الأخبار و الأحداث

آلة القطع بالليزر الليفي مقابل آلة القطع بالليزر ثاني أكسيد الكربون

آلة القطع بالليزر الليفي وآلة القطع بالليزر ثاني أكسيد الكربون هما نوعان شائعان من معدات القطع بالليزر الصناعية. تختلفان اختلافًا واضحًا في مصدر الضوء، والمواد المستخدمة، وسرعة القطع، واستهلاك الطاقة، وتكلفة الصيانة، وغيرها. فيما يلي مقارنة تفصيلية.

1. آلة القطع بالليزر الليفي مقابل آلة القطع بالليزر ثاني أكسيد الكربون: مبدأ العمل

مبادئ عمل آلة القطع بالليزر ثاني أكسيد الكربون و آلة قطع الألياف بالليزر من الواضح أنها مختلفة، وتنعكس بشكل رئيسي في طريقة توليد الليزر، وطريقة نقل الشعاع، وطول الموجة، وكفاءة تحويل الطاقة وغيرها من الجوانب.

مبدأ عمل آلة القطع بالليزر الليفي:

(1) توليد الليزر

يتم استخدام الألياف المخصبة بالعناصر الأرضية النادرة (مثل الإيتربيوم) كوسط ليزر، ويتم تضخيم الإشارة الضوئية من خلال تقنية الضخ الضوئي لتوليد شعاع ليزر عالي الطاقة.

الطول الموجي الرئيسي هو 1.06 ميكرومتر (ضوء قريب من الأشعة تحت الحمراء). يتميز هذا الطول الموجي بمعدل امتصاص عالٍ للمواد المعدنية، مما يجعله مناسبًا لقطع المواد المعدنية مثل الفولاذ الكربوني، والفولاذ المقاوم للصدأ، والألمنيوم، والنحاس، والبرونز، والتيتانيوم.

ما هي آلة القطع بالليزر الليفي؟

(2) نقل الشعاع

لا يتطلب ليزر الألياف عاكسًا، بل يُنقل عبر ألياف بصرية مرنة. ويمكن نقله مباشرةً إلى رأس القطع دون الحاجة إلى معدات محاذاة بصرية إضافية.

بفضل فقدان النقل المنخفض للغاية للألياف الضوئية، تكون كفاءة القطع أعلى ومعدل استخدام الطاقة أفضل.

(3) عملية القطع

يقوم شعاع الليزر الليفي المركّز بإشعاع سطح المعدن، مما يؤدي إلى ذوبان المادة وتبخيرها بسرعة.

وبمساعدة الغاز المساعد عالي الضغط (الأكسجين، والنيتروجين، والهواء)، يتم نفخ الخبث لتحسين سرعة القطع والجودة.

إنها مناسبة لقطع المعادن بدقة عالية، مع سرعة قطع سريعة، ومنطقة صغيرة متأثرة بالحرارة، ولا تحتوي تقريبًا على نتوءات.

مبدأ عمل آلة القطع بالليزر ثاني أكسيد الكربون:

(1) توليد الليزر

يتم استخدام غاز ثاني أكسيد الكربون (المكونات الرئيسية: ثاني أكسيد الكربون، النيتروجين، الهيليوم) كوسط ليزر، ويتم استخدام الكهرباء ذات الجهد العالي لإثارة غاز ثاني أكسيد الكربون لتوليد شعاع الليزر.

الطول الموجي الرئيسي هو 10.6 ميكرومتر (ضوء الأشعة تحت الحمراء البعيدة)، والذي يتمتع بمعدل امتصاص عالي للمواد غير المعدنية، لذلك فهو مناسب بشكل خاص لقطع المواد غير المعدنية مثل الخشب والبلاستيك والأكريليك والجلد والمطاط والقماش وما إلى ذلك.

ما هي آلة القطع بالليزر ثاني أكسيد الكربون؟

(2) نقل الشعاع

لا يمكن نقل شعاع الليزر ثاني أكسيد الكربون من خلال الألياف البصرية، بل يعتمد على العاكسات والعدسات لتوجيه الشعاع والتركيز في النهاية على سطح المادة للقطع.

بسبب استخدام العدسات والعاكسات، فإن المعدات لديها متطلبات عالية للمحاذاة البصرية، وتحتاج الأجهزة البصرية إلى الصيانة والاستبدال بانتظام.

(3) عملية القطع

يقوم شعاع الليزر ثاني أكسيد الكربون المركّز بإشعاع سطح المادة، مما يؤدي إلى امتصاص المادة لطاقة الليزر وتسخينها إلى درجة حرارة الانصهار أو التبخر.

باستخدام الغاز المساعد (الأكسجين، النيتروجين، الهواء)، يتم نفخ المصهور أو الأكسيد لتحقيق القطع الدقيق.

ينطبق على المواد غير المعدنية وبعض المواد المعدنية (المعادن لها انعكاسية عالية واستخدام طاقة الليزر ثاني أكسيد الكربون منخفض).

مقارنة وملخص مبادئ العمل:

يكتب	آلة القطع بالليزر CO₂	آلة قطع الألياف بالليزر
طول موجة الليزر	10.6 ميكرومتر (الأشعة تحت الحمراء البعيدة)	1.06 ميكرومتر (الأشعة تحت الحمراء القريبة)
وسط الليزر	إثارة تفريغ غاز ثاني أكسيد الكربون تنتج ليزرًا	ليزر مُكبَّر بالألياف مُضاف إليه عناصر أرضية نادرة
طريقة نقل الشعاع	تنتقل عبر العاكسات	تنتقل مباشرة عبر الألياف الضوئية
نطاق التطبيق	مناسب للمواد غير المعدنية وبعض المواد المعدنية	يستخدم بشكل أساسي لقطع المعادن

يولد ليزر ثاني أكسيد الكربون ضوء الليزر من خلال تفريغ الغاز، وينتقل الشعاع عن طريق العدسات والعاكسات، وهو مناسب للمواد غير المعدنية.
يستخدم ليزر الألياف نقل الألياف الضوئية ولا يحتوي على عاكسات، وهو مناسب لمعالجة المعادن عالية الدقة.

2. مقارنة المواد المطبقة

المواد القابلة للتطبيق لآلات القطع بالليزر CO₂:

المواد غير المعدنية: الخشب، الأكريليك، البلاستيك، القماش، الجلد، المطاط، الزجاج، السيراميك، الورق، الخ.
بعض المعادن (تتطلب طلاء أو مساعدة الأكسجين): الفولاذ الكربوني، الفولاذ المقاوم للصدأ، سبائك الألومنيوم (كفاءة أقل).

المواد القابلة للتطبيق لآلات القطع بالليزر الليفي:

المواد المعدنية (كفاءة القطع العالية): الفولاذ الكربوني، الفولاذ المقاوم للصدأ، الألومنيوم، النحاس، النحاس الأصفر، التيتانيوم، الخ.
غير مناسب للمواد غير المعدنية (بسبب معدل الامتصاص المنخفض للطول الموجي 1.06 ميكرومتر، يصعب قطع الخشب والبلاستيك والزجاج وما إلى ذلك).

جدول مقارنة المواد المطبقة:

نوع المادة	آلة القطع بالليزر CO₂	آلة قطع الألياف بالليزر
الفولاذ الكربوني	يمكن أن تقطع (أبطأ، تتطلب الأكسجين)	الاختيار الأفضل (سرعة عالية، جودة قطع عالية)
الفولاذ المقاوم للصدأ	يمكن أن تقطع (تتطلب النيتروجين أو الأكسجين)	الاختيار الأفضل (سرعة قطع سريعة، بدون نتوءات)
الألومنيوم	يمكن القطع (يتطلب ليزر عالي الطاقة)	يمكن قطعها (ولكن من السهل عكسها، وتتطلب طاقة عالية)
نحاس	صعب القطع (انعكاسية عالية)	يمكن قطعها (يتطلب ليزر عالي الطاقة)
نحاس	صعب القطع (انعكاسية عالية)	يمكن قطعها (يتطلب ليزر عالي الطاقة)
سبائك التيتانيوم	يمكن أن تقطع (ولكن ببطء)	مناسب للقطع
الفولاذ المجلفن	يمكن قطعها (تتطلب النيتروجين)	يمكن قطعها (تجنب الأكسدة)
خشب	الخيار الأفضل	غير مناسب
أكريليك	أفضل اختيار (قطع سلس)	غير مناسب
بلاستيك	يمكن قطع	غير مناسب
جلد	يمكن قطع	غير مناسب
قطعة قماش	يمكن قطع	غير مناسب
ممحاة	يمكن قطع	غير مناسب
زجاج	لا يمكن القطع (النقش على السطح ممكن)	لا يمكن القطع

لماذا يعد ليزر ثاني أكسيد الكربون والألياف مناسبًا للمواد المختلفة؟

(1) يؤثر طول موجة الليزر على معدل امتصاص المادة

طول موجة الليزر الليفي: 1.06 ميكرومتر (ضوء الأشعة تحت الحمراء القريب)

تتمتع المواد المعدنية (مثل الفولاذ الكربوني والفولاذ المقاوم للصدأ والألمنيوم والنحاس) بمعدل امتصاص مرتفع للضوء 1.06 ميكرومتر، وبالتالي فإن سرعة القطع سريعة وجودة القطع عالية.
تتمتع المواد غير المعدنية (مثل الخشب والبلاستيك والأكريليك) بمعدل امتصاص منخفض للضوء 1.06 ميكرومتر، لذا لا يمكن قطعها بشكل فعال.

طول موجة ليزر ثاني أكسيد الكربون: 10.6 ميكرومتر (ضوء الأشعة تحت الحمراء البعيدة)

تتمتع المواد غير المعدنية (مثل الخشب والأكريليك والبلاستيك والجلد والقماش) بمعدل امتصاص مرتفع للضوء 10.6 ميكرومتر، وبالتالي فإن تأثير القطع جيد.
تتمتع المواد المعدنية (مثل النحاس والألومنيوم والفولاذ المقاوم للصدأ) بانعكاسية عالية للضوء بطول موجة يبلغ 10.6 ميكرومتر، مما يؤدي إلى انخفاض استخدام الطاقة وبطء سرعة القطع.

(2) الانعكاسية العالية للمعدن

تتمتع المعادن شديدة الانعكاس مثل النحاس والألومنيوم بقدرة انعكاسية عالية لليزر ثاني أكسيد الكربون، والذي يمكن أن يتلف الليزر بسهولة ويتطلب طلاءً أو ليزرًا عالي الطاقة للقطع.

تعتبر ألياف الليزر أسهل في القطع بسبب طولها الموجي الأقصر وكثافة طاقتها الأعلى.

ملخص المواد القابلة للتطبيق لآلة القطع بالليزر الألياف مقابل آلة القطع بالليزر ثاني أكسيد الكربون:

يعد ليزر ثاني أكسيد الكربون مناسبًا للمعالجة غير المعدنية، مثل الإعلان والملابس والتغليف والنجارة والحرف اليدوية وغيرها من الصناعات.
يُعد ليزر الألياف مناسبًا لمعالجة المعادن، مثل معالجة الصفائح المعدنية، وتصنيع السيارات، والفضاء الجوي، ومعالجة الأجهزة، وما إلى ذلك.

3. كفاءة القطع والسرعة

جدول مقارنة كفاءة القطع:

عناصر المقارنة	آلة القطع بالليزر CO₂	آلة قطع الألياف بالليزر
سرعة القطع (المعدن الرقيق)	بطيء (ليزر الألياف أسرع بمقدار 2-3 مرات)	سريع، مناسب للقطع عالي السرعة
سمك القطع (الفولاذ)	يمكن قطع ≤20 مم (طاقة عالية)	يمكن قطع ≤50 مم (طاقة عالية)
معدل تحويل الطاقة	10%-15%	30%-50%
دقة القطع	أعلى (0.1 مم)	أعلى (0.05 مم)

المواد المعدنية الرقيقة (مثل الفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ الكربوني ≤ 10 مم): سرعة القطع بالليزر الليفي أعلى بمرتين إلى ثلاث مرات من ثاني أكسيد الكربون.
المواد المعدنية السميكة (>20 مم): يمكن استخدام ثاني أكسيد الكربون وليزر الألياف، لكن ليزر الألياف يتميز باستهلاك أقل للطاقة. يتميز القطع بليزر الألياف بكفاءة أعلى واستهلاك أعلى للطاقة.
المواد غير المعدنية (مثل الأكريليك والخشب): ليزر ثاني أكسيد الكربون أكثر ملاءمة، ولا يمكن لليزر الألياف أن يقطع.
يتميز ليزر ثاني أكسيد الكربون بسرعة قطع عالية على المواد غير المعدنية، ولكنه أقل بكثير من ليزر الألياف على المعادن.

جدول مقارنة الأداء:

أناتيم	ليزر ثاني أكسيد الكربون	ليزر الألياف
كفاءة التحويل الكهروضوئي	10%-15%	25%-35%
سرعة القطع (الصفائح المعدنية)	بطيئ	سريع
جودة شعاع الضوء	جيد	أحسن
منطقة	كبير	صغير
سهولة الاستخدام	متوسط	جيد (أتمتة عالية)

4. جودة القطع

جدول مقارنة جودة القطع:

عناصر المقارنة	آلة القطع بالليزر CO₂	آلة قطع الألياف بالليزر
جودة الشق	قطع ناعم (خاصة غير المعدنية)	حافة القطع المعدنية أكثر سلاسة
المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ)	كبير (امتصاص الطول الموجي 10.6 ميكرومتر أعمق)	صغير (طول الموجة 1.06 ميكرومتر له معدل امتصاص مرتفع)
غاز مساعد	يتطلب (الأكسجين، النيتروجين، الهواء)	يتطلب (الأكسجين والنيتروجين)

تتمتع ليزرات ثاني أكسيد الكربون بحواف ناعمة عند قطع المواد غير المعدنية، ولكنها عرضة للتشوهات عند قطع المعادن، الأمر الذي يتطلب معالجة لاحقة.
تتمتع ليزرات الألياف بجودة قطع أفضل للمواد المعدنية، مع حواف نظيفة ومنطقة صغيرة متأثرة بالحرارة.

5. تكلفة المعدات والصيانة

جدول مقارنة تكلفة آلة القطع بالليزر الأليافي مقابل آلة القطع بالليزر ثاني أكسيد الكربون:

عناصر المقارنة	آلة القطع بالليزر CO₂	آلة قطع الألياف بالليزر
تكلفة المعدات	منخفض (مناسب للشركات الصغيرة)	أعلى (ولكن تكلفة التشغيل على المدى الطويل منخفضة)
استهلاك الطاقة التشغيلية	عالية (كفاءة الطاقة 10-15%)	منخفضة (كفاءة الطاقة 30-50%)
المكونات الأساسية	أنبوب الليزر، العاكس، العدسة	مصدر ليزر الألياف، رأس القطع
تكلفة الصيانة	عالية (يجب استبدال أنبوب الليزر والعدسة بانتظام)	منخفض (عمر طويل لمصدر الليزر الليفي)
عمر الخدمة	أنبوب الليزر: 8000-10000 ساعة	مصدر ليزر الألياف: >100000 ساعة

تتطلب معدات الليزر ثاني أكسيد الكربون استثمارًا أوليًا منخفضًا، لكن تكاليف التشغيل مرتفعة، وتتطلب استبدالًا منتظمًا للمواد الاستهلاكية مثل أنابيب الليزر والعاكسات والعدسات.
تتمتع ألياف الليزر باستثمار أولي مرتفع، ولكن تكاليف صيانتها منخفضة وعمرها الافتراضي طويل، مما يجعلها أكثر ملاءمة للإنتاج الصناعي على المدى الطويل.

6. حماية البيئة والسلامة

جدول مقارنة الحماية البيئية والسلامة:

عناصر المقارنة	آلة القطع بالليزر CO₂	آلة قطع الألياف بالليزر
حماية البيئة	يلزم وجود معدات لإخراج الدخان (المعالجة غير المعدنية تنتج دخانًا وغبارًا)	أكثر ملاءمة للبيئة (لا يوجد كربنة، أقل دخانًا وغبارًا)
سلامة الليزر	ليزر 10.6 ميكرومتر ليس من السهل اختراق الجلد وهو أكثر أمانًا	يمكن لليزر 1.06 ميكرومتر اختراق العينين، لذا يلزم ارتداء نظارات واقية

تؤدي معالجة المواد غير المعدنية باستخدام ليزر ثاني أكسيد الكربون إلى إنتاج الدخان والغبار، مما يتطلب نظامًا إضافيًا لعادم الدخان.
تعتبر أشعة الليزر الليفية أكثر خطورة على العين، ويجب على المشغلين ارتداء نظارات ليزر خاصة.

7. كيفية الاختيار: آلة القطع بالليزر CO₂ أو آلة القطع بالليزر الليفي؟

اختر آلة القطع بالليزر CO₂ إذا كنت بحاجة إلى:

معالجة المواد غير المعدنية (الخشب والبلاستيك والأكريليك والجلد والقماش)
الأعمال الصغيرة أو الميزانية المحدودة (تكلفة المعدات أقل)
يجب أن نأخذ في الاعتبار كل من القطع والنقش (الإعلان، والحرف اليدوية، وصناعة التعبئة والتغليف)

اختر آلة القطع بالليزر الأليافي إذا كنت بحاجة إلى:

معالجة المعادن المهنية (الفولاذ الكربوني، الفولاذ المقاوم للصدأ، الألومنيوم، النحاس، الخ.)
كفاءة عالية ودقة عالية (الإنتاج الصناعي، معالجة الصفائح المعدنية)
تشغيل طويل الأمد وتكلفة صيانة منخفضة (عمر طويل لمصدر الليزر الليفي)

سيناريوهات الاستخدام الموصى بها:

السيناريوهات	المعدات الموصى بها
معالجة المواد غير المعدنية (مثل الخشب والأكريليك)	ليزر ثاني أكسيد الكربون
معالجة المعادن الدقيقة، مصانع الصفائح المعدنية، قطع غيار السيارات	ليزر الألياف
قطع كميات كبيرة من الصفائح المعدنية الرقيقة	ليزر الألياف
المصانع الصغيرة الشاملة والتعليم والبحث العلمي	يعتمد على الميزانية ونوع المادة

ملخص:

عناصر المقارنة	آلة القطع بالليزر CO₂	آلة قطع الألياف بالليزر
المواد القابلة للتطبيق	غير معدنية، بعض المعادن	المعادن بشكل رئيسي
سرعة القطع	بطيء (خاصة المعادن)	أسرع (خاصة المعادن الرقيقة)
سمك القطع	≤20 مم	≤50 مم
تكلفة المعدات	قليل	عالي
تكلفة الصيانة	عالية (تحتاج إلى استبدال أنبوب الليزر)	منخفض (عمر طويل لمصدر الليزر الليفي)

آلة القطع بالليزر CO₂: مناسبة لقطع المواد غير المعدنية ومعالجة المعادن الخفيفة، والتكنولوجيا ناضجة، ولكن استهلاك الطاقة العالية وتكلفة الصيانة العالية.
آلة قطع الليزر بالألياف: مناسبة لقطع المعادن بكفاءة، وخاصة الألواح الرقيقة والمواد ذات الانعكاس العالي، وكفاءة عالية، واستهلاك منخفض للطاقة، وصيانة بسيطة، وهي التيار الرئيسي للتطوير المستقبلي.