الأظرف

لمعالجة أوجه القصور هذه، يستخدم بعض مصنعي المعدات آلات قطع الأنابيب بالليزر ذات الظرفين، وتوسيع تصميم آلة القطع بالليزر متعددة الظرف، كما هو موضح في الشكل 5.

من بينها,

1) إنه يزيد من مجموعة من ظرف الدعم ويمكن أن يضمن أن طولًا معينًا من الأنبوب خالٍ تقريبًا من تشوه الجاذبية وقوة الطرد المركزي لدوران الظرف، والتي يمكن أن تضمن بشكل فعال استقرار دقة القطع ولا يقتصر طول قطع الأجزاء في نطاق شوط الماكينة.

2) يزيد من مجموعة من ظرف التثبيت لالتقاط المواد، عندما يكون ظرف التغذية في وضع الحد، يتم تثبيت الأنبوب بواسطة ظرف التثبيت للقيام بحركة التغذية المحورية، والتي يمكن أن تضمن معظم قطع المواد ذات الذيل الصفري للأنبوب.

3) على الرغم من أن التصميم أعلاه يمكن أن يحل تمامًا أوجه القصور في قاطع أنبوب الليزر من نوعي تغذية الظرفين، إلا أن التكلفة المتزايدة للظرف، وعدد محاور المؤازرة ونظام التحكم الرقمي باستخدام الحاسب الآلي.

كما أنه يفسر أيضًا سبب عدم انتشار قاطع الأنابيب الليزرية من النوع متعدد الأظرف الحالي الذي يعمل بالليزر للتغذية والقطع.

كيف تستخدم ماكينة القطع بالليزر الأنبوبي؟

ينطوي تشغيل ماكينة القطع بالليزر الأنبوبي على عدة خطوات حاسمة لضمان دقة وفعالية القطع:

  1. مزامنة الشعاع: يجب مزامنة شعاع الليزر المركز بدقة مع الأنبوب على خط الإنتاج الآلي. هذه المزامنة ضرورية للحفاظ على دقة القطع طوال العملية.
  2. محاذاة دورانية: يجب أن تكون بؤرة الليزر قادرة على الدوران 360 درجة حول الأنبوب المراد قطعه. وطوال هذا الدوران، يجب أن يتقاطع محور شعاع الليزر باستمرار بشكل عمودي مع المحور الطولي للأنبوب. تضمن هذه المحاذاة قطعًا منتظمًا حول محيط الأنبوب بالكامل.
  3. التتبع الديناميكي: أثناء عملية القطع، يتحرك شعاع الليزر بالترادف مع الأنبوب على طول خط الإنتاج. تسمح هذه الحركة المنسقة بالقطع المستمر أثناء تقدم الأنبوب عبر الماكينة.
  4. تحكم دقيق: يعد نظام التحكم المتخصص ضروريًا لإدارة هذه الحركات المتزامنة بدقة عالية. يدمج هذا النظام التحكم في الحركة وتعديل طاقة الليزر وتحسين مسار القطع لتحقيق نتائج دقيقة وقابلة للتكرار.
  5. المعالجة غير التلامسية: إحدى المزايا الرئيسية لقطع الأنبوب بالليزر هي طبيعته غير التلامسية. لا يمارس شعاع الليزر ضغطًا ماديًا على جدار الأنبوب أثناء القطع، مما يمنع تشوه أو انهيار السطح الخارجي للأنبوب. هذه الميزة مفيدة بشكل خاص لمواد الأنابيب رقيقة الجدران أو الحساسة.
  6. مناولة المواد: تُعد أنظمة مناولة المواد المناسبة، مثل أجهزة التحميل والتفريغ الأنبوبية، ضرورية للحفاظ على سير العمل المستمر وزيادة الإنتاجية إلى أقصى حد.
  7. البرمجة: تُستخدم البرمجة باستخدام الحاسب الآلي لتحديد أنماط القطع وضبط معلمات القطع (مثل طاقة الليزر وسرعة القطع وضغط الغاز المساعد) وتحسين التداخل لأدنى حد من هدر المواد.
  8. مراقبة الجودة: يضمن تنفيذ أنظمة المراقبة أثناء العملية وإجراءات الفحص بعد القطع أن الأنابيب المقطوعة تفي بالتفاوتات ومعايير الجودة المحددة.

ما هو القطع بالغاز المساعد الأفضل لآلة قطع الأنابيب بالليزر؟

الغاز المساعد هو أحد المكونات المهمة لآلة قطع الأنابيب بالليزر.

وتتمثل الوظيفة الرئيسية في تفجير قصاصات الحديد الناتجة عن قطع الأنبوب من خلال الغاز الإضافي عالي الضغط الذي يخرجه رأس الليزر عندما يقوم رأس الليزر لآلة قطع الأنابيب بالليزر بقطع الأنبوب، وذلك لتحقيق تأثير القطع المثالي.

ثانيًا، يمكن أن يحمي العدسة ويمنع قصاصات الحديد أثناء القطع من الارتداد على العدسة للتأثير على إخراج شعاع الليزر والتأثير أثناء القطع.

في الوقت الحاضر، هناك ثلاثة غازات مساعدة شائعة الاستخدام لليزر:

① الهواء ② الأكسجين ③ النيتروجين;

كيف يمكننا اختيار الغاز المساعد لتحقيق تأثير قطع أفضل في الحياة اليومية؟

  1. الهواء

الهواء هو الغاز المساعد الأقل تكلفة من بين الغازات المساعدة الثلاثة الشائعة.

وبالطبع، لا يمكن استخدامه للقطع بالليزر بمجرد تنفس الهواء.

لا يمكن استخدام الهواء الذي تستخدمه ماكينة القطع بالليزر إلا بعد ترشيح الماء والزيت والغبار والشوائب الأخرى الموجودة في الهواء من خلال الفلتر ويتم ضغط الهواء المرشح إلى حوالي 20 كجم بواسطة ضاغط الهواء.

وهي مناسبة للألومنيوم وسبائك الألومنيوم والفولاذ المجلفن والأنابيب الرقيقة الأخرى، وكذلك في حالة عدم ارتفاع متطلبات القطع.

  1. الأكسجين

يشير الأكسجين هنا إلى الغاز الذي تبلغ درجة نقاوته 99.5%.

يقوم قاطع الأنابيب بالليزر بقطع المعدن في مكان القطع عن طريق ذوبان وتبخير درجة الحرارة العالية الناتجة عن تركيز الليزر لإجراء القطع بالليزر.

بينما يساهم الأكسجين في التفاعل الهوائي لمعدن الليزر ويحسن من كفاءة القطع.

وفي الوقت نفسه، تساهم طبقة أكسيد الأكسجين الموجودة على سطح الأنبوب في امتصاص شعاع الضوء بواسطة المادة العاكسة.

ومع ذلك، سيكون السطح بعد القطع باللون الأسود أو الأصفر الداكن، وهو مناسب لقطع الأنابيب الفولاذية الكربونية السميكة.

  1. النيتروجين

النيتروجين هو أغلى غاز مساعد بين الغازات المساعدة الثلاثة.

نظرًا لأن النيتروجين غاز خامل، يتم كبح تفاعل الأكسجين على سطح قطع الأنبوب عند القطع بقاطع الأنابيب بالليزر، على عكس قطع الأكسجين.

ولذلك، فإن سطح الأنبوب المقطوع بالنيتروجين سيكون ناصعًا وأبيض.

ومع ذلك، نظرًا للتكلفة، يوصى باستخدام النيتروجين كغاز مساعد عندما يكون سطح الأنبوب صارمًا نسبيًا.

الغازات المساعدة الثلاثة المذكورة أعلاه لها مزاياها الخاصة.

لذلك، عند اختيار الغازات المساعدة الأخرى، من الضروري قطعها وفقًا للحالة الفعلية.

بالنسبة لأولئك الذين لا يعرفون التكنولوجيا جيدًا، لا تقم بتعيين وتعديل المساعد بشكل تعسفي قطع الغازمما يؤدي بسهولة إلى توليد نتوءات ويؤدي إلى ضعف استقرار ماكينة أنبوب الليزر.

التكنولوجيا الرئيسية للقطع بالليزر الأنبوبي

التكنولوجيا الرئيسية للقطع بالليزر الأنبوبي

نظام توجيه الضوء وتركيزه

في جهاز القطع بالليزر، تتمثل وظيفة نظام توجيه الضوء في توجيه مخرج الشعاع من مولد الليزر إلى رأس القطع في مسار ضوء التركيز.

بالنسبة للقطع بالليزر الأنبوبي، إذا كنت ترغب في الحصول على شق قطع عالي الجودة، فإن القطر الصغير والقوة العالية لنقطة التركيز البؤري لشعاع التركيز ضروريان.

يسمح ذلك لمولد الليزر بإجراء إخراج الوضع المنخفض الترتيب.

في القطع بالليزر للأنبوب، من أجل الحصول على قطر تركيز شعاع صغير نسبيًا، يجب أن يكون لليزر زمن ترتيب وضع عرضي صغير، ويفضل أن يكون وضعًا أساسيًا.

تم تجهيز رأس القطع لجهاز القطع بالليزر بعدسة تركيز. بعد أن يتم تركيز شعاع الليزر بواسطة العدسة، يمكن الحصول على بقعة صغيرة مركزة، بحيث يمكن إجراء قطع أنبوبي عالي الجودة.

التحكم في مسار رأس القطع

في قطع الأنبوب، ينتمي الأنبوب المراد معالجته إلى سطح منحنٍ فضائي، ويكون شكل الأنبوب معقدًا نسبيًا.

إذا تمت برمجتها وتصنيعها بالطرق التقليدية، فستكون هناك بعض الصعوبات.

يتطلب ذلك من المشغل تحديد مسار التشغيل الآلي الصحيح والنقطة المرجعية المناسبة وفقًا لمتطلبات عملية التشغيل الآلي، واستخدام نظام التحكم العددي لتسجيل حالة التغذية لكل محور وإحداثيات النقطة المرجعية، ثم تسجيل إحداثيات عملية التشغيل الآلي وتوليد برنامج تشغيل آلي من خلال وظائف الاستيفاء الخطي والدائري لنظام القطع بالليزر.

لذلك، فإن دراسة الوظيفة الرأسية التلقائية لشعاع الليزر وأنبوب القطع بالليزر هي أيضًا أحد المحتويات التقنية المهمة للقطع بالليزر الأنبوبي.

التحكم الأوتوماتيكي في موضع تركيز القطع بالليزر

من أجل ضمان جودة القطع بالليزر الأنبوب، والحفاظ على التركيز على الاتجاه الرأسي لسطح قطعة العمل عن طريق أجهزة القياس والتحكم الأوتوماتيكية هو مفتاح القطع بالليزر الأنبوبي.

في الوقت الحاضر، نقوم بدمج موضع تركيز الليزر مع المحور المباشر (X-Y-Z) لـ المعالجة بالليزر نظام، مما يجعل حركة رأس القطع بالليزر أكثر خفة ومرونة، ويمكن فهم موضع التركيز بشكل جيد، وذلك لتجنب تصادم رأس القطع مع أنبوب القطع أو الأجسام الأخرى أثناء المعالجة.

تأثير بارامترات العملية الرئيسية

أصبح قطع الأنبوب بالليزر الأنبوبي يستخدم على نطاق واسع في المجتمع الصناعي اليوم، وأصبحت الأنابيب المراد قطعها أكثر تنوعاً.

إلى جانب ذلك، فإن أجزاء الأنبوب نفسها لها تعقيداتها الخاصة.

لذلك ، وفقًا لمتطلبات المواد والشكل والمعالجة لمتطلبات قطع الأنابيب ، أصبح اختيار معلمات عملية القطع بالليزر المناسبة للحصول على أفضل كفاءة قطع وجودة قطع هي القضية الأكثر أهمية لجميع مستخدمي نظام القطع بالليزر.

  • تأثير الليزرPأوير

بالنسبة لمولد ليزر خرج الموجة المستمرة, طاقة الليزر له تأثير مهم على القطع بالليزر.

نظريًا، كلما زادت قوة الليزر، زادت سرعة القطع.

ولكن بالنظر إلى ميزات الأنبوب نفسه، فإن قوة القطع القصوى ليست الخيار الأفضل.

عند زيادة طاقة القطع، يتغير وضع الليزر نفسه، مما يؤثر على تركيز شعاع الليزر.

في المعالجة العملية، غالبًا ما نختار في المعالجة العملية الحصول على أعلى كثافة طاقة في حالة أقل من الطاقة القصوى، وذلك لضمان كفاءة وجودة القطع بالليزر بالكامل.

  • تأثير Cاستخدام Sتبول

عند قطع الأنبوب بالليزر، يجب التأكد من أن القطع

السرعة ضمن نطاق معين من أجل الحصول على جودة قطع أفضل.

إذا كانت سرعة القطع بطيئة، فسوف تتراكم الحرارة الزائدة على سطح الأنبوب، وتصبح المنطقة المتأثرة بالحرارة أكبر، ومن ثم يصبح الشق أوسع. إلى جانب ذلك، يتم كي سطح الشق بواسطة المادة الذائبة الساخنة المفرغة، مما يجعل سطح القطع خشنًا.

عند زيادة سرعة القطع، يصبح متوسط عرض الشق المحيطي للأنبوب أصغر. كلما كان قطر الأنبوب أصغر، كلما كان التأثير أكثر وضوحًا.

مع تسارع سرعة القطع، يتم تقصير وقت عمل الليزر، وتصبح الطاقة الكلية التي يمتصها الأنبوب أقل، وتنخفض درجة الحرارة في الطرف الأمامي للأنبوب، ويصبح عرض الشق أصغر.

إذا كانت سرعة القطع سريعة جدًا، فلن يتم قطع الأنبوب أو قطعه، مما سيؤثر على جودة القطع بالكامل.

  • تأثير قطر الأنبوب

عند قطع الأنبوب بالليزر، يمكن أن يكون لخصائص الأنبوب نفسه تأثير كبير على المعالجة.

على سبيل المثال، حجم قطر الأنبوب له تأثير كبير على جودة المعالجة.

من خلال البحث الذي أجري على الأنابيب الفولاذية غير الملحومة ذات الجدران الرقيقة المقطوعة بالليزر، وجد أن قطر الأنبوب وعرض الشق سيستمران في الزيادة بينما تظل معلمات العملية المختلفة دون تغيير.

  • نوع الغاز الإضافي وضغط الغاز الإضافي

عند قطع الأنابيب اللافلزية وجزء من الأنابيب المعدنية، يمكن استخدام الهواء المضغوط أو الغاز الخامل مثل النيتروجين كغاز مساعد.

ومع ذلك، بالنسبة لمعظم الأنابيب المعدنية، يمكن استخدام الغاز النشط مثل الأكسجين.

بعد تحديد نوع الغاز المساعد، من المهم أيضًا تحديد ضغط الغاز المساعد.

عند قطع الأنبوب ذي سمك الجدار الصغير بسرعة عالية نسبيًا، يجب زيادة ضغط الغاز المساعد لمنع التصاق الخبث الملتصق بالشق؛ وعندما يكون سمك جدار أنبوب القطع كبيرًا أو تكون سرعة القطع بطيئة، يجب تقليل ضغط الغاز المساعد بشكل مناسب لمنع عدم قطع الأنبوب أو عدم قطعه.

يعد موضع تركيز الشعاع أمرًا حيويًا أيضًا لقطع الأنبوب بالليزر. أثناء القطع، يكون موضع التركيز البؤري بشكل عام في موضع سطح تركيب أنبوب القطع. عندما يكون التركيز في وضع جيد، يكون الشق هو الأصغر، وتكون كفاءة القطع هي الأعلى، ويكون تأثير القطع هو الأفضل أيضًا.

في معظم الحالات، يتم ضبط بؤرة الشعاع أسفل الفوهة وتبلغ المسافة بين الفوهة وسطح الأنبوب 1.5 مم تقريبًا.

وفي الوقت نفسه، فإن عوامل مثل شكل نبضة الليزر ووضع إخراج الضوء لها أيضًا تأثير معين على تأثير القطع.

الاتجاهات في قواطع الأنابيب الليزرية

الاتجاهات في قواطع الأنابيب الليزرية

دقة عالية وكفاءة عالية

يتزايد الطلب المستقبلي على الأنابيب، وسوف تكون متطلبات المعالجة أعلى وأعلى، وتحسين دقة المعالجة وكفاءة الإنتاج عامل ضروري في التطور السريع لآلة قطع الأنابيب بالليزر الاحترافية.

النمذجة

تتغير متطلبات المستخدم بمرور الوقت، ويسمح التصميم المعياري بإضافة مكونات وظيفية أو استبدالها لتلبية متطلبات المستخدم وتحقيق أقصى قدر من الفوائد لكلا الطرفين.

الأتمتة

يوجد بالفعل العديد من المستخدمين المجهزين بوحدة التحميل والتفريغ الأوتوماتيكية، ويمكن أن يؤدي تطوير الأتمتة إلى تحرير القوى العاملة بشكل فعال، مما يخفف من مشكلة نقص العمالة في الشركات.

الاستخبارات

مع تعميم مفهوم "الصناعة 4.0" ونضج تطوير تكنولوجيا الجيل الخامس، فإن مستقبل آلة قطع الأنابيب بالليزر سيحقق بالتأكيد أتمتة كاملة.

أي أنه يدمج جمع المعلومات، ووضع الطلبات، والتغذية، والتغذية، والتحميل، وتحديد الأنبوب، وقياس الطول، وقياس الطول، وقطع برنامج الاستدعاء التلقائي، والتفريغ، والتحميل على منصات نقالة والشحن، مما يحقق في النهاية الذكاء.

الوضع الحالي والتطور المستقبلي للأنبوب القطع بالليزر

هناك العديد من المزايا لقطع الأنبوب بالليزر مثل عرض الشق الضيق، والمنطقة المتأثرة بالحرارة الصغيرة، وسرعة القطع السريع، والمرونة الجيدة، والقطع السلس وعدم تآكل الأداة.

مع ظهور وتطوير ماكينات القطع بالليزر باستخدام الحاسب الآلي (التحكم العددي المحوسب)، يمكن أن يُظهر تطوير تقنيات التصنيع المختلفة للأسطح والمنحنيات ذات الشكل الحر في الفضاء جانبها الفريد.

في القطع بالليزر، ليس فقط بقعة الليزر مطلوبة للتحرك في الفضاء ثلاثي الأبعاد بالنسبة لقطعة العمل وفقًا لمسار معين، ولكن أيضًا محور الليزر مطلوب أن يكون عموديًا على سطح المعالجة للأنبوب المراد قطعه طوال عملية المعالجة.

للحاسب الآلي القطع بالليزر الليفي الرؤوس التي يمكنها التركيز التلقائي، حيث تقوم الفوهات بتتبع سطح قطعة العمل تلقائيًا من خلال نظام قياس وتحكم آلي.

تشير ممارسة الإنتاج إلى أن مفتاح قطع الأنبوب هو إزالة عيوب جودة القطع إلى أقصى حد، وذلك لتلبية متطلبات معالجة الأنبوب.

بالنسبة لمعالجة الأنابيب المعقدة مثل التثقيب أو الشق أو التشذيب أو القطع السفلي، فإن القطع بالليزر ليس فقط أسرع من طرق المعالجة التقليدية ولكنه يضمن أيضًا جودة معالجة رائعة.

نظرة عامة على القطع بالليزر الأنبوبي

أثناء المعالجة، يجب التأكد من قطع أجزاء الأنبوب أولاً للحصول على فراغ الطول المطلوب من الأنبوب.

يصعب على طريقة القطع الأنبوبية التقليدية تلبية احتياجات الإنتاج الضخم، كما أن الأجزاء الأنبوبية التي تتم معالجتها بطرق المعالجة التقليدية هذه ذات جودة رديئة بشكل عام لسطح القطع، بل إن بعضها يعاني من عيوب في المعالجة مثل التشوه والانهيار.

بالإضافة إلى الحاجة إلى قطع الأنبوب، هناك حاجة إلى بعض أشكال المعالجة الأخرى، مثل قطع الأنماط للزينة والمصابيح، والقطع الحلزوني والجيب والقطع الخطي لجيب التمام والقطع الخطي للجيوب والوسم، إلخ.

إذا كانت هذه الأشكال من تصنيع الأنابيب تستخدم الطرق التقليدية، فإن كفاءة المعالجة ليست منخفضة فحسب، بل من الصعب أيضًا تحقيق متطلبات المعالجة المثالية، بل إن بعضها لا يمكن معالجته.

مزايا القطع بالليزر الأنبوبي بالليزر

يبلغ عرض الشق بشكل عام 0.1-0.3 مم لقطع الأنابيب بالليزر (بما في ذلك القطع المستقيم، والقطع المائل، والقطع على شكل).

يمكن التحكم في موضع القطع ودرجة الحرارة بدقة، مما يساعد أكثر على الأتمتة والإنتاج الذكي.

علاوة على ذلك، بالمقارنة مع طريقة المعالجة التقليدية، يمكن زيادة كفاءة القطع بمقدار 8 إلى 20 مرة، ويمكن تقليل تكلفة المعالجة بمقدار 70% إلى 90%، ويمكن توفير فقد المواد بمقدار 15% إلى 30%.

إلى جانب ذلك، فإن ضوضاء القطع بالليزر منخفضة، كما أن تأثيرها على البيئة طفيف أيضًا.

يمكن تحقيق طرق التصنيع الآلي التقليدية التي تتطلب عمليات متسلسلة متعددة لإكمال التصنيع الآلي عن طريق القطع بالليزر على نفس المعدات.

مع التحسين المستمر لأداء المعدات وتكنولوجيا المعالجة، يمكن تحقيق قطع عالي الجودة للأنابيب بالليزر.

التطور المستقبلي للقطع بالليزر الأنبوبي

التطوير المستقبلي للقطع بالليزر الأنبوبي

يعتمد القطع بالليزر على طريقة المعالجة غير التلامسية، والتي لا تمارس أي ضغط على جدار الأنبوب أثناء العملية بأكملها، لذلك لن تتسبب في تشوه أو انهيار السطح الخارجي للأنبوب.

في الوقت نفسه، عند قطع الأنبوب بالليزر، يكون المجال الحراري للشق معقدًا، ويكون التبريد صعبًا، ويكون من السهل حجب خبث القطع، مما يزيد من صعوبة القطع.

لذلك، من الضروري تعزيز الدراسة المتعمقة لهذه الجوانب.

يتمتع القطع بالليزر بقدر كبير من الحرية في متطلبات المادة والشكل والحجم وبيئة المعالجة للأنبوب. إن التحكم المكاني (تغيير اتجاه الشعاع، الدوران، المسح الضوئي، إلخ) والتحكم في الوقت (التشغيل، الإيقاف، الفاصل الزمني للنبضات) ممتاز وسهل التحكم فيه.

وعلاوة على ذلك، فإن الدقة العالية والنتوءات الأقل للقطع بالليزر تقلل إلى حد كبير من وقت المتابعة المستغرق في المعالجة.

عند تغيير قطر أو شكل الأنبوب، من الضروري فقط تعديل البرنامج، لذا فإن تطوير برنامج قطع الأنبوب له قيمة بحثية كبيرة.

يمكن أن يشكل الجمع بين نظام القطع بالليزر وتكنولوجيا التحكم العددي بالكمبيوتر معدات أتمتة فعالة ويفتح مسارًا جديدًا للمعالجة عالية الجودة والكفاءة العالية والتكلفة المنخفضة.

من أجل تحسين كفاءة قطع الأنابيب، فإن استخدام خط الإنتاج الأوتوماتيكي للقطع بالليزر هو أكثر طرق الإنتاج فعالية.

كيفية استخدام خط الإنتاج الأوتوماتيكي لقطع الأنابيب؟

بادئ ذي بدء، يجب ضمان تشغيل شعاع الليزر بعد التركيز بشكل متزامن مع الأنبوب المخصص للقطع بواسطة خط الإنتاج الأوتوماتيكي.

ثانيًا ، من الضروري أن يتم تدوير بقعة الليزر بعد التركيز البؤري دائرة واحدة بالنسبة للأنبوب المراد قطعه ، ويكون محور شعاع الليزر دائمًا عموديًا على محور الأنبوب. أثناء عملية القطع، يتحرك شعاع الليزر لخط إنتاج قطع الأنابيب مع الأنبوب الذي يتم قطعه.

أثناء عملية القطع، فإن شعاع الليزر لخط إنتاج قطع الأنابيب يتبع الأنبوب المراد قطعه. يجب التحكم في هذه الحركات المتزامنة بواسطة نظام تحكم متخصص، لذا فإن البحث في خط الإنتاج الأوتوماتيكي لقطع الأنبوب بالليزر مهم جدًا أيضًا.

الخاتمة

لا يمكن فصل القطع بالليزر الأنبوبي عن الأجهزة - نظام القطع بالليزر (بما في ذلك مولدات الليزر) والبرمجيات - تكنولوجيا القطع بالليزر.

من وجهة نظر الأجهزة، فإن المستقبل ماكينة القطع بالليزر سوف تتطور في اتجاه السرعة العالية والدقة العالية والأتمتة العالية والمرونة والتنويع؛ ومن وجهة نظر البرمجيات، سيتم دمج القطع بالليزر في المستقبل مع تقنية CNC لتطوير برمجيات جديدة

ولذلك، فإن جمع وإنهاء بيانات عملية القطع بالليزر، وإنشاء وتحسين الأنظمة الخبيرة ذات أهمية كبيرة وقيمة بحثية لتطوير صناعة القطع بالليزر بأكملها.

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!
الليزر

القطع بالليزر الليفي: الدليل النهائي

هل تساءلت يومًا كيف يمكن لليزر أن يقطع المعدن مثل السكين الساخن في الزبدة؟ في هذه المقالة الرائعة، سنستكشف في هذه المقالة الرائعة العلم الكامن وراء تقنية القطع بالليزر الليفي....
أشياء يجب أن تعرفها عن الشق المقصوص بالليزر

الشق في القطع بالليزر: ما تحتاج إلى معرفته

هل تساءلت يومًا عن سبب عدم دقة القطع المعدنية المقطوعة بالليزر كما كانت في السابق؟ يكشف هذا المقال عن الأسرار الكامنة وراء شق القطع بالليزر، ويستكشف كيف يمكن لعوامل مثل جودة الشعاع،...
مكونات القاطع بالليزر

14 من مكونات ماكينة القطع بالليزر الأساسية

هل تساءلت يومًا ما الذي يجعل ماكينة القطع بالليزر تعمل بالليزر؟ في منشور المدونة هذا، سنتعمق في هذه المدونة في الأعمال الداخلية لهذه الماكينات عالية الدقة التي أحدثت ثورة في مجال القطع بالليزر...
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.