تكاليف تشغيل ماكينات القطع بالليزر

استهلاك الغاز والتكاليف المرتبطة به

يُشكِّل استهلاك الغاز دورًا رئيسيًّا في تكاليف تشغيل آلات قص الليزر، لا سيما عند معالجة مواد مختلفة بدقة وسرعة. فكلا نظامَي الليزر—الأليافي وثاني أكسيد الكربون—يعتمدان على الغازات إما كغازات مساعدة في عملية القص، أو—في حالة ليزر ثاني أكسيد الكربون—كعنصر أساسي في عملية توليد شعاع الليزر نفسه. ولذلك فإن فهم أنواع الغازات المستخدمة، وكيفية توصيلها، ومقدار تكلفتها، يُعد أمرًا جوهريًّا لإدارة النفقات واختيار التكوين الأنسب لسير عملك.

الغازات المساعدة

تُستخدم الغازات المساعدة في كلٍّ من آلات قص الليزر الأليافية وآلات قص ليزر ثاني أكسيد الكربون لإزالة المادة المنصهرة من منطقة القص، وتبريد منطقة العمل، وتحسين جودة الحواف. وأكثر الغازات المساعدة شيوعًا هي الأكسجين والنيتروجين، وأحيانًا الهواء المضغوط.

يُستخدم الأكسجين غالبًا عند قطع الفولاذ اللين. وهو يدعم عملية القطع من خلال تفاعل طارد للحرارة، ما يزيد من سرعة القطع لكنه يترك حافة أكثر خشونة.

يُفضَّل استخدام النيتروجين مع الفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم، حيث يوفِّر حافة نظيفة خالية من الأكاسيد. وتكاليفه أعلى من تكاليف الأكسجين بسبب الضغط والحجم الأكبر المطلوبين.

الهواء المضغوط خيارٌ اقتصادي، ومناسب للمعادن الرقيقة، ويقدِّم توازنًا جيدًا بين الأداء والتكلفة، لا سيما في الاستخدامات الصناعية الخفيفة.

تتفاوت معدلات استهلاك الغاز بشكل واسع تبعًا لنوع المادة وسمكها وتصميم الفوهة وسرعة القطع. ويمكن أن تستهلك أنظمة النيتروجين عالي الضغط مئات الأمتار المكعبة في الساعة، ما يؤدي إلى تكاليف تشغيل كبيرة.

متطلبات الغاز الخاصة بالليزر CO2

على عكس الليزر الليفي، تتطلب ليزرات CO2 خليطًا من الغازات — عادةً ما تكون ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين والهيليوم — كوسيلة ليزرية. يجب الحفاظ على نقاء هذه الغازات وبنسب محددة للحفاظ على جودة الشعاع وأداء النظام. مع مرور الوقت، تتحلل هذه الغازات ويجب إعادة تعبئتها، إما من خلال أنابيب ليزر مختومة (ذات عمر افتراضي محدود) أو باستخدام نظام إمداد غاز تدفق مستمر. وهذا يُضيف طبقة إضافية من التكاليف المتكررة غير الموجودة في أنظمة الليزر الليفي.

بالإضافة إلى وسيلة الليزر، تستخدم أنظمة CO2 أيضًا غازات مساعدة تمامًا مثل ليزرات الألياف. ولكن بسبب التعقيد الإضافي المتمثل في صيانة خليط الغازات المنتجة للليزر، فإن ليزرات CO2 تستهلك عادةً تكاليف تشغيلية أعلى تتعلق بالغازات.

أنظمة توصيل الغاز

سواء كنت تستخدم زجاجات، أو خزانات كبيرة، أو توليدًا موقعيًا، فإن اختيار نظام توصيل الغاز يؤثر على كل من الراحة والتكلفة. قد تختار العمليات ذات الاستخدام العالي توصيل الغاز المركزي مع بنوك أسطوانات متصلة بمنظومات أو خزانات تخزين كبيرة لتقليل التوقف وخفض تكلفة الغاز لكل وحدة. أما المحلات الأصغر فقد تعتمد على الأسطوانات القياسية عالية الضغط، التي يسهل إدارتها لكنها أكثر تكلفة لكل قدم مكعب من الغاز.

تُعد الفحوصات الدورية وفحص التسربات وتنظيم الضغط أمورًا بالغة الأهمية للحفاظ على كفاءة النظام وتجنب الهدر، خاصة عند استخدام غازات باهظة الثمن مثل النيتروجين عالي النقاء.

استهلاك الغاز يُعَدُّ نفقةً جاريةً كبيرةً في عمليات قطع الليزر. وعادةً ما تترتب على الليزرات الألياف تكاليف غاز أقل، إذ تعتمد فقط على غازات المساعدة، بينما تواجه الليزرات ذات ثاني أكسيد الكربون تكاليف إضافية لكلٍّ من غازات المساعدة ومادة الليزر نفسها. كما أن نوع الغاز المستخدم، والمادة التي تُقطَع، وطريقة التوصيل تؤثِّر جميعها في التكاليف الإجمالية. ولذلك فإن حساب هذه المتغيرات بدقةٍ أمرٌ بالغ الأهمية للتحكم في النفقات العامة وتحسين الجدوى الاقتصادية للإنتاج.