مقارنة بين أربعة مبادئ عملية رئيسية وخصائص القطع بالليزر

تم استخدام تقنية القطع بالليزر بثاني أكسيد الكربون على نطاق واسع في الإنتاج الصناعي في الصين ، ولا يزال لديها إمكانات كبيرة في مجال تكنولوجيا القطع للقطع عالي السرعة ولوحة الصلب السميكة.تتضمن عملية القطع بالليزر بشكل أساسي القطع بالانصهار ، والقطع بالتبخير ، وذوبان الأكسدة ، والتحكم في الكسر.دعونا نناقش مبادئ وخصائص كل من العمليات الأربع.

قطع تذوب

يتم استخدام قطع الانصهار لتسخين المادة بشعاع الليزر الساقط.عندما تتجاوز كثافة طاقة شعاع الليزر قيمة معينة ، سيبدأ الجزء المشع من المادة في التبخر داخليًا ، مما يؤدي إلى تكوين ثقب صغير جدًا.تعمل هذه الثقوب على امتصاص طاقة الليزر بشكل أكبر ، مما يؤدي إلى إذابة الجدران المعدنية التي تحميها.في الوقت نفسه ، يعمل تدفق الهواء الإضافي بالتوافق مع الحزمة على نقل المواد المنصهرة حول الحفرة.أثناء تحرك قطعة العمل ، يمكن قطع شق في السطح المعدني.

قطع التبخير

يتطلب القطع بالتبخير قوة شعاع ليزر أعلى من قطع الانصهار.تحت مثل هذا الشعاع ، يمكن أن تصل المادة التي يتم قطعها إلى نقطة الغليان مباشرة دون أن تذوب.وبهذه الطريقة ، يمكن أن تضيع المادة في حالة بخار ، والتي تنقل الجزيئات الذائبة بعيدًا وتنظف الحطام لتشكيل المسام.أثناء التبخير ، يُفقد حوالي 40 في المائة من المادة على شكل بخار ، بينما تتم إزالة 60 في المائة أخرى عن طريق تدفق الهواء على شكل قطرات ، والتي يتم تفجيرها بعد ذلك من أسفل الشق كقذف.في عملية المعالجة ، قد تواجه الكثير من المواد غير القابلة للذوبان ، مثل الخشب والمواد الكربونية ، يمكن معالجتها من خلال عملية القطع هذه.

ذوبان الأكسدة

يتم قطع الانصهار باستخدام الغازات التفاعلية مثل الأكسجين كتدفق إضافي.عند القطع ، يتم تسخين سطح المادة إلى درجة حرارة نقطة الاشتعال تحت إشعاع شعاع الليزر ، ثم يحدث تفاعل الاحتراق الشديد مع الأكسجين ، ويتم إطلاق كمية كبيرة من الحرارة.تعمل هذه الحرارة على تسخين المادة لإنشاء ثقوب صغيرة مملوءة بالبخار في الداخل وتذيب الجدران المعدنية التي تحيط بالثقوب.

يتم التحكم في معدل احتراق المعدن في الأكسجين عن طريق نقل مادة الاحتراق إلى الخبث ، لأن معدل الاحتراق يتم تحديده بشكل مباشر من خلال مدى سرعة انتشار الأكسجين عبر الخبث إلى مقدمة الاشتعال.كلما زاد معدل تدفق الأكسجين ، زادت كثافة تفاعل الاحتراق ، وكلما زادت سرعة إزالة الخبث ، زادت سرعة القطع.بالطبع ، كلما زاد معدل تدفق الأكسجين ، كان ذلك أفضل ، لأن معدل التدفق السريع جدًا قد يؤدي إلى تبريد سريع لمنتج التفاعل عند مخرج الشق ، أي أكسيد المعدن ، وهو أمر سيء للغاية بالنسبة لجودة القطع.

في عملية القطع هذه ، يتم صهر المعدن بمصدرين للحرارة ، أحدهما من إشعاع الليزر والآخر من التفاعل الكيميائي للأكسجين مع المعدن.تشير التقديرات إلى أن حوالي 60٪ من إجمالي الطاقة المطلوبة لقطع الفولاذ يتم إطلاقها من خلال تفاعل الأكسدة.لذلك ، يجب حساب معدل احتراق الأكسجين وسرعة حركة شعاع الليزر بدقة لتحقيق تطابق مثالي.إذا كان الأكسجين يحترق بشكل أسرع من حركة شعاع الليزر ، فإن الشق يبدو عريضًا وخشنًا.إذا تحرك شعاع الليزر أسرع من حرق الأكسجين ، فإن الشق الناتج يكون ضيقًا وسلسًا.

السيطرة على الكسر

الكسر المتحكم فيه هو سرعة عالية ، ويتم التحكم في قطع المواد عن طريق تسخين شعاع الليزر.هذه العملية فعالة للغاية بالنسبة للمواد الهشة التي تتلف بسهولة بالحرارة.العملية المحددة هي: يتم استخدام شعاع الليزر لتسخين مساحة صغيرة من المواد الهشة ، مما يتسبب في تدرج حراري كبير وتشوه ميكانيكي خطير في المنطقة ، مما يؤدي إلى تكوين تشققات في المادة.طالما أن التدرج الحراري متوازن ، يمكن لشعاع الليزر توجيه الشقوق في أي اتجاه مطلوب.

من الجدير بالذكر أن هذا النوع من قطع الكسر المتحكم به غير مناسب لقطع الزوايا الحادة ودرزات قطع حواف الركن.ليس من السهل أن تنجح بقطع الشكل المغلق الكبير الحجم.سرعة قطع كسر التحكم سريعة ، ولا تحتاج إلى طاقة عالية جدًا ، وإلا فسوف تتسبب في ذوبان سطح قطعة العمل ، وتدمير حافة التماس.معلمات التحكم الرئيسية هي قوة الليزر وحجم البقعة.