يعتبر القطع بالليزر عملية حرارية له استخدامات عديدة في عالم التصنيع الصناعي. وتتميز ماكينات القطع بالليزر بقدرتها على النقش والقطع السريع للألواح المعدنية، حتى مع الأشكال الأكثر تعقيدًا، فهي توفر تشطيبات عالية الجودة.
في هذه المقالة الشارحة، سنستكشف عملية القطع بالليزر والتقنيات التي نستخدمها والغازات المساعدة، مثل النيتروجين والأكسجين والهواء المضغوط، لمساعدتك في فهم كيفية عملها وفوائدها.
القطع بالليزر هو عملية تستخدم ليزرًا عالي الطاقة يتم توجيهه من خلال التحكم العددي بالكمبيوتر (CNC) عبر البصريات لقطع المواد. وتُستخدَم هذه العملية على نطاق واسع في مختلف الصناعات، مثل صناعة السيارات والفضاء الجوي والإلكترونيات والمجال الطبي، لقطع مواد مثل المعادن والبلاستيك والسيراميك والخشب والأقمشة والورق.
يتضمن القطع بالليزر استخدام شعاع ليزر مُركَّز لإذابة المواد في منطقة محددة، بمساعدة رشاش غاز متحد المحور، وإنشاء فتحة. ويظل شعاع الليزر نفسه غير متأثر بالغاز، ولكنه يمكن أن يحرق المواد أو يذيبها أو يُبخّرها بفعالية، بينما يمكن أن يتطاير أي حطام ناتج، وبهذا تعطي العملية حافة نهائية عالية الجودة.
يمكن استخدام القطع بالليزر أيضًا للّحام والحفر. وتتمثل التقنيات الرئيسية الثلاث للقطع بالليزر في ليزر ثاني أكسيد الكربون (CO2)، والنيوديميوم (ND)، وعقيق ألومنيوم الإيتريوم المشبع بالنيوديميوم (nd:YAG). ويمكن أن يؤثر نوع الليزر المستخدم على أداء الليزر. وتتضمن مزايا القطع بالليزر الدقة وتقليل التلوث وتسهيل عبء العمل. وتشتهر ماكينات ليزر الألياف، على وجه الخصوص، بقدراتها الفائقة في مجال القطع الدقيق. ومن المزايا الرئيسية لماكينات ليزر الألياف قدرتها على توفير جودة شعاع ثابتة عبر المسافات الطويلة، وبهذا تتيح القطع المنتظم عبر مختلف المواد ودرجات السُمك. ويساهم هذا الاتساق في تحسين جودة الحواف وتقليل الحاجة إلى المعالجة الثانوية.
تعمل ماكينات القطع بالليزر من خلال توجيه شعاع ليزر عالي الطاقة عبر البصريات وعلى المادة المطلوب قطعها. ويتم تركيز شعاع الليزر خلال عدسة ويسقط على المادة، حيث يقوم بصهرها أو تبخيرها في منطقة مركزة بسبب الارتفاع السريع في درجة الحرارة. ثم تتم إزالة المادة بواسطة رشاش غاز متحد المحور، والذي ينفخ المواد المنصهرة بعيدًا ويقوم بعمل شق. ويساعد رشاش الغاز كذلك في تبريد المواد ومنعها من الاعوجاج أو التشوه. ويتم التحكم في ماكينة القطع بالليزر من خلال نظام التحكم العددي بالكمبيوتر (CNC)، والذي يضمن الدقة في عملية القطع.
تُستخدم الغازات المساعدة في عملية القطع بالليزر لتحسين جودة عملية القطع وكفاءتها. ويساعد الغاز المساعد في نفخ المواد المنصهرة بعيدًا ومنع إعادة ترسّبها على سطح المادة. ويساعد في تبريد المواد ومنع اعوجاجه أو تشوّهها. وأكثر الغازات المساعدة شيوعًا في عملية القطع بالليزر هي النيتروجين والأكسجين والهواء المضغوط.
النيتروجين هو الغاز المساعد الأكثر استخدامًا في عملية القطع بالليزر، بفضل خصائصه الخاملة. وهو يُستخدَم لضمان الحصول على أداء عالي الجودة لليزر، وخصوصًا عند الحاجة إلى قص المواد بجودة عالية. ويعمل النيتروجين على التخلص من الأكسجين في الهواء، وبالتالي يمنع تفاعل النيتروجين مع المعدن الساخن، وبهذا يسهم في الحصول على قطع مثالي ولامع، بدون التأثير على لون المادة (يعتمد ذلك على نقاء النيتروجين المستخدم). ويعمل غاز النيتروجين، الذي يكون خاملاً، على منع الحافة المقطوعة من الأكسدة عن طريق تمكين الليزر من العمل في بيئة خالية من الأكسجين. والنيتروجين كذلك ضروري لخفض التكلفة، وزيادة سرعة القطع، وزيادة الإنتاجية، والتحكم بشكل أفضل، وتحقيق أعلى كفاءة، واستخدام النيتروجين حسب الطلب، فهو حل سريع الاستخدام.
يُستخدَم الأكسجين في عملية القطع بالليزر لقطع المواد التي يصعب قطعها باستخدام طرق أخرى. والأكسجين هو غاز عالي التفاعل ويتسبب في تفاعل طارد للحرارة عن طريق مضاعفة قوة شعاع الليزر، وبهذا يسمح بقطع المواد الأكثر سُمكًا. ويتفاعل الأكسجين مع المادة التي يتم قطعها، وبهذا يخلق تفاعلاً كيميائيًا يساعد في ذوبان المادة وتبخّرها. وبحسب المادة، يُستخدَم الأكسجين أيضًا لزيادة سرعة القطع وتقليل تكلفة عملية القطع. ومع ذلك، يمكن للأكسجين أن يسبب الأكسدة، والتي يمكن أن تتسبب في تكوّن طبقة من الكربون على حافة القطع، ما يؤدي إلى ضعف طلاء المنتج ومشاكل في الالتصاق لأي طبقة أو طلاء على السطح المؤكسد. وبسبب ارتفاع معدل نشاط الأكسجين، لا يمكن الحصول على شرائح رفيعة جدًا.
يمكن أيضًا استخدام الهواء المضغوط كغاز مساعد في عملية القطع بالليزر، ويمكن أن يكون أسرع وأكثر فعالية من حيث التكلفة في عملية القطع بالليزر. لكنه لا يتيح قطع الأجزاء بنظافة جيدة جدًا لأن الهواء يحتوي على 21% من الأكسجين في تركيبه (تجب في العادة إزالة هذه الأجزاء قبل العملية التالية، وهو ما يتطلب بعض العمل الإضافي). وتصلح عمليات القطع هذه في الأجزاء التي سيتم طلاؤها أو لحامها لاحقًا، حيث لا يهم لون حافة القطع.
سيعتمد نقاء الغاز المساعد على متطلبات العميل للمنتج النهائي، على الرغم من أننا يجب أن نضع في الاعتبار ما يلي:
مع الأخذ في الاعتبار أننا، من خلال تخفيض نقاء النيتروجين، سنخفض التكلفة بدرجة كبيرة.
نعم، من الممكن توليد الغاز المساعد مثل النيتروجين داخل مباني المصنع. ومن خلال دمج نظام توليد الغاز عالي الضغط في المنشأة، تستطيع الشركات أن تضمن استمرار الإمداد بالغاز، وسيكون متاحًا على مدار الساعة، 7 أيام في الأسبوع. وهذا النهج لا يقلل من نفقات التشغيل فحسب بل يتيح أيضًا التحكم الكامل في استهلاك الغاز. وعلاوة على ذلك، تستطيع الشركات، من خلال التخلص من الحاجة إلى النقل بواسطة الشاحنات، أن تقلل بشكل كبير من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون، الأمر الذي يسهم في الاستدامة البيئية.
إن مولدات النيتروجين ضرورية لتحسين عمليات القطع بالليزر، حيث توفر مجموعة من الفوائد العملية. ويوجد نوعان من مولدات النيتروجين، مولدات النيتروجين الغشائية ومولدات النيتروجين بتقنية الامتزاز بالضغط المتأرجح (PSA)، والتي تتيح تحقيق مستويات نقاء عالية للغاية.
يمكن للشركات التي تستخدم النيتروجين في عمليات القطع بالليزر أن تقلل بشكل كبير من التكاليف عن طريق توليد إمدادات النيتروجين الخاصة بها، وبهذا توفر عليها الحاجة إلى شراء النيتروجين من الخارج. ويضمن هذا الإنتاج الداخلي كذلك التحكم بشكل أفضل في نقاء النيتروجين، الأمر الذي يضمن الجودة الثابتة بدون الاعتماد على المُورِّدين الخارجيين.
وعلاوة على ذلك، فإن الشركات بإنتاجها النيتروجين داخليًا، تساهم في الاستدامة البيئية من خلال الحد من انبعاثات العوادم في أثناء عمليات النقل بالشاحنات والحد من الاعتماد على أساليب إنتاج النيتروجين التقليدية إلى أدنى حد. وبشكل عام، فإن استخدام مولدات النيتروجين هو خيار عملي للشركات التي تتطلع إلى تعزيز الكفاءة والمسؤولية البيئية في عمليات القطع بالليزر.
غالبًا ما تعتمد ماكينات القطع بالليزر على الهواء المضغوط أو الغازات للعديد من الوظائف، بما في ذلك تشغيل الليزر نفسه. وتوفر الضواغط والمعززات عالية الضغط الهواء المضغوط اللازم أو الغازات المساعدة مثل النيتروجين لعملية القطع بالليزر. فهي تضمن الحصول على مصدر طاقة ثابت وموثوق به من أجل الليزر، وتسهم في القطع بثبات ودقة. وتُستخدَم الضواغط عالية الضغط لضغط الغازات مثل النيتروجين أو الأكسجين للمساعدة في عملية القطع بالليزر. ويعمل تكييف ضغط الغازات المساعدة على تحسين عملية القطع بالليزر وتسهيل توصيل الغازات عالية الضغط إلى رأس القطع لتحقيق الأداء الأمثل.
غالبًا ما تتضمن أنظمة القطع بالليزر ضواغط عالية الضغط أو معززات كجزء من حل متكامل لتجهيزات انسيابية وفعالة لاستخدامات القطع بالليزر. ويوفر دمج الضواغط عالية الضغط مع أنظمة القطع بالليزر حلاً شاملاً لاحتياجاتك الصناعية.
تمتلك Atlas Copco مجموعة كبيرة من مولدات الغاز عالي النقاء في الموقع وأنظمة توليد الغاز عالية الضغط لتلبية كل احتياجاتك من النيتروجين والأكسجين لعمليات القطع بالليزر.
إذا كانت لديك أي أسئلة أو كنت ترغب في معرفة المزيد عن عملية القطع بالليزر وحلول النيتروجين والضغط العالي، يُرجى الاتصال بنا اليوم. إنّ فريق خبرائنا مستعد دومًا لمساعدتك في العثور على أفضل حل لاحتياجاتك.
27 أكتوبر, 2023
في هذا الكتاب الإلكتروني، ستعرف كل ما تحتاج إليه عن حلول الغازات الصناعية والهواء المضغوط للقطع بالليزر. وسواء أكنت تحتاج إلى استخدام النيتروجين أو الهواء المضغوط في عملية القطع بالليزر، توفر أطلس كوبكو مجموعة شاملة من ضواغط VSD الموفرة للطاقة، ومولدات الأكسجين والنيتروجين، وروافع الضغط، وأوعية الهواء، وحلول التنقية، وتوصيل الأنابيب، والصيانة، والضمان، وأنظمة التحكم المركزي.
15 يونيو, 2022
يلعب النيتروجين دورًا كبيرًا في الاستخدامات الصناعية المختلفة. وسيساعدك هذا الكتاب الإلكتروني حول توليد النيتروجين في فهم الاتجاه المتزايد لتوليد النيتروجين في الموقع وكيف سيفيد ذلك شركتك.
مجموعة من المقالات المُخصَّصة لشرح كل ما يجب معرفته عن الهواء المضغوط والضواغط ومعالجة الهواء والنظام المحيط بها.
