الأخبار و الأحداث

ما هي آلة القطع بالليزر ثاني أكسيد الكربون؟

ما هي آلة القطع بالليزر ثاني أكسيد الكربون؟ آلة القطع بالليزر ثاني أكسيد الكربون هي جهاز يستخدم شعاع ليزر تحت الأحمر (عادةً بطول موجي 10.6 ميكرومتر) يُولّده ثاني أكسيد الكربون.₂ الليزر لقطع ونقش ووضع علامات على مواد متنوعة. يُستخدم على نطاق واسع في معالجة مواد مثل المعادن والبلاستيك والخشب والجلد والقماش والزجاج والأكريليك.

1. ما هي آلة القطع بالليزر CO2؟

آلة القطع بالليزر ثاني أكسيد الكربون هي جهاز يستخدم ليزر الأشعة تحت الحمراء عالي الطاقة (طول موجي يبلغ حوالي 10.6 ميكرومتر) يتم توليده بواسطة ثاني أكسيد الكربون₂ الليزر لقطع أو نقش أو وسم المواد. ينتمي هذا النوع من الليزر إلى تقنية المعالجة الحرارية، ويُستخدم على نطاق واسع في المعالجة الدقيقة للمواد غير المعدنية (مثل الخشب، والأكريليك، والبلاستيك، والقماش، والجلد، وغيرها) وبعض المواد المعدنية.

2. مبدأ عمل آلة القطع بالليزر ثاني أكسيد الكربون

أول أكسيد الكربون₂ آلة القطع بالليزر هي نوع من المعدات التي تستخدم ليزر الأشعة تحت الحمراء عالي الطاقة (بطول موجي حوالي 10.6 ميكرومتر) المُولّد بواسطة ليزر ثاني أكسيد الكربون لتسخين المواد أو إذابتها أو تحويلها إلى غاز، ثم تُنفث الخبث عبر غاز مساعد لتحقيق قطع عالي الدقة. كيف يعمل القطع بالليزر بثاني أكسيد الكربون؟

عملية العمل

1) يولد الليزر شعاع ليزر ثاني أكسيد الكربون

استخدام ثاني أكسيد الكربون₂ باستخدام خليط الغاز (المكونات الرئيسية: ثاني أكسيد الكربون، النيتروجين، الهيليوم) كوسط عمل، يتم تحفيز جزيئات ثاني أكسيد الكربون تحت تأثير المجال الكهربائي عالي الجهد لإطلاق شعاع الليزر تحت الأحمر بطول موجي محدد (10.6 ميكرومتر).

يتميز شعاع الليزر هذا بكثافة طاقة عالية وأحادية اللون جيدة، وهو مناسب لقطع المواد غير المعدنية وبعض المواد المعدنية.

2) نقل النظام البصري والتركيز

يتم توجيه شعاع الليزر إلى رأس القطع من خلال عاكس وعدسة تركيز، ويتم تركيزه في بقعة ذات قطر صغير جدًا (عادةً أقل من 0.2 مم).

تقوم الطاقة العالية لليزر بتسخين المادة في مكانها على الفور إلى حالة منصهرة أو غازية.

3) يتم تسخين المادة أو إذابتها أو تبخيرها

بعد تسليط شعاع الليزر المركّز على سطح المادة، تمتص المادة طاقة الليزر وترتفع درجة حرارتها بسرعة.

تفاعلات المواد المختلفة:

المواد القابلة للانصهار (مثل البلاستيك والأكريليك): تذوب مباشرة وتنفخ بعيدًا.
المواد القابلة للاشتعال (مثل الخشب والجلد): تتفحم وتتبخر.
المواد المعدنية: تتطلب ليزر عالي الطاقة ويتم مساعدتها بالأكسجين للاحتراق المؤكسد لتعزيز كفاءة القطع.

4) الغاز المساعد ينفخ الخبث

أثناء عملية القطع، يتم عادةً استخدام الغازات المساعدة ذات الضغط العالي (مثل الأكسجين أو النيتروجين أو الهواء):

الأكسجين (O₂): يوفر مساعدة الاحتراق لتحسين كفاءة قطع المعادن.
النيتروجين (N₂): مناسب للمواد التي تتطلب حواف قطع عالية الجودة (مثل الفولاذ المقاوم للصدأ).
الهواء المضغوط: حل اقتصادي مناسب للمعالجة منخفضة التكلفة.

يمكن لتدفق الهواء عالي السرعة تبريد منطقة القطع، ومنع حرق الحافة، ونفخ المواد المنصهرة لتحسين جودة القطع.

5) نظام CNC يتحكم بدقة في مسار القطع

يقوم نظام التحكم الرقمي بالكمبيوتر (CNC) أو برنامج التحكم بالليزر بتحديد مسار القطع والتحكم في رأس الليزر للتحرك وفقًا للنمط المحدد.

الطرق الرئيسية لقطع ليزر ثاني أكسيد الكربون

يعتمد القطع بليزر ثاني أكسيد الكربون بشكل أساسي على خصائص امتصاص المواد لطاقة الليزر، مع دمج تفاعلات فيزيائية وكيميائية مختلفة لتحقيق معالجة فعّالة. تشمل طرق القطع الشائعة القطع بالتبخير، والقطع بالصهر، والقطع بالأكسدة، والقطع بالتقطيع.

1) القطع بالتبخير

مبدأ:

يقوم شعاع الليزر بتسخين سطح المادة إلى درجة الغليان في وقت قصير جدًا، مما يؤدي إلى تبخرها (تساميها) بشكل مباشر.
نظرًا لعدم وجود مرحلة ذوبان، تتحول المادة مباشرة إلى بخار ويتم حملها بعيدًا بواسطة غاز مساعد عالي السرعة.

سمات:

مناسب للمواد ذات نقطة الانصهار العالية والتوصيل الحراري المنخفض.
الشق ضيق للغاية والحواف أنيقة.
تتطلب طاقة ليزر عالية للغاية (أعلى عمومًا من القطع بالذوبان).

المواد المطبقة:

خشب
ورق
بلاستيك (جزئي)
أكريليك
المواد المركبة
بعض المواد الخزفية

2) القطع بالاندماج

مبدأ:

يقوم شعاع الليزر بتسخين المادة إلى درجة الانصهار لتذويبها.
يقوم الغاز الخامل عالي الضغط (مثل النيتروجين N₂ والأرجون Ar) بنفخ المادة المنصهرة بعيدًا دون تفاعل أكسدة.

سمات:

ينطبق على المواد التي لا تريد الأكسدة، مثل الفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم وما إلى ذلك.
سطح القطع أملس ولا يحتوي على طبقة أكسيد.
هناك حاجة إلى غاز مساعد ذو ضغط هواء أعلى لنفخ المواد المنصهرة.

المواد المطبقة:

الفولاذ المقاوم للصدأ
الألومنيوم وسبائك الألومنيوم
التيتانيوم وسبائك التيتانيوم
بعض المواد البلاستيكية

3) القطع باللهب / القطع بالأكسدة

مبدأ:

باستخدام الأكسجين (O₂) كغاز مساعد، يقوم شعاع الليزر بتسخين المعدن إلى نقطة الاشتعال، مما يجعله يخضع لتفاعل أكسدة عنيف مع الأكسجين، مما يؤدي إلى توليد كمية كبيرة من الطاقة الحرارية وتسريع عملية القطع.
يتم نفخ خبث الأكسيد الناتج عن التفاعل بواسطة تدفق الهواء عالي السرعة لتشكيل خط القطع.

سمات:

سرعة القطع أسرع من القطع بالذوبان (لأن تفاعل الأكسدة يولد حرارة إضافية).
ينطبق على المواد القابلة للأكسدة مثل الفولاذ الكربوني، ولكن سيتم تشكيل طبقة أكسيد (يتطلب الأمر معالجة لاحقة).
ينطبق على قطع المواد المعدنية الأكثر سمكًا.

المواد المطبقة:

الفولاذ الكربوني
فولاذ منخفض السبائك
بعض الحديد الزهر

4) النقش / قطع الكسر المتحكم فيه

مبدأ:

استخدم ليزرًا منخفض الطاقة لخدش شق صغير على سطح المواد الهشة، ثم قم بتطبيق ضغط ميكانيكي أو حراري لجعل المادة تنكسر على طول الشق.

سمات:

يمكن استخدامه على المواد الهشة مثل الزجاج والسيراميك لتجنب الذوبان المباشر أو التغويز.
تكون حافة القطع أنيقة ويتم تقليل المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ).
يجب التحكم بدقة في قوة الليزر وتركيزه لتجنب كسر المواد بشكل غير متساوٍ.

المواد المطبقة:

الزجاج (مثل الزجاج البصري، زجاج الكوارتز)
السيراميك
الياقوت الاصطناعي

جدول مقارنة بين طرق القطع المختلفة:

طريقة القطع	المنطقة المتأثرة بالحرارة	سرعة القطع	جودة سطح القطع	المواد القابلة للتطبيق
قطع التبخير	صغير	معتدل	ناعم للغاية	الخشب والورق والبلاستيك والأكريليك
قطع الذوبان	قليل	معتدل	عالية (لا يوجد طبقة أكسيد)	الفولاذ المقاوم للصدأ والألمنيوم والتيتانيوم
قطع الأكسدة	عالي	سريع	منخفض (يحتاج إلى إزالة طبقة الأكسيد)	الفولاذ الكربوني، الفولاذ منخفض السبائك
قطع الكتابة	صغير جدًا	سريع	عالية جدًا (لا تذوب)	الزجاج والسيراميك

جدول خصائص القطع بالليزر CO₂ والمواد القابلة للتطبيق:

طريقة القطع	سمات	المواد القابلة للتطبيق
قطع التبخير	يقوم الليزر عالي الطاقة بتبخير المادة مباشرة	الخشب، البلاستيك، الأكريليك، الورق
قطع الذوبان	تذوب المواد بمساعدة نفخ الغاز لإزالة الخبث	المعدن، الفولاذ المقاوم للصدأ، البلاستيك
قطع الأكسدة	يعتمد على الأكسجين للمساعدة في الاحتراق، مما يؤدي إلى تسريع عملية قطع المعادن	الفولاذ الكربوني، الفولاذ السبائكي
قطع الكتابة	يتم استخدام الليزر منخفض الطاقة لقطع المواد الهشة	الزجاج والسيراميك

ملخص:

القطع بالتبخير: مناسب للمواد ذات نقطة الانصهار المنخفضة (الخشب والبلاستيك) والتطبيقات التي تتطلب قطعًا عالي الدقة.
القطع بالذوبان: مناسب لقطع المعادن مثل الفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم التي تتطلب حواف غير مؤكسدة.
القطع المؤكسد: مناسب لمعالجة المعادن مثل الفولاذ الكربوني الذي يتطلب قطعًا فعالًا ولكنه يسمح بطبقة أكسيد.
القطع النقشي: مناسب للمعالجة الدقيقة للمواد الهشة مثل الزجاج والسيراميك.

3. ما هي ميزة آلة القطع بالليزر CO2؟

آلة القطع بالليزر CO₂ هي جهاز معالجة حرارية بدون تلامس، تستخدم بشكل رئيسي ليزر الأشعة تحت الحمراء بطول موجي 10.6 ميكرومتر للقطع والنقش عالي الدقة، وهي مناسبة لمجموعة متنوعة من المواد غير المعدنية وبعض المواد المعدنية. ومن أهم ميزاتها:

1) مجموعة واسعة من المواد القابلة للتطبيق

ينطبق على المواد غير المعدنية: مثل الخشب، الأكريليك، البلاستيك، الجلد، القماش، المطاط، الورق، الزجاج، السيراميك، إلخ.

يمكن معالجة بعض المعادن: يمكن قطع المعادن الرقيقة (مثل الفولاذ المقاوم للصدأ، والفولاذ الكربوني، وسبائك الألومنيوم) بإضافة غاز مساعد (مثل الأكسجين) أو طلاء خاص.

صديق للمواد العضوية: لا ينتج عن القطع بالليزر ضغطًا جسديًا ولا يسبب ضررًا ماديًا بسهولة.

2) دقة القطع العالية

يمكن أن تصل الدقة إلى ±0.1 مم، وهي مناسبة للنقش الدقيق وقطع الأنماط المعقدة.

قطر البقعة صغير والمنطقة المتأثرة بالحرارة صغيرة، مما يقلل من تشوه القطع والحرق.

لا يتطلب أي قالب، ويتم دعم تصميم CAD/CAM، ويتم تحقيق المعالجة التلقائية عالية الدقة.

3) جودة قطع جيدة وحواف ناعمة

يقوم شعاع الليزر عالي الطاقة بإذابة المادة، وتكون الحافة القاطعة أنيقة، دون طحن ثانوي.

القطع ناعم وخالٍ من النتوءات وخالٍ من التشوهات الميكانيكية، مما يحسن جودة المنتج.

مناسب للمعالجة عالية الطلب في الصناعات مثل الإعلان والديكور والتغليف والملابس.

4) كفاءة عالية وأتمتة

سرعة القطع سريعة وأكثر كفاءة من أدوات القطع التقليدية ومناسبة للإنتاج الضخم.

يدعم نظام التحكم الرقمي CNC، والذي يمكنه برمجة مسارات القطع وتحسينها تلقائيًا لتحسين كفاءة الإنتاج.

يمكنك استيراد ملفات التصميم مثل CAD و CorelDRAW مباشرة لتحقيق التشغيل الذكي.

5) معالجة بدون تلامس، خسارة منخفضة

تعتبر عملية القطع بالليزر عملية معالجة بدون تلامس، أي أنها لا تمارس ضغطًا ميكانيكيًا على المادة ولا تسبب ضررًا بسهولة.

لا يوجد تآكل للأدوات، وتقليل استبدال الأجزاء الميكانيكية، وتقليل تكاليف الصيانة.

مناسب للمواد الهشة أو الناعمة أو الحساسة (مثل الزجاج، القماش، الأكريليك، إلخ).

6) حماية البيئة والتلوث المنخفض

لا غبار، لا قصاصات، لا ضوضاء، أنظف من طرق القطع التقليدية.

يمكن استخدام معدات عادم الدخان أثناء القطع بالليزر لتقليل تأثير الدخان على البيئة.

يتجنب النفايات الناتجة أثناء القطع الميكانيكي ويحسن استخدام المواد.

7) قابلة للنقش والتمييز

بالإضافة إلى القطع، يمكن أيضًا إجراء النقش بالليزر، مما يمكن من تحقيق نقش نمطي دقيق وتخصيص شخصي.

مناسب لسيناريوهات التطبيق مثل إنتاج الإعلانات، ونقش الهدايا، ووضع علامات على المكونات الإلكترونية.

8) نظام أتمتة قابل للتكامل

يمكن دمجه مع المعدات الصناعية مثل خطوط التجميع والروبوتات وأجهزة التحكم الرقمي بالكمبيوتر وما إلى ذلك لتحسين مستوى أتمتة الإنتاج.

مناسبة للإنتاج الضخم والتصنيع الذكي، مما يحسن الكفاءة ويقلل تكاليف العمالة.

4. الفرق بين آلة القطع بالليزر CO₂ وآلة القطع بالليزر الليفي

سمات	آلة القطع بالليزر CO₂	آلة قطع الألياف بالليزر
المواد القابلة للتطبيق	يستخدم بشكل أساسي للمواد غير المعدنية، ويمكنه قطع المعادن الرقيقة	يستخدم بشكل أساسي لقطع المعادن
الطول الموجي	10.6 ميكرومتر (مناسب للمواد غير المعدنية)	1.06 ميكرومتر (مناسب للمعادن)
جودة القطع	قطع ناعم، مناسب للنقش الدقيق	كفاءة أعلى في قطع المعادن
تكلفة المعدات	منخفضة نسبيا	سعر أعلى وتكلفة صيانة منخفضة
استهلاك الطاقة	مرتفع نسبيا	أكثر كفاءة في استخدام الطاقة
مجالات التطبيق	تستخدم على نطاق واسع في الإعلانات والملابس والتعبئة والتغليف والنجارة وما إلى ذلك.	تستخدم بشكل أساسي في معالجة المعادن والسيارات والطيران وغيرها من الصناعات

5. الملخص

ما هي آلة القطع بالليزر ثاني أكسيد الكربون؟ آلة القطع بالليزر ثاني أكسيد الكربون هي نوع من آلات القطع بالليزر التي تستخدم ليزر ثاني أكسيد الكربون (CO₂) لقطع أو نقش أو وسم مواد مختلفة. وهي من أكثر تقنيات القطع بالليزر استخدامًا نظرًا لدقتها وكفاءتها وتعدد استخداماتها.

مزايا القطع بالليزر ثاني أكسيد الكربون:

دقة القطع العالية
حواف ناعمة ونظيفة
يعمل مع مجموعة واسعة من المواد غير المعدنية
سرعات معالجة سريعة
صيانة منخفضة مقارنة بالقطع الميكانيكي

العيوب:

غير مثالي لقطع المعادن السميكة أو العاكسة
يتطلب صيانة منتظمة (على سبيل المثال، تنظيف العدسات، واستبدال أنابيب الليزر ثاني أكسيد الكربون)
استهلاك طاقة أعلى مقارنة بالليزر الليفي

لماذا تختار آلة القطع بالليزر CO₂؟

مناسب لقطع المواد غير المعدنية، مثل الخشب والبلاستيك والأكريليك والجلد والقماش وما إلى ذلك.
دقة القطع عالية، مناسبة للإعلان والتعبئة والديكور والتصنيع الصناعي وغيرها من الصناعات.
معالجة بدون تلامس، خسارة منخفضة، لا حاجة لتغيير الأدوات، تكلفة صيانة منخفضة.
صديق للبيئة وخالٍ من التلوث، ويقلل من الغبار والضوضاء وهدر المواد.
دعم الأتمتة، ويمكن دمج نظام الإنتاج الذكي لتحسين كفاءة الإنتاج.

مقالات أخرى ذات صلة:

الدليل النهائي لآلة القطع بالليزر ثاني أكسيد الكربون

دليل المقارنة بين جهازي الليزر IPG وRaycus

ما هي آلة القطع بالليزر الليفي؟

كيف تقوم آلة القطع بالليزر الليفي بقطع المواد العاكسة

مميزات وعيوب آلة القطع بالليزر الليفي