من حيث القطع بالليزر، فإن ليزر الألياف والليزر CO2 وليزر الدايود يختلفون في الأداء بحسب نوع المادة المراد قطعها ودرجة الدقة المطلوبة. تعمل ليزرات الألياف عند حوالي 1.06 ميكرون بشكل ممتاز مع المعادن، وخاصة الفولاذ المقاوم للصدأ، حيث يمكن أن تصل دقة القطع إلى نحو 0.05 مم، وذلك لأن المعدن يمتص طاقة الليزر بكفاءة عالية. أما بالنسبة للمواد غير المعدنية مثل صفائح الأكريليك، فإن ليزر CO2 عند 10.6 ميكرون يُعطي حوافًا أنظف، ويمكنه قطع مواد بسماكة أقل من 10 مم أسرع بنسبة 20٪ تقريبًا مقارنة بالخيارات الأخرى. لا تمتلك ليزرات الدايود نفس القوة مثل غيرها، لكنها تُنتج شقوق قطع ضيقة جدًا، أحيانًا أقل من 0.1 مم عرضًا، مما يجعلها مناسبة جدًا لقطع المواد الرقيقة مثل الأغشية الرفيعة والبلاستيكات المختلفة المستخدمة في تصنيع المكونات الإلكترونية.
عندما ننظر إلى أنظمة الليزر، فإن الأنظمة التي تمتلك قطر حزمة ضيقة تبلغ حوالي 0.1 مم تقدم أداءً أفضل بكثير عند استخدامها مع عدسات تركيز عالية الجودة. يمكن لهذه الضبطيات أن تقلل من المناطق المتأثرة بالحرارة بنسبة تصل إلى 40 بالمئة مقارنةً بتلك التي تستخدم الحزم الأعرض بقطر 0.3 مم. تعمل ليزرات الألياف بشكل مختلف أيضًا لأنها تمتلك أطوال موجية أقصر، تحمل كثافة طاقة تزيد بحوالي ثلاثين مرة عن ليزرات ثاني أكسيد الكربون التقليدية. هذا يجعلها مناسبة جدًا لأداء الأعمال الدقيقة على صفائح النحاس الرقيقة التي تقل سماكتها عن مليمتر واحد. مع ذلك، هناك عائق واحد. تواجه ليزرات الدايود مشاكل مع بعض المواد التي لها خاصية عاكسة تعيد توجيه الضوء نحو المصدر. ولهذه الأسباب، تبقى معظم التطبيقات ضمن مستوى قوة لا يتجاوز 300 واط، حيث لا تؤدي الحرارة إلى تشويه كبير، مع الحفاظ على التشويه ضمن حدود خمسة ميكرومتر لكل متر.
تقلل الليزرات التي تطلق نبضات بين 500 و 1000 مرة في الثانية من تشكيل الرواسب في الألومنيوم بنسبة تصل إلى 60٪، مع الحفاظ على التحملات ضمن نطاق زائد أو ناقص 0.08 مم. عندما يقوم المصنعون بتعديل دورة العمل من 30٪ إلى 70٪، فإنهم يلاحظون تحسنًا ملحوظًا في إنهاء السطح أيضًا. تنخفض خشونة الحافة من حوالي 3.2 ميكرون إلى 1.6 ميكرون فقط في سبائك التيتانيوم، كما أظهرت الأبحاث الحديثة في التشغيل الدقيق. وبالنسبة للأجزاء المصنوعة من الفولاذ الكربوني التي يقل سمكها عن 6 مم، فإن استخدام وضعية الانفجار مع نبضات مدتها مللي ثانية واحدة تحقق زوايا قائمة تقريبًا، تصل إلى 99٪ عمودية. تلعب هذه الدقة دورًا كبيرًا في صناعة الأجزاء التي يمكن أن تؤدي فيها الانحرافات الصغيرة إلى حدوث مشاكل في التطبيقات الصناعية.
عوامل الدقة الرئيسية حسب نوع الليزر
| المعلمات | الليزر المصنوع من الألياف | ليزر CO₂ | ليزر دايود |
|---|---|---|---|
| المواد المثلى | المعادن العاكسة | غير المعادن | البوليمرات الرقيقة |
| السرعة (الفولاذ 1 مم) | 12 م/دقيقة | 8 م/دقيقة | 3 م/دقيقة |
| اختلاف زاوية الحافة | ±0.3° | ±0.5° | ±1.2° |
| كفاءة الطاقة | 35% | 15% | 22% |
تلعب نوعية المادة دوراً كبيراً في تحديد مستوى الدقة التي يمكن تحقيقها فعلياً. عند النظر في المواد السميكة بين 5 و25 مم، نلاحظ عادةً انحرافات في الشق (kerf) تصل إلى 15-30% أكثر عرضاً مقارنة بالأوراق الرقيقة التي تقل عن 3 مم. يحدث هذا بشكل رئيسي بسبب مشاكل تشتت الحزمة وانتشار الحرارة غير المتساوي عبر المادة. عادةً ما تحتفظ المعادن بشكلها بشكل أفضل مع تفاوتات ضيقة تتراوح بين زائد أو ناقص 0.002 بوصة حتى 0.006 بوصة. من ناحية أخرى، تشوه البوليمرات في كثير من الأحيان أثناء المعالجة. أظهرت أبحاث حديثة نُشرت في عام 2023 أن قطع الفولاذ المقاوم للصدأ 304 التي تقل سماكتها عن 3 مم حافظت على دقة موضعية تبلغ حوالي ±0.0035 بوصة. أما مواد الأكريليك ذات السمك المماثل فقد أظهرت تبايناً أكبر بكثير بلغ حوالي ±0.007 بوصة، ويرجع ذلك بشكل أساسي إلى تأثيرات التمدد الحراري.
المعادن التي تعكس الكثير من الضوء، وخاصة الألومنيوم، تعكس حوالي 60 إلى 85 بالمائة من طاقة الليزر. هذا يعني أن المشغلين يحتاجون إلى زيادة الطاقة بنسبة 20 إلى 40 بالمائة فقط للحصول على نتائج مقبولة، مما يرفع بشكل مؤسف احتمالات إزالة كمية كبيرة جدًا من المادة. خذ النحاس مثالاً، حيث تبلغ قدرته على التوصيل الحراري أكثر من 400 واط/متر·كلفن، مما يجعل التحكم في درجة الحرارة أثناء المعالجة تحديًا كبيرًا للفنيين العاملين مع هذه المواد. أما بالنسبة للبوليمرات مثل البولي كربونات، فهناك مشكلة مختلفة تمامًا. تميل هذه المواد إلى امتصاص الضوء تحت الأحمر بشكل غير متسق عبر مساحة سطحها، مما يؤدي إلى الحواف المتدرجة المزعجة عند إجراء قطع أعمق من ثماني ملليمترات. لحسن الحظ، bought تطورات حديثة تقدم طلاءات مضادة للانعكاس لسطوح الألومنيوم. ذكرت شركات تصنيع أن هذه الطلاءات تقلل من تشتت الحزمة بنسبة تقارب 40 بالمائة في سيناريوهات التصنيع الدقيقة حيث يعد كل ميكرون أمرًا بالغ الأهمية.
| المادة | السماكة (مم) | الدقة الأبعادية (±بوصة) | جودة الحافة (Ra µin) | التطبيقات الشائعة |
|---|---|---|---|---|
| 304 الفولاذ المقاوم للصدأ | 2 | 0.002–0.005 | 32–45 | الأدوات الطبية |
| ألمنيوم 6061 | 2 | 0.003–0.006 | 55–75 | مكونات الطيران والفضاء |
تحت إعدادات ليزر الألياف ذات القدرة 4 كيلوواط المتطابقة، حافظ الفولاذ المقاوم للصدأ على ثبات أبعادي بنسبة 98٪ عبر 100 قطع، مقارنةً بثبات بنسبة 91٪ لدى الألمنيوم. أدت درجة انصهار الألمنيوم الأقل إلى تكوّن حافة بُرجِيّة متوسطة بلغت 0.0008 بوصة أثناء القطع بسرعة عالية (>80 متر/دقيقة).
الدقة التي نراها في آلات القطع بالليزر تعود إلى مكونات الحركة الخاصة بها. خذ على سبيل المثال المحركات المؤازرة - فالحديثة منها قادرة على تحديد مواقع الأدوات بدقة تصل إلى زائد أو ناقص 5 ميكرومتر. وماذا عن تلك الأدلة الخطية عالية الجودة؟ إنها تقلل مشاكل الاحتكاك بنسبة تتراوح بين 40٪ إلى 60٪ مقارنة بالقضبان العادية. والهيكل نفسه مهم أيضًا. يمكن للبناء الجيد والصلب أن يتحمل قوى الانحراف التي تصل إلى نحو 12 كيلو نيوتن لكل متر عندما تتسارع الآلة. وجدت دراسة حديثة من مجال أتمتة الروبوتات في عام 2024 شيئًا مثيرًا للاهتمام: مدى تأثير حركة الروبوتات الصناعية عن موضعها على جودة القطع المنتجة في هذه المهام الدقيقة للغاية. وهذا منطقي عند النظر في متطلبات الشركات المصنعة من معداتهم اليوم.
تُحدّد أنظمة عزل الاهتزاز المتقدمة في الآلات عالية الأداء التذبذبات التوافقية إلى أقل من 0.8 ميكرومتر، مما يحافظ على تكرار ±0.01 مم. تمتص القواعد المركبة من الجرانيت والمثبطات النشطة للحركة 85–92% من طاقة الاهتزاز المحيطة، ومنع حدوث الرنين الذي قد يوسع الشق بنسبة 15–30% في المواد الرقيقة.
تُحقّق أنظمة توصيل الحزمة التي تحافظ على انحراف بؤري أقل من 0.03 مم عروض شق تقل عن 0.1 مم في الفولاذ المقاوم للصدأ، مع خشونة الحافة (Ra) أقل من 1.6 ميكرومتر. يُثبت الغاز المساعد عالي الضغط (حتى 25 بار) تشكّل البلازما، ويقلل ميل الحافة بنسبة 70%. يصحح المراقبة الفورية للحزمة تقلبات القدرة خلال 50 مللي ثانية، مما يضمن ثبات كثافة الطاقة ضمن ±2%.
يعني الحصول على نتائج دقيقة ضبط إعدادات قوة الليزر بشكل صحيح، والتي تتراوح من حوالي 200 إلى 6000 واط، وتعديل معدلات التغذية بين نصف متر في الدقيقة حتى 20 متراً في الدقيقة، إلى جانب أخذ الاعتبار في الحسبان لسماكة المادة الفعلية. ووجد بحث حديث أجري في عام 2025 أمراً مثيراً للاهتمام حول المعادن المختلفة أيضاً. فعند قطع الفولاذ المقاوم للصدأ بسماكة 1 مم، يمكن للمشغلين في الواقع تقليل استهلاك الطاقة بنسبة 25 بالمئة مقارنة بالعمل مع الألومنيوم عند سرعات مماثلة إذا أرادوا البقاء ضمن نطاق التحمل الضيق هذا والمقدر بـ زائد أو ناقص 0.05 مم. أما بالنسبة للمواد الأرق بسماكة أقل من ثلاثة ملليمترات، فإن زيادة السرعة بين 10 إلى 15 متراً في الدقيقة مع الحفاظ على مستويات منخفضة من الطاقة يساعد في تقليل تلك المناطق المتأثرة بالحرارة. ولكن عندما يتعلق الأمر بقطع الصفائح السميكة التي تتراوح سماكتها بين 10 إلى 25 مم، فإن الأمور تتغير تماماً. يصبح من الضروري إبطاء السرعة إلى ما بين 0.5 إلى 3 أمتار في الدقيقة مع ضرورة ضبط دقيق لمستويات الطاقة طوال العملية لضمان اختراق مناسب من خلال المادة بالكامل.
تستخدم الأنظمة الحديثة أجهزة استشعار للارتفاع بالسعة لضبط موقع البؤرة ديناميكيًا، مما يعوض انحناء المادة أثناء عملية القطع.
تحلل خوارزميات التعلم الآلي البيانات في الوقت الفعلي من أكثر من 15 مستشعرًا (حراري، بصري، موضعي) لضبط المعلمات أثناء العملية. 2024 دراسة تحسين العملية وجد أن الأنظمة المُعدَّلة حسَّنت عمودية الحافة بنسبة 22٪ في الفولاذ الكربوني ذي السمك المتغير. كما تقلل هذه الأنظمة من وقت الإعداد بنسبة 65٪ من خلال مطابقة قاعدة بيانات المواد والتعديل التنبؤي للطاقة.
تقوم الوحدات التحكم المتقدمة بما يصل إلى 10,000 تعديل في الثانية باستخدام حلقات PID والتحقق التداخلي. تحدث تصحيحات مسار الشعاع خلال 4 ميكروثانية من اكتشاف الانحراف، مع الحفاظ على دقة موضعية تبلغ ±5 ميكرومتر حتى عند سرعات القطع البالغة 25 متر/دقيقة.
تُعاني آلات القطع بالليزر من انحراف في المسار إذا لم تتم معايرتها بانتظام. وتشير دراسات من معهد الهندسة الدقيقة إلى أن هذه الآلات قد تفقد حوالي نصف ملليمتر من الدقة كل عام بسبب عوامل مثل التغيرات الحرارية واهتراء القطع مع مرور الوقت. تساعد الفحوصات الدورية في تجنب الأخطاء المكلفة من خلال معالجة مشاكل شائعة مثل العدسات المتسخة، والمرايا التي تحركت عن مواضعها، والمحامل التي بدأت في التدهور بعد ساعات طويلة من التشغيل. كما أن الحفاظ على نظافة المكونات البصرية يُحدث فرقًا حقيقيًا أيضًا. تشير بعض الاختبارات إلى أن هذه الخطوة البسيطة يمكن أن تُعزز استقرار الحزمة الليزرية بنسبة تصل إلى 18 بالمائة، مما يعني قطعًا أكثر نظافة، خاصة عند التعامل مع المعادن الرقيقة حيث تكون الدقة هي الأكثر أهمية.
تقلل المعايرة الآلية من الأخطاء البشرية بنسبة 90٪، وتُكمل المحاذاة بسرعة تفوق خمس مرات مقارنة بالطرق اليدوية. ومع ذلك، تظل المعايرة اليدوية ضرورية للأنظمة القديمة التي تتطلب ضبطًا تكراريًا. غالبًا ما تجمع بيئات الإنتاج المتنوعة بين الاثنين: حيث تضمن الأتمتة التكرار، بينما يشرف الفنيون المهرة على الوظائف المخصصة الحرجة.
يمكن أن تؤدي التقلبات الحرارية التي تتجاوز ±3°م إلى تشويه أطوال موجات الليزر الليفية، بينما تُسرع الرطوبة التي تزيد عن 60٪ من أكسدة العدسات. تقلل التدريبات المناسبة للمشغل من فقدان الدقة بنسبة 32٪، حيث يستطيع الفنيون ذوي الخبرة تحديد المشكلات مثل سوء محاذاة الغاز المساعد بسرعة. من الممارسات الموصى بها:
يساعد الالتزام بمعايير ISO 9013:2022 في الحفاظ على تحملات الأبعاد ضمن ±0.1 مم رغم تغير ظروف العمل.
تعتبر أجهزة ليزر الألياف فعالة للغاية في قص المعادن، وخاصة المعادن العاكسة مثل الفولاذ المقاوم للصدأ.
توفر أجهزة ليزر ثاني أكسيد الكربون حوافًا أنظف وقصًا أسرع للمواد غير المعدنية مثل صفائح الأكريليك.
تنتج أجهزة ليزر الدايود قصوصًا ضيقة جدًا وهي مثالية للمواد الرقيقة مثل الأغشية الرقيقة والبلاستيكات المختلفة المستخدمة في الإلكترونيات.
غالبًا ما تؤدي المواد السميكة إلى انحرافات أوسع في الشق، بينما يمكن للمواد الرقيقة الحفاظ على تفاوتات أكثر دقة.
تساعد المحركات المؤازرة في تحديد مواقع الأدوات بدقة تصل إلى بضع ميكرومترات، مما يعزز الدقة العامة لعملية القص.
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
