كيفية تحسين دقة معالجة القطع بالليزر

غالبًا ما تؤثر دقة القطع بالليزر على جودة عملية القطع. فإذا اختلفت دقة آلة القطع بالليزر، ستتراجع جودة المنتج المقطوع. لذلك، تُعدّ كيفية تحسين دقة آلة القطع بالليزر المسألة الأساسية لممارسي هذا المجال.

1. ما هو القطع بالليزر؟
القطع بالليزر تقنية تستخدم شعاع ليزر عالي الطاقة والكثافة كمصدر للحرارة، وتُجرى القطع بحركة نسبية مع قطعة العمل. مبدأها الأساسي هو: يُصدر شعاع ليزر عالي الطاقة والكثافة، وبعد تركيزه بواسطة نظام المسار البصري، يُشعَّع على سطح قطعة العمل، فترتفع درجة حرارتها فورًا إلى درجة حرارة أعلى من نقطة الانصهار أو الغليان الحرجة. في الوقت نفسه، وتحت تأثير ضغط إشعاع الليزر، يتولد نطاق معين من الغاز عالي الضغط حول قطعة العمل لنفخ المعدن المنصهر أو المتبخر، ويمكن إصدار نبضات قطع مستمرة خلال فترة زمنية محددة. مع تحرك الموضع النسبي للشعاع وقطعة العمل، يتشكل شق أخيرًا لتحقيق الغرض من القطع.
يتميز القطع بالليزر بعدم وجود نتوءات أو تجاعيد، كما يتميز بدقة عالية، مما يجعله أفضل من القطع بالبلازما. في العديد من الصناعات التحويلية الكهروميكانيكية، تُمكّن أنظمة القطع بالليزر الحديثة المزودة ببرامج حاسوبية دقيقة من قطع قطع العمل بأشكال وأحجام مختلفة بسهولة، لذا تُفضل غالبًا على عمليات التثقيب وضغط القوالب. على الرغم من أن سرعة معالجتها أبطأ من التثقيب، إلا أنها لا تستهلك قوالب، ولا تحتاج إلى إصلاح، وتوفر الوقت في استبدال القوالب، مما يوفر تكاليف المعالجة ويخفض تكلفة المنتج. لذلك، فهي أكثر اقتصادية بشكل عام.

2. العوامل المؤثرة على دقة القطع
(1) حجم البقعة
أثناء عملية القطع بآلة القطع بالليزر، يُركّز شعاع الضوء في بؤرة صغيرة جدًا بواسطة عدسة رأس القطع، مما يُحقق كثافة طاقة عالية. بعد تركيز شعاع الليزر، تتشكل بقعة. كلما صغرت البقعة بعد تركيز شعاع الليزر، زادت دقة معالجة القطع بالليزر.
(2) دقة طاولة العمل
عادةً ما تُحدد دقة طاولة العمل إمكانية تكرار عملية القطع بالليزر. كلما زادت دقة طاولة العمل، زادت دقة القطع.
(3) سمك قطعة العمل
كلما زادت سماكة قطعة العمل المراد معالجتها، انخفضت دقة القطع وكبر الشق. ولأن شعاع الليزر مخروطي الشكل، يكون الشق مخروطيًا أيضًا. ويكون شق المادة الرقيقة أصغر بكثير من شق المادة السميكة.
(4) مادة قطعة العمل
تؤثر مادة قطعة العمل بشكل ما على دقة القطع بالليزر. في ظل ظروف القطع نفسها، تختلف دقة قطع قطع المواد المختلفة اختلافًا طفيفًا. دقة قطع ألواح الحديد أعلى بكثير من دقة قطع مواد النحاس، وسطح القطع أكثر نعومة.

3. تقنية التحكم في موضع التركيز
كلما قلّ عمق بؤرة عدسة التركيز، قلّ قطر نقطة التركيز. لذلك، من المهمّ جدًّا التحكم في موضع البؤرة بالنسبة لسطح المادة المقطوعة، مما يُحسّن دقة القطع.

4. تقنية القطع والتثقيب
تتطلب أي تقنية قطع حراري، باستثناء بعض الحالات التي تبدأ من حافة الصفيحة، ثقبًا صغيرًا فيها. في السابق، في آلة ختم المواد المركبة بالليزر، كان يتم استخدام المثقب لثقب الصفيحة أولًا، ثم يبدأ القطع بالليزر من الثقب الصغير.

5. تصميم الفوهة وتكنولوجيا التحكم في تدفق الهواء
عند قطع الفولاذ بالليزر، يُطلق الأكسجين وشعاع الليزر المُركّز على المادة المقطوعة عبر الفوهة، مُشكّلاً شعاع تدفق هواء. وتتمثل المتطلبات الأساسية لتدفق الهواء في أن يكون تدفق الهواء الداخل إلى الشق كبيرًا وسريعًا، بحيث يُمكن للأكسدة الكافية أن تُؤدي إلى تفاعل طارد للحرارة بالكامل لمادة الشق، وفي الوقت نفسه، يكون هناك زخم كافٍ لإخراج المادة المنصهرة.