يتم استخدام شعاع ليزر عالي الكثافة لتشعيع المادة المراد قطعها، بحيث يتم تسخين المادة بسرعة إلى درجة حرارة التبخر وتتبخر لتشكل ثقوبًا. أثناء تحرك الشعاع عبر المادة، تشكل الثقوب باستمرار شقوق قطع بعرض ضيق جدًا (على سبيل المثال، حوالي 0.1 مم).
نظرًا لعدم وجود تكلفة معالجة للأدوات، فإن معدات القطع بالليزر مناسبة أيضًا لإنتاج دفعات صغيرة من الأجزاء ذات الأحجام المختلفة التي لا يمكن معالجتها من قبل. غالبًا ما تستخدم معدات القطع بالليزر معدات CNC (تقنية التحكم العددي المحوسب). يمكن للجهاز استقبال بيانات القطع من محطة عمل التصميم بمساعدة الكمبيوتر (CAD) عبر خط هاتف.
تصنيف
يمكن تقسيم القطع بالليزر إلى أربع فئات: القطع بالبخار بالليزر، والقطع بالدمج بالليزر، والقطع بالأكسجين بالليزر، والنقش بالليزر والكسر المتحكم فيه.
1. القطع بالبخار بالليزر
يتم استخدام شعاع ليزر ذو كثافة طاقة عالية لتسخين قطعة العمل، مما يتسبب في ارتفاع درجة الحرارة بسرعة ووصول المادة إلى نقطة الغليان في وقت قصير جدًا، وتبدأ المادة في التبخر وتكوين البخار. تنبعث هذه الأبخرة بسرعة عالية جدًا، وفي نفس الوقت الذي تنبعث فيه الأبخرة، يتم إجراء قطع على المادة. تكون حرارة تبخير المادة كبيرة جدًا بشكل عام، لذا يتطلب قطع البخار بالليزر طاقة كبيرة وكثافة طاقة.
يتم استخدام القطع بالبخار بالليزر بشكل أساسي لقطع المواد المعدنية الرقيقة للغاية والمواد غير المعدنية (مثل الورق والقماش والخشب والبلاستيك والمطاط وما إلى ذلك).
2. قطع الانصهار بالليزر
في عملية القطع بالدمج بالليزر، يتم صهر المواد المعدنية عن طريق التسخين بالليزر. بعد ذلك، يتم رش الغاز غير المؤكسد (Ar، He، N، إلخ) من خلال فوهة متحدة المحور مع الشعاع، باستخدام الضغط القوي للغاز لإخراج المعدن السائل لتشكيل قطع. لا يتطلب القطع بالدمج بالليزر تبخرًا كاملاً للمعدن، والطاقة المطلوبة هي 1/10 فقط من القطع بالتبخر.
يتم استخدام القطع بالصهر بالليزر بشكل أساسي لقطع بعض المواد التي يصعب أكسدةها أو المعادن النشطة مثل الفولاذ المقاوم للصدأ والتيتانيوم والألومنيوم وسبائكها.
3. قطع الأكسجين بالليزر
مبدأ قطع الأكسجين بالليزر مشابه لقطع الأوكسي أسيتيلين. يستخدم الليزر كمصدر حرارة للتسخين المسبق والغاز النشط مثل الأكسجين كغاز قطع. من ناحية، يتفاعل الغاز المحقون مع قطع المعدن للحث على تفاعل الأكسدة وإطلاق كمية كبيرة من حرارة الأكسدة؛ ومن ناحية أخرى، يتم نفخ الأكسيد المنصهر والمذاب خارج منطقة التفاعل لتكوين معدن مقطوع. نظرًا لأن تفاعل الأكسدة يولد كمية كبيرة من الحرارة أثناء عملية القطع، فإن متطلبات الطاقة لقطع الأكسجين بالليزر هي نصف فقط تلك اللازمة لقطع الانصهار، وسرعة القطع أسرع بكثير من قطع بخار الليزر وقطع الانصهار. يتم استخدام قطع الأكسجين بالليزر بشكل أساسي للمواد المعدنية المؤكسدة بسهولة مثل الفولاذ الكربوني والفولاذ التيتانيوم والفولاذ المعالج بالحرارة.
4. الكتابة بالليزر والتحكم في الكسور
في الكتابة بالليزر، يقوم ليزر عالي الكثافة بالطاقة بمسح سطح مادة هشة، مما يؤدي إلى تسخين المادة وتبخرها، وتشكيل أخدود صغير. ثم يتم تطبيق ضغط معين، وتتشقق المادة الهشة على طول الأخدود الصغير. الليزر المستخدم في الكتابة بالليزر هو بشكل عام ليزر Q-switched وليزر ثاني أكسيد الكربون.
يستخدم الكسر المتحكم فيه توزيع درجة الحرارة الحاد الناتج عن الكتابة بالليزر لتوليد ضغوط حرارية محلية في المادة الهشة، مما يتسبب في كسر المادة على طول الأخاديد الصغيرة.
سمات
بالمقارنة مع عمليات القطع الحراري الأخرى، يتميز القطع بالليزر بشكل عام بسرعة القطع العالية والجودة العالية. الملخص المحدد هو كما يلي.
⑴ جودة قطع جيدة
بسبب بقعة الليزر الصغيرة، كثافة الطاقة العالية وسرعة القطع السريعة، يمكن أن يحقق القطع بالليزر جودة قطع أفضل.
قطع القطع بالليزر ضيق، وجانبي الفتحة متوازيان ومتعامدان على السطح، ويمكن تحديد دقة الأبعاد لأجزاء القطع