كيف تعمل تقنية القطع بالليزر الليفي؟
يُعدّ القطع بليزر الألياف تقنيةً عالية الكفاءة والدقة، تُستخدم على نطاق واسع في صناعات مثل تصنيع المعادن والسيارات والفضاء. يستخدم هذا الليزر لقطع مواد مختلفة، وخاصةً المعادن، من خلال تركيز شعاع ليزر عالي الطاقة على نقطة صغيرة ومركّزة، كما هو الحال في القطع بالبلازما، مما يضمن دقة عالية.
دعونا نشرح كيف تعمل هذه العملية ولماذا هي فعالة جدًا.
1. أساسيات تقنية الليزر الليفي
عند تشغيل مصدر الليزر، ثنائيات المضخة تحويل الكهرباء إلى ضوء ليزر بكفاءة تتراوح بين 30 و40%. يوجد داخل مصدر الليزر أيضًا مكونات مثل مجمعات الشعاع و مكبرات الصوت، التي تجمع أشعة الليزر الناتجة عن ثنائيات المضخة المختلفة، وتدمجها لزيادة إجمالي خرج الطاقة. ثم يُنقل شعاع الليزر إلى رأس القطع بالليزر الليفي من خلال نظام توصيل الشعاع البصريداخل رأس القطع، يُركّز الليزر، ويمكن تعديل البعد البؤري. كما تُستخدم غازات مساعدة (مثل النيتروجين أو الأكسجين) في رأس القطع للمساعدة في قطع مواد مختلفة السماكة بفعالية.
المكونات الرئيسية في آلات القطع بالليزر الليفي
- مصدر الليزر: قلب النظام، حيث يتم توليد الليزر وتضخيمه.
- نظام توصيل الألياف البصرية: ينقل الليزر من المصدر إلى رأس القطع بأقل خسارة في الطاقة. عادةً ما يكون جزءًا من مصدر الليزر.
- رأس القطع: يحتوي على عدسة التركيز والفوهة ويساعد نظام الغاز على تركيز الشعاع لقطع سماكات مختلفة من الفولاذ.
- نظام CNC: نظام تحكم محوسب يوجه حركة رأس الليزر لقطع الصفائح المعدنية إلى أحجام مختلفة، مثل 1500 × 3000 مم، 2000 × 4000 مم، 2500 × 6000 مم وما إلى ذلك،
- مساعدة إمدادات الغاز: يوفر الأكسجين والنيتروجين أو الهواء للمساعدة في عملية القطع، والغاز المختلف للحصول على نتيجة قطع مختلفة، وعادة ما يتم استخدام النيتروجين لقطع الفولاذ المقاوم للصدأ للحصول على حافة القطع البيضاء. ويستخدم الأكسجين لقطع الفولاذ الكربوني السميك، ويتم استخدام الهواء المضغوط لقطع الفولاذ الرقيق لتوفير تكلفة التشغيل.
- مبرد المياه:كما هو معلوم، فإن كفاءة التحويل الكهروضوئي لليزر لا تساوي 100%، بل تتراوح عادةً بين 30 و40%. كلما زادت كفاءة التحويل، زادت كفاءة تشغيل الليزر في استهلاك الطاقة. ومع ذلك، يُحوّل جزء فقط من الكهرباء إلى ضوء ليزر للقطع، بينما يُطلق ما يقرب من 70% كحرارة زائدة. للتحكم في هذه الحرارة، يُعدّ مبرد الماء ضروريًا لتبديدها وضمان عمل الليزر بشكل طبيعي. في حال تعطل مبرد الماء، كأن تكون درجة حرارة الماء مرتفعة جدًا أو لا يوجد ماء، فقد يُطلق إنذار ليزر، أو يوقف العمليات، أو حتى يتلف الليزر.
