الأخبار و الأحداث

ما هي آلة القطع بالليزر الليفي؟

ما هي آلة القطع بالليزر الليفي؟ آلة القطع بالليزر الليفي هي آلة قطع بالليزر تستخدم مولد الليزر الليفي كمصدر للضوء. آلة القطع بالليزر الليفي هي نوع من المعدات التي تستخدم أشعة الليزر عالية الطاقة المنبعثة من الليزر الليفي للقطع.

تُستخدم على نطاق واسع في معالجة المعادن والفضاء والتصنيع الإلكتروني وغيرها من المجالات. وهي مفضلة في السوق لكفاءتها العالية ودقتها وقدراتها المرنة في المعالجة، وهي واحدة من الأدوات المهمة في التصنيع الصناعي الحديث.

1. مقدمة عن آلة القطع بالليزر الليفي

ال آلة قطع ألياف الليزر CNC يمكن إجراء القطع المسطح والقطع المائل، مع حواف أنيقة وناعمة، ومناسبة لقطع الألواح المعدنية والمواد الأخرى بدقة عالية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للذراع الميكانيكية إجراء قطع ثلاثي الأبعاد بدلاً من الليزر الأصلي المستورد ذي الخمسة محاور.

بالمقارنة مع آلات القطع بالليزر ثاني أكسيد الكربون العادية، فإنها توفر المزيد من المساحة واستهلاك الغاز، ولديها معدل تحويل ضوئي كهربائي عالي، وهي منتج جديد موفر للطاقة وصديق للبيئة، كما أنها واحدة من المنتجات التكنولوجية الرائدة في العالم.

الليزر الليفي هو نوع جديد من الليزر الليفي تم تطويره دوليًا والذي ينتج شعاع ليزر عالي الكثافة في الطاقة، والذي يتركز على سطح قطعة العمل، مما يتسبب في ذوبان المنطقة المضاءة بواسطة النقطة البؤرية فائقة الدقة على قطعة العمل وتبخرها على الفور.

يتم تحقيق القطع التلقائي عن طريق تحريك موضع البقعة من خلال نظام ميكانيكي CNC. بالمقارنة مع الليزر الغازي الضخم والليزر الصلب، تتمتع الليزر الغازي بمزايا واضحة وتطورت تدريجيًا إلى مرشحين مهمين في مجالات مثل معالجة الليزر عالية الدقة وأنظمة LiDAR وتكنولوجيا الفضاء والطب بالليزر.

1) مبدأ عمل آلة القطع بالليزر الليفي

يتم تركيز شعاع الليزر عالي الطاقة الناتج عن نقل الليزر الليفي على سطح المادة، بحيث يتم تسخينه إلى نقطة الانصهار أو نقطة التبخر في وقت قصير جدًا، ويتم نفخ المادة المذابة أو المتبخرة بواسطة غاز مساعد (مثل الأكسجين أو النيتروجين أو الهواء)، وبالتالي تحقيق القطع.

2) المكونات الرئيسية

ليزر الألياف:

المكون الأساسي، يوفر شعاع الليزر ذو كثافة الطاقة العالية.

رأس القطع:

بما في ذلك عدسة التركيز والفوهة والمستشعر، المسؤولة عن تركيز شعاع الليزر على سطح المادة.

نظام النقل:

بما في ذلك محرك المؤازرة وسكة التوجيه والرف لضمان الحركة الدقيقة لرأس القطع.

نظام التحكم:

يتم استخدام نظام CNC للتحكم في المعلمات مثل مسار القطع والسرعة والقوة.

نظام الغاز المساعد:

يوفر الأكسجين أو النيتروجين أو الهواء للمساعدة في عملية القطع.

نظام التبريد:

يستخدم لتبريد الليزر ورأس القطع لضمان التشغيل المستقر للمعدات.

جسم الآلة:

توفير منصة معالجة مستقرة، مصنوعة عادةً من مواد عالية القوة لضمان دقة المعالجة.

2. الميزات الرئيسية لآلة القطع بالليزر الليفي

ما هي ميزات آلة القطع بالليزر الليفي؟ يمكننا تحليلها على النحو التالي:

يتمتع ليزر الألياف بكفاءة تحويل ضوئية كهربائية عالية، حيث تزيد كفاءة التحويل عن 30%. لا تتطلب ليزرات الألياف منخفضة الطاقة مبردًا وتستخدم التبريد الهوائي، مما يمكن أن يوفر بشكل كبير استهلاك الطاقة أثناء التشغيل، ويوفر تكاليف التشغيل، ويحقق أعلى كفاءة إنتاج.

يتطلب الليزر طاقة كهربائية فقط أثناء التشغيل ولا ينتج غازًا إضافيًا من الليزر، مع أقل تكاليف التشغيل والصيانة.

يعتمد ليزر الألياف على وحدات أشباه الموصلات والتصميم الزائد، بدون عدسات بصرية في تجويف الرنين، ولا حاجة لوقت بدء التشغيل، وله مزايا عدم التعديل، وعدم الصيانة، والاستقرار العالي، مما يقلل من تكاليف الملحقات ووقت الصيانة، وهو أمر لا يقارن بالليزر التقليدي.

يبلغ طول الموجة الناتجة عن ليزر الألياف 1.064 ميكرومتر، وهو 1/10 من طول موجة ثاني أكسيد الكربون. جودة شعاع الخرج جيدة، وكثافة الطاقة عالية، وهو مناسب جدًا لامتصاص المواد المعدنية. يتمتع بقدرات قطع ولحام ممتازة، وبالتالي تقليل تكاليف المعالجة.

يتم نقل الجهاز بالكامل عبر الألياف الضوئية، دون الحاجة إلى أنظمة توجيه ضوئية معقدة مثل العاكسات. المسار الضوئي بسيط، والبنية مستقرة، والمسار الضوئي الخارجي خالٍ من الصيانة.

يحتوي رأس القطع على عدسات واقية، مما يقلل من استهلاك المواد الاستهلاكية القيمة مثل عدسات التركيز.

يتم تصدير الضوء من خلال الألياف البصرية، مما يجعل تصميم الأنظمة الميكانيكية بسيطًا للغاية وسهل التكامل مع الروبوتات أو طاولات العمل متعددة الأبعاد.

بعد إضافة مصراع إلى الليزر، يمكن استخدامه لآلات متعددة. من خلال تقسيم الألياف الضوئية، يمكن تقسيمه إلى قنوات متعددة للعمل في وقت واحد، مما يجعل من السهل توسيع وظائفه وترقيته بسهولة وبساطة.

يتميز ليزر الألياف بحجم صغير ووزن خفيف وموضع عمل متحرك وبصمة صغيرة.

1) شعاع مخصص

يعتمد شكل الشعاع المخصص في آلات القطع بالليزر الليفي على مبدأ مفاده أنه مقارنة بالقطع بالليزر التقليدي باستخدام شعاع ليزر دائري واحد، فإن عملية القطع الجديدة تعتمد على شكل شعاع ليزر معقد.

من خلال الاستفادة من خصائص التركيز الفريدة لليزر الألياف أحادي الوضع عالي الطاقة، يتم توليد أشكال شعاع معقدة، مما يجعل من الممكن فصل جزء من طاقة الليزر الإجمالية، من أجل إنشاء "ثقب مفتاح" لتطبيقات اللحام أو القطع بالليزر. سيتم توزيع الطاقة المتبقية على المصهور. قبل ذلك، تم استخدام الشعاع الرئيسي لإنشاء توزيع مناسب لضغط البخار العالي على سطح المادة المنصهرة.

وهذا يسمح بتطبيق ضغط موضعي على المادة المنصهرة المتدفقة من الشق، والذي يتجاوز بكثير ضغط حقن الغاز المحوري المستخدم عادة في القطع بالليزر. والنتيجة هي أن الشق ضيق للغاية. تتمتع العملية الجديدة بإمكانيات كبيرة، حيث إنها لا تنتج نتوءات ضمن نطاق سرعة قطع كبير ويمكنها أيضًا إجراء قطع عالي السرعة في قطع محيط ضيق، مما ينتج قطعًا عالية الجودة

2) النمذجة السريعة

تقنية النماذج الأولية السريعة في آلات القطع بالليزر الليفي هي مصطلح عام لتقنية إنتاج العينات أو الأجزاء بشكل مباشر بناءً على نماذج CAD. وهي تدمج الإنجازات التكنولوجية الحديثة مثل تقنية CAD وتقنية CNC وتقنية الليزر وتقنية المواد، وهي مكون مهم لتكنولوجيا التصنيع المتقدمة.

يمكنه تحويل أفكار التصميم إلى نماذج أولية أو أجزاء مصنعة مباشرة بوظائف معينة استنادًا إلى نماذج CAD (النماذج الإلكترونية) تلقائيًا وبشكل مباشر وسريع ودقيق، مما يؤدي إلى توليد أي مكون معقد تقريبًا دون استخدام القوالب والأدوات، وحل مشكلة الالتحام السريع من التصميم إلى التصنيع.

لذلك، يمكن لهذه التكنولوجيا تقييم وتعديل تصميم المنتج بسرعة، وتقصير دورة تطوير المنتج بشكل فعال، وخفض تكاليف التطوير، وتلبية متطلبات سوق اليوم شديدة التنافسية للتطوير السريع وتصنيع منتجات جديدة، وتحسين القدرة التنافسية في السوق للمنتجات والقدرة التنافسية الشاملة للمؤسسات.

3) التبريد بالماء

كجهاز تبريد داعم لآلات القطع بالليزر الليفي، يضمن المبرد أن آلة القطع بالليزر الليفي تعمل بشكل طبيعي عند درجة حرارة ثابتة. ينتمي المبرد المخصص لآلة القطع بالليزر الليفي إلى نوع التبريد الصناعي المبرد، والذي يحتوي على وضعي عمل لدرجة الحرارة الثابتة وضبط درجة الحرارة الذكي، مع دقة التحكم في درجة الحرارة ± 0.3 درجة مئوية.

غني بالتكوين، بما في ذلك مفاتيح معدات التحكم في الإدخال والإخراج، والوظائف المتقدمة مثل تدفق مياه التبريد وإنذارات درجات الحرارة العالية والمنخفضة، والأداء المستقر والدائم، ومتميز بشكل خاص في الحفاظ على الطاقة وحماية البيئة.

المعايير الفنية:

التحكم الذكي في درجة الحرارة تلقائيًا بالكامل في مكان واحد: يمكن للمستخدمين التبديل تلقائيًا إلى درجة الحرارة المناسبة للتحكم دون تغييرها في بيئات مختلفة.

CW-6100AT: يمكن استخدامه لتبريد ليزر ألياف واحد بقوة 300 واط - 1000 واط.

مجهزة بسخان وتكوين جودة المياه النقية.

3. ما هي ميزة آلة القطع بالليزر الليفي؟

الخصائص الرئيسية

تحويل الطاقة بكفاءة:

تصل كفاءة التحويل الكهروضوئية لليزر الليفي إلى ما يصل إلى 30%، وهو أكثر كفاءة في استخدام الطاقة من الليزر CO2 التقليدي.

دقة عالية:

يتميز شعاع الليزر بقطر صغير بعد التركيز، وشق ضيق، ودقة قطع تبلغ ±0.1 مم.

القطع عالي السرعة:

مناسب بشكل خاص للمعالجة السريعة للصفائح المعدنية الرقيقة، وسرعة القطع أسرع من الطرق التقليدية.

تكلفة صيانة منخفضة:

تتميز أجهزة الليزر الليفية بتصميم خالٍ من الصيانة، وتتمتع بعمر خدمة طويل، وتكاليف تشغيل منخفضة.

قدرة قوية على التكيف مع المواد:

يمكن قطع مجموعة متنوعة من المواد المعدنية، مثل الفولاذ الكربوني، والفولاذ المقاوم للصدأ، وسبائك الألومنيوم، والنحاس، وما إلى ذلك.

حماية البيئة:

لا ضوضاء ولا تلوث أثناء المعالجة، بما يتماشى مع متطلبات التصنيع الأخضر.

مزايا آلة القطع بالليزر الليفي مقارنة بآلة القطع بالليزر ثاني أكسيد الكربون

جودة شعاع ممتازة: نقطة تركيز أصغر، وخطوط قطع أدق، وكفاءة عمل أعلى، وجودة معالجة أفضل.
سرعة قطع عالية للغاية: ضعف قوة آلات القطع بالليزر ثاني أكسيد الكربون بنفس القوة.
مستقر للغاية: باستخدام ألياف الليزر المستوردة من الطراز العالمي، مع أداء مستقر وعمر خدمة يصل إلى 100000 ساعة للمكونات الرئيسية.
كفاءة تحويل ضوئية كهربائية عالية للغاية: تبلغ كفاءة التحويل الضوئي لآلة القطع بالليزر الليفي حوالي 30%، وهي أعلى بثلاث مرات من كفاءة آلة القطع بالليزر ثاني أكسيد الكربون، وهي موفرة للطاقة وصديقة للبيئة.
تكلفة استخدام منخفضة للغاية: استهلاك الطاقة للجهاز بأكمله هو 20-30% فقط من استهلاك آلات القطع بالليزر ثاني أكسيد الكربون المماثلة.
تكلفة صيانة منخفضة للغاية: لا يوجد غاز يعمل بالليزر. نقل الألياف الضوئية دون الحاجة إلى عدسات عاكسة. يمكن أن يوفر الكثير من تكاليف الصيانة.
سهولة تشغيل وصيانة المنتج: نقل الألياف البصرية، لا حاجة لضبط المسار البصري.
تأثير توجيه الضوء المرن القوي للغاية: حجم مضغوط، هيكل مضغوط، من السهل تلبية متطلبات المعالجة المرنة.

بالطبع، بالمقارنة مع آلات القطع بالليزر ثاني أكسيد الكربون، فإن نطاق قطع الألياف الضوئية ضيق نسبيًا. نظرًا لطول الموجة، يمكنها فقط قطع المواد المعدنية ولا يتم امتصاصها بسهولة بواسطة المواد غير المعدنية، مما يؤثر على نطاق قطعها.

المزايا مقارنة بآلات القطع بالليزر Yag

سرعة القطع: سرعة آلة القطع بالليزر الليفي هي 4-5 مرات من YAG، وهي مناسبة للمعالجة والإنتاج على نطاق واسع
تكلفة الاستخدام: تكلفة استخدام آلة قطع الليزر الليفي أقل من تكلفة قطع الليزر الصلب YAG
كفاءة التحويل الضوئي الإلكتروني: كفاءة التحويل الضوئي لآلة القطع بالليزر الليفي حوالي 10 أضعاف كفاءة YAG

سعر ليزر الألياف المقابل مرتفع نسبيًا، لذا فإن سعر آلات القطع بالليزر الليفي أعلى بكثير من سعر آلات القطع بالليزر YAG، ولكنه أقل بكثير من سعر آلات القطع بالليزر ثاني أكسيد الكربون. لكن فعاليتها من حيث التكلفة هي في الواقع الأعلى بين الثلاثة.

4. ما هو عيب آلة القطع بالليزر الألياف؟

على الرغم من أن آلات القطع بالليزر الأليافي لها العديد من المزايا في معالجة المعادن، إلا أنها تعاني أيضًا من بعض العيوب والقيود، والتي تنعكس بشكل أساسي في الجوانب التالية:

1) تكلفة المعدات العالية

إن تكلفة الشراء الأولية لآلات القطع بالليزر الأليافي مرتفعة، وخاصة المعدات عالية الطاقة.

بالنسبة للمؤسسات الصغيرة والمتوسطة الحجم، قد يستغرق الأمر وقتًا طويلاً لاسترداد تكلفة الاستثمار.

2) التحديات في قطع المواد شديدة الانعكاس

عند قطع المواد شديدة الانعكاس (مثل النحاس والألومنيوم والفضة والذهب وما إلى ذلك)، قد ينعكس الليزر جزئيًا، مما يقلل من كفاءة القطع. هناك حاجة إلى عمليات أو تكوينات خاصة (مثل أجهزة مضادة للانعكاس) لتقليل الضرر الذي يلحق بالمعدات بسبب انعكاس الليزر.

في هذه الحالة، سوف يوصيك المصنعون المحترفون باستخدام ماكينة قص عالية الجودة.

3) القدرة المحدودة على قطع الألواح السميكة

تعمل آلات القطع بالليزر الليفي بشكل جيد على الألواح الرقيقة والألواح متوسطة السُمك (عادةً أقل من 25 مم)، ولكن بالنسبة للألواح المعدنية الأكثر سمكًا، قد لا تكون سرعة القطع والجودة جيدة مثل القطع بالبلازما أو القطع بنفث الماء. هناك حاجة إلى ليزرات ذات طاقة أعلى لقطع الألواح السميكة، مما يزيد من التكاليف.

4) متطلبات عالية لبيئة المعالجة

يلزم وجود مصدر طاقة ثابت ونظام تبريد لضمان التشغيل الطبيعي للمعدات. ويجب الحفاظ على بيئة المعالجة نظيفة لتجنب تأثير الغبار والزيت على النظام البصري.

5) تكاليف الصيانة والمواد الاستهلاكية

على الرغم من أن ليزر الألياف نفسه يتطلب صيانة منخفضة، إلا أن المكونات الأخرى (مثل رؤوس القطع والعدسات والفوهات) لا تزال بحاجة إلى الصيانة والاستبدال بشكل منتظم. كما أن استهلاك الغازات المساعدة (مثل النيتروجين والأكسجين) سيزيد أيضًا من تكاليف التشغيل، خاصة عند القطع لفترة طويلة وبكثافة عالية.

6) التشغيل والعتبة الفنية

يتطلب التشغيل فنيين ماهرين، خاصة فيما يتعلق ببرمجة وضبط معلمات الأجزاء المعقدة. قد يؤدي التشغيل غير السليم إلى انخفاض جودة القطع أو تلف المعدات.

7) القيود المادية

تتطلب قدرات المعالجة المحدودة للمواد غير المعدنية، مثل الخشب أو الزجاج أو بعض أنواع البلاستيك، عادةً أنواعًا أخرى من معدات القطع بالليزر (مثل آلات القطع بالليزر CO2). قد يكون لبعض الطلاءات أو المواد المركبة تأثير سلبي على نتائج القطع.

8) اعتماد دقة المعالجة على استقرار أداة الآلة

تعتمد دقة القطع بشكل كبير على الاستقرار الهيكلي ودقة حركة أداة الماكينة. إذا كانت أداة الماكينة ذات جودة رديئة أو تآكلت بعد الاستخدام لفترة طويلة، فسيؤثر ذلك على دقة المعالجة.

9) الإعداد الأولي المعقد واستكشاف الأخطاء وإصلاحها

بالنسبة للأجزاء المعقدة أو المواد المحددة، يلزم تعديل المعلمات عدة مرات للحصول على أفضل تأثير قطع. قد يؤدي ضبط المعلمات بشكل غير صحيح إلى جودة قطع غير مستقرة.

على الرغم من هذه العيوب، لا تزال آلات القطع بالليزر الليفي أدوات لا يمكن الاستغناء عنها في العديد من الصناعات نظرًا لكفاءتها العالية ودقتها العالية. يمكن التغلب على العيوب المحتملة من خلال اختيار معدات عالية الجودة وتحسين معلمات العملية وتعزيز الصيانة وتدريب المشغلين.

تكون تكلفة المعدات الأولية مرتفعة. عند قطع المواد شديدة الانعكاس (مثل النحاس والألومنيوم)، قد تكون هناك حاجة إلى تكوين خاص.

5. العوامل الرئيسية لاختيار آلة القطع بالليزر الليفي

- قوة

قم بإختيار قوة الليزر المناسبة حسب نوع المادة وسمكها.

- حجم المعالجة

اختر طاولة آلة تتناسب مع حجم قطعة العمل.

- العلامة التجارية والخدمة

اختر علامة تجارية تتمتع بالتكنولوجيا الناضجة وخدمة ما بعد البيع المثالية.

- الوظائف المساعدة

مثل التحميل والتفريغ التلقائي، ووظائف قطع الأنابيب، وما إلى ذلك، يمكن أن تعمل على تحسين كفاءة الإنتاج.

6. الخاتمة

ما هي آلة القطع بالليزر الليفي؟ الإجابة هي كما يلي. آلة القطع بالليزر الليفي هي ثورة تكنولوجية في معالجة الصفائح المعدنية و"مركز تصنيع" في معالجة الصفائح المعدنية. تتمتع آلات القطع بالليزر بمستوى عالٍ من المرونة وسرعة القطع السريعة وكفاءة الاستهلاك العالية ودورات استهلاك المنتج القصيرة، مما مكنها من الفوز بسوق واسع النطاق للعملاء.

لا تحتوي آلة قطع الألياف بالليزر على قوة قطع ولا تشوه أثناء المعالجة. لا يوجد تآكل للأداة، ومطابق جيد للبيانات. سواء كانت جزءًا بسيطًا أو معقدًا، يمكن تشكيلها بدقة وسرعة وقطعها بالليزر في وقت واحد. تتميز بخياطة قطع ضيقة وجودة قطع جيدة ومستوى أتمتة عالٍ وتشغيل بسيط وكثافة عمل منخفضة وعدم تلوث. يمكنها إكمال تخطيط القطع التلقائي والتداخل، وتحسين معدل تطبيق البيانات، وتقليل تكاليف الاستهلاك، وتحسين الكفاءة الاقتصادية. العمر الافتراضي الفعال لهذه التكنولوجيا طويل.

في الوقت الحالي، تُستخدم آلات القطع بالليزر الليفي في الغالب لقطع الصفائح المعدنية التي يزيد سمكها عن 2 مم في الدول الأجنبية. ويرى العديد من الخبراء الأجانب أن الثلاثين إلى الأربعين عامًا القادمة هي الفترة الذهبية لتوسع تكنولوجيا معالجة الليزر (وهو الاتجاه لتوسع معالجة الصفائح المعدنية).

معلومات أخرى ذات صلة حول القطع بالليزر الليفي: