تُعالج آلات قطع الأنابيب بالليزر الحديثة ستة معادن رئيسية بفعالية: الصلب الكربوني، الفولاذ المقاوم للصدأ، الألمنيوم، النحاس الأصفر، النحاس، والتيتانيوم. تمثل هذه المواد أكثر من 85٪ من تطبيقات قطع الأنابيب بالليزر الصناعية، وقد أثبتت أنظمة الليزر بالألياف فعاليتها العالية نظرًا لملاءمتها الطول الموجي والدقة العالية.
تجعل مقاومة الفولاذ المقاوم للصدأ للتآكل منه مثاليًا لمكونات البحرية، في حين أن خصائص الألومنيوم الخفيفة تدفع باستخدامه في تصنيع صناعة الطيران والفضاء. وتدعم التوصيلية الحرارية للنحاس إنتاج أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء، كما يتضح من الدراسات الصناعية حول الكفاءة. وتُسيطر الأنابيب التيتانيومية، التي تُقدَّر بنسب قوتها إلى وزنها، على إنتاج الغرسات الطبية.
تستخدم أشعة الليزر الليفية طول موجة 1064 نانومتر، والذي تمتصه المعادن غير العاكسة مثل الفولاذ الكربوني بكفاءة. أما بالنسبة للمعادن العاكسة مثل الألومنيوم والنحاس، فإن وضع الليزر النبضي وغازات المساعدة مثل النيتروجين تقلل من انحراف الطاقة، مما يضمن جودة قطع متسقة.
يتطلب قطع المعادن عالية الانعكاسية تعديلات دقيقة للبؤرة وتوصيل محسّن للغاز المساعد لمنع انعكاس الشعاع. يجب على المشغلين موازنة تقليل سرعات القطع (عادةً بنسبة 20–40٪ أبطأ من الصلب) مع إعدادات طاقة أعلى (3–6 كيلوواط) للحفاظ على سلامة الحافة وتجنب الأكسدة، كما هو موضح في تقرير معالجة المعادن لعام 2024.
بالنسبة للأنابيب الفولاذية الكربونية الأقل سماكةً من 8 مم، يجد معظم ورش العمل أن أشعة الليزر الليفية التي تتراوح قدرتها بين 2 و3 كيلوواط تقوم بالمهمة بشكل جيد نسبيًا عند القطع بسرعات تبلغ حوالي 3 إلى 5 أمتار في الدقيقة. أما الفولاذ المقاوم للصدأ فهو قصة مختلفة. ونظرًا لاحتوائه على الكثير من الكروم، فإنه يحتاج إلى كثافة طاقة أعلى بنسبة 10 إلى 15 في المئة تقريبًا. ولذلك، بالنسبة لسمك الجدران الذي يتراوح بين 5 مم و10 مم، عادةً ما يستخدم المشغلون ليزرات تتراوح قدرتها بين 3 و4 كيلوواط للحصول على قطع ذات جودة عالية مع الحد الأدنى من بقايا الانصهار. ولا تنسَ أيضًا استخدام غاز النيتروجين المساعد. إن تشغيله بضغوط تتراوح بين 12 و18 بار يساعد في تقليل التأكسد أثناء عملية القطع، مما يحدث فرقًا كبيرًا في جودة المنتج النهائي لهذه الأنواع من المواد الحديدية.
عند العمل مع سبائك الألومنيوم مثل 6061-T6، من الأفضل عمومًا استخدام أشعة الليزر في نطاق 3 إلى 4 كيلوواط مع تقليل سرعة القطع إلى ما بين 1.5 و3 أمتار في الدقيقة. وهذا يساعد على الحفاظ على درجة حرارة منخفضة كافية لمنع انحناء الأنابيب ذات الجدران الرقيقة نتيجة تراكم الحرارة الزائدة. أما مع سبائك النحاس، فتصبح الأمور أكثر تعقيدًا لأنها تميل إلى عكس ضوء الليزر عائدًا. ويجد معظم المشغلين نجاحًا باستخدام إعدادات الليزر النبضي حيث تتراوح دورة العمل بين 70 و90 بالمئة. ووفقًا لتقارير صناعية حديثة من مجلة The Fabricator لعام 2024، يبدو أن هناك مكاسب ملحوظة جدًا. فقد ذكروا أن تعديل طول البؤرة ديناميكيًا أثناء عمليات القطع يمكنه بالفعل تقليل وقت المعالجة بنحو ربع المدة عند التعامل تحديدًا مع صفائح نحاسية بسماكة 3 مم. إنها تحسينات كبيرة جدًا إذا تمكن المصنعون من تنفيذ هذه التقنيات بشكل صحيح عبر خطوط إنتاجهم.
أظهرت تجربة إنتاجية باستخدام آلة قطع أنابيب بالليزر بقدرة 4 كيلو واط على الفولاذ المقاوم للصدأ 304 ما يلي:
أنابيب بسمك 6 مم :
أنابيب بسمك 12 مم :
تشير النتائج إلى أن قدرة الليزر يجب أن تزداد بشكل كبير مع زيادة السُمك—حيث تتطلب طاقة أكبر بنسبة 33٪ عند مضاعفة سُمك المادة—بينما يؤدي التحكم الدقيق في ضغط الغاز (20–25 بار) إلى تحسين طرد المعدن المنصهر.
تعمل معدات قص الأنابيب بالليزر الحديثة مع جميع أنواع الملفات التعريفية، بما في ذلك الأنابيب الدائرية والمربعة والمستطيلة التي تُستخدم عادةً في الأعمال الهيكلية، وأطر السيارات، وأنظمة التدفئة والتبريد في المباني. وعلى الرغم من أن الأنابيب الدائرية لا تزال تمثل نحو نصف الكمية التي تُقطع عالميًا، إلا أن هناك اتجاهًا متزايدًا مؤخرًا نحو الأشكال الزاوية في مشاريع العمارة الحديثة وبنيتها التحتية للنقل. تأتي الآلات الحديثة مزودة بخصائص مثل مقابض مركزية تلقائية وبكرات قابلة للتعديل، تساعد على الحفاظ على الثبات عند العمل على المقاطع غير الدائرية الصعبة. أما فيما يتعلق بمعالجة مواد مثل الحديد الزاوي أو القنوات على شكل حرف C، فقد وجد المصنعون أن استخدام ترتيبات بأربعة مقابض بدلًا من الطريقة القديمة ذات النقطتين يقلل مشكلة الانحناء بنحو ثلث أثناء المعالجة.
عند التعامل مع دفعات مختلطة من المواد مثل مواسير الألومنيوم الطويلة 3 أمتار جنبًا إلى جنب مع مواسير هيكلية فولاذية مقاومة للصدأ بطول 9 أمتار، تصبح المرونة مهمة جدًا. تأتي أحدث آلات القطع بالليزر المعيارية مزودة بمكابس قابلة للتعديل وبرامج ذكية للترتيب الأمثل التي يمكنها تحقيق استخدام حوالي 89 بالمئة من المادة حتى عند العمل مع أحجام مختلفة تمامًا. كما أن هذه الآلات تمتلك ميزات رائعة إلى حد ما. تستغرق وصلات التبديل السريع أقل من أربع دقائق لتغييرها، في حين يتم تعديل ضغط التثبيت تلقائيًا بين 20 و200 رطل لكل بوصة مربعة حسب نوع المادة المراد قصها. بالإضافة إلى ذلك، هناك حركة كاملة بزاوية 360 درجة لرأس القص، مما يقلل من وقت الإعداد بنحو النصف. أما الورش التي تعمل بمحطتي تحميل مزدوجة، فإنها تشهد تشغيل عملياتها دون توقف معظم الوقت، وعادةً ما ينعكس ذلك على نحو 40 بالمئة عائد استثمار أفضل للمنشآت التي تتعامل بانتظام مع أكثر من خمسة عشر شكلًا مختلفًا من الأنابيب كل شهر.
باستخدام نظام ليزر ليفي بقدرة 6 كيلوواط، يمكن أن تصل قطع الصلب الكربوني إلى عمق حوالي 25 مم، في حين تبلغ سماكة الصلب غير القابل للصدأ حوالي 20 مم. أما بالنسبة لسبائك الألومنيوم والنحاس، فإن هذه المواد تصل عادةً إلى حد أقصى يبلغ حوالي 15 مم لأنها لا تمتص طاقة الليزر بكفاءة مثل الصلب. ويُطلب لقطع هذه المعادن كثافة طاقة أعلى بنسبة تتراوح بين 30 إلى 50 بالمئة تقريبًا مقارنة بما يُطلب لعملية قطع الصلب. ويشكل التيتانيوم تحديًا آخر تمامًا. وعلى الرغم من إمكانية قطعه حتى سماكة 12 مم، يجب اتخاذ احتياطات خاصة لأنه يميل إلى الأكسدة السريعة أثناء عملية القطع. وهذا يعني أن المشغلين بحاجة إلى حماية المادة باستخدام غازات خاملة طوال العملية بأكملها للحفاظ على جودة النتائج ومنع التفاعلات السطحية غير المرغوب فيها.
بالنسبة للأجزاء الرقيقة من الألومنيوم التي تتراوح سماكتها بين 0.5 و3 ملليمترات، فإن تحقيق دقة ضمن حدود زائد أو ناقص 0.1 مم أمر بالغ الأهمية للتطبيقات الجوية والفضائية. وعادةً ما تُحقق هذه الدقة باستخدام تقنية الليزر النبضي التي تساعد في التحكم بالحرارة ومنع مشاكل التشوه. وعند النظر إلى مواد الصلب الكربوني الأسمك بين 6 و25 مم، تختلف الأولويات بعض الشيء. فتصبح زاوية استقامة الحافة مهمة جدًا هنا، ويجب أن تظل انحرافاتها أقل من نصف درجة. وبطبيعة الحال، لا أحد يرغب بوجود أي شوائب (سLAG) على المنتج النهائي. ويمكن لإضافة النيتروجين عالي الضغط أثناء المعالجة أن تحسّن جودة الحافة بنسبة تقارب 40 بالمئة عند العمل مع صفائح فولاذية بسماكة 12 مم. وشيء آخر يستحق الملاحظة هو المدة الأطول بكثير اللازمة لوقت الثقب المسبق (pre piercing dwell time) بالنسبة للصلب بسماكة 20 مم مقارنة بالألومنيوم بسماكة 5 مم فقط. والفارق يبلغ نحو ثلاث مرات أطول بسبب اختلاف الخواص الحرارية بين هذين المادتين.
تُقلل خوارزميات الثقب التكيفية من أوقات ثقب سبائك النحاس بنسبة 55%. تُنتج الفوهات الهجينة التي تستخدم خليط الأكسجين والنيتروجين حوافًا أكثر نعومة بنسبة 25% على الألومنيوم بسماكة 15 مم. تحقق أشعة الليزر ثنائية الطول الموجي تشطيبات سطحية بقيمة 0.8 ميكرومتر Ra على المعادن العاكسة، وهي أفضل بنسبة 30% من الأنظمة ذات الوضع الواحد. وقد أدت هذه الابتكارات إلى تقليل خطوات ما بعد المعالجة بنسبة 18% في المكونات الطبية التيتانيوم.
وفقًا لمعيار صناعي حديث من عام 2023، فإن الليزر الليفي يوفر في الواقع حوالي 30 بالمئة من الطاقة مقارنةً بنماذج CO2 التقليدية عند العمل مع المعادن الموصلة مثل الفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم. وتعمل هذه الليزرات بشكل أفضل على صفائح معدنية بسماكة تصل إلى حوالي 25 مم أو أقل. أما بالنسبة للمواد غير الموصلة، فإن معظم المحترفين ما زالوا يفضلون أنظمة CO2 لأنها عادةً ما تكون أكثر كفاءة في تلك الحالات. الجيل الجديد من قواطع الليزر الليفي يأتي مزودًا بما يُعرف بالتحكم التكيفي في الطول الموجي. تساعد هذه الميزة في تقليل المشكلات الناتجة عن الانعكاسات عند قطع النحاس والبرونز، وهي مشكلة يصعب التعامل معها باستخدام المعدات القديمة.
تُحقق الأنظمة المتقدمة سرعات قطع تصل إلى 120 مترًا في الدقيقة بدقة ±0.1 مم، مما يدعم الإنتاج المستمر لعناصر العادم الخاصة بالسيارات وقنوات تكييف الهواء والتهوية. ويقلل التحميل الآلي جنبًا إلى جنب مع برنامج التقطيع المعتمد على الذكاء الاصطناعي من هدر المواد بنسبة 18–22٪ مقارنة بالطرق اليدوية.
| الصناعة | المتطلبات الحرجة | خصائص الليزر الموصى بها |
|---|---|---|
| السيارات | التحضير للحام الدقيق (تسامح <0.2 مم) | ليزر ألياف بقوة 3 كيلوواط فأكثر مع أنظمة رؤية |
| البناء | معالجة الفولاذ السميك الجدار (8–25 مم) | ليزر بقوة 6 كيلوواط مع قطع باستخدام الغاز المساعد |
| تكييف الهواء | أشكال ثلاثية الأبعاد معقدة في مواد ذات جدران رقيقة | رأس قطع خماسي المحاور مع محور دوار |
في تصنيع الهياكل الفولاذية، يجب إعطاء الأولوية للأجهزة التي تتمتع بقدرة قطع 25 مم فأكثر وإزالة الرماد التلقائية. ويستفيد مقاولو تكييف الهواء والتهوية من الأنظمة المدمجة القادرة على التعامل مع أنابيب قطرها 60–150 مم ومعادن سريعة التغيير.
يمكن لآلات قطع الأنابيب بالليزر معالجة مواد مثل الصلب الكربوني، والصلب المقاوم للصدأ، والألومنيوم، والنحاس الأصفر، والنحاس، والتيتانيوم.
تستخدم أشعة الليزر الليفي طول موجة 1,064 نانومتر، وتتم إدارة المعادن العاكسة مثل الألومنيوم والنحاس باستخدام وضع الليزر النبضي وغازات مساعدة من النيتروجين لتقليل انحراف الطاقة.
مع نظام ليزر ليفي بقدرة 6 كيلوواط، يمكن أن تصل عمق قطع الصلب الكربوني إلى حوالي 25 مم.
غالبًا ما توفر مقاطع الليزر الليفي توفيرًا في الطاقة يبلغ حوالي 30٪ أكثر مقارنةً بنماذج CO2 عند العمل مع المعادن الموصلة، وهي مزودة بالتحكم التكيفي في الطول الموجي لمزيد من الكفاءة في التعامل مع المواد العاكسة مثل النحاس والنحاس الأصفر.
أخبار ساخنة2025-09-11
2025-08-25
2025-08-04
RT Laser هي شركة وطنية متخصصة في البحث والتطوير والإنتاج وبيع معدات الليزر، وهي شركة ذات تكنولوجيا عالية. وتشمل منتجاتنا الأساسية آلات القطع بالليزر الليفي وآلات اللحام بالليزر المحمولة وآلات الانحناء.
رقم 6-8، حديقة بينهي الصناعية، منطقة جيانغyang، مدينة جينان، مقاطعة شاندونغ، الصين.
حقوق النشر © 2025 ملكاً لشركة RAYTU LASER Technology Co.,Ltd. سياسة الخصوصية
EN
