1. تأثير سرعة القطع على جودة القطع
بالنسبة لكثافة طاقة ليزرية ومادة معينة، تتوافق سرعة القطع مع معادلة تجريبية. طالما أن العتبة أعلى من عتبة النجاح، فإن سرعة قطع المادة تتناسب طرديًا مع كثافة طاقة الليزر، أي أن زيادة كثافة الطاقة تزيد من سرعة القطع. لا ترتبط كثافة الطاقة المشار إليها هنا بقدرة خرج الليزر فحسب، بل أيضًا بجودة نمط الشعاع. بالإضافة إلى ذلك، تؤثر خصائص نظام تركيز الشعاع، أي حجم البقعة بعد التركيز، تأثيرًا كبيرًا على القطع بالليزر.
ال ماكينة قطع الألياف الليزرية تتناسب سرعة القطع عكسيًا مع كثافة (الوزن النوعي) وسماكة المادة المراد قطعها. عند ثبات العوامل الأخرى، تشمل العوامل التي تزيد من سرعة القطع ما يلي: زيادة القدرة (ضمن نطاق معين، مثل 500 إلى 2000 واط)؛ تحسين نمط الشعاع (مثل الانتقال من النمط عالي الرتبة إلى النمط منخفض الرتبة وصولًا إلى TEM00)؛ تقليل حجم البقعة المركزة (مثل استخدام عدسة ذات بُعد بؤري قصير)؛ قطع المواد ذات طاقة التبخر الأولية المنخفضة (مثل البلاستيك، والبلكسي جلاس، إلخ)؛ قطع المواد منخفضة الكثافة (مثل خشب الصنوبر الأبيض، إلخ)؛ قطع المواد الرقيقة.
خاصةً بالنسبة للمواد المعدنية، يمكن ضبط سرعة القطع بالليزر ضمن نطاق نسبي مع الحفاظ على متغيرات العملية الأخرى، وذلك لضمان جودة قطع مرضية. يكون نطاق الضبط هذا أوسع قليلاً من نطاقه عند قطع المعادن الرقيقة. في بعض الأحيان، قد تؤدي سرعة القطع البطيئة إلى تآكل سطح فتحة القطع بفعل المادة المنصهرة الساخنة، مما يجعل سطح القطع خشنًا.
2. تأثير تعديل موضع التركيز على جودة القطع
نظرًا لتأثير كثافة طاقة الليزر الكبير على سرعة القطع، يُعد اختيار البعد البؤري للعدسة أمرًا بالغ الأهمية. بعد تركيز شعاع الليزر، يتناسب حجم البقعة طرديًا مع البعد البؤري للعدسة. عند تركيز الشعاع بواسطة عدسة ذات بعد بؤري قصير، يكون حجم البقعة صغيرًا، وتكون كثافة الطاقة عند البؤرة عالية، مما يُناسب قطع المواد. مع ذلك، يتمثل عيبها في قصر عمق التركيز، وضيق هامش التعديل، مما يجعلها مناسبة عمومًا للقطع عالي السرعة للمواد الرقيقة. أما العدسة المقربة الطويلة، فتتميز بعمق بؤري واسع، مما يجعلها مناسبة لقطع القطع السميكة طالما توفرت كثافة طاقة كافية.
بعد تحديد العدسة ذات البعد البؤري المناسب، يُعدّ موضع البؤرة بالنسبة لسطح قطعة العمل بالغ الأهمية لضمان جودة القطع. نظرًا لكثافة الطاقة العالية عند البؤرة، يكون موضع البؤرة في معظم الحالات عند القطع مُلامسًا لسطح قطعة العمل أو أسفله بقليل. ويُعدّ ضمان ثبات موضع البؤرة بالنسبة لقطعة العمل طوال عملية القطع شرطًا أساسيًا للحصول على جودة قطع ثابتة. في بعض الأحيان، ترتفع درجة حرارة العدسة نتيجة ضعف التبريد، مما يُؤدي إلى تغيير في البعد البؤري، الأمر الذي يستدعي تعديل موضع البؤرة في الوقت المناسب.
عندما يكون التركيز في وضع أفضل، يكون الشق أصغر وتكون الكفاءة أعلى، ويمكن لسرعة القطع الأفضل أن تحقق نتائج قطع أفضل.
في معظم التطبيقات، يتم ضبط بؤرة الشعاع أسفل الفوهة مباشرةً. وتكون المسافة بين الفوهة وسطح قطعة العمل عادةً حوالي 1.5 مم.
3. تأثير ضغط الغاز المساعد على جودة القطع
بشكل عام، يتطلب قطع المواد استخدام غاز مساعد، وتكمن المشكلة الرئيسية في نوع هذا الغاز وضغطه. عادةً، يُقذف الغاز المساعد بشكل محوري مع شعاع الليزر، لحماية العدسة من التلوث وإزالة الخبث المتراكم في قاع منطقة القطع. أما بالنسبة للمواد غير المعدنية وبعض المواد المعدنية، فيُستخدم الهواء المضغوط أو الغاز الخامل لمعالجة المواد المنصهرة والمتبخرة مع منع الاحتراق المفرط في منطقة القطع.
في معظم عمليات قطع المعادن بالليزر، يُستخدم غاز تفاعلي (مثل الأكسجين) لإحداث تفاعل أكسدة طارد للحرارة مع المعدن الساخن. هذه الحرارة الإضافية تزيد من سرعة القطع بمقدار الثلث إلى النصف.
يُعد ضغط الغاز عاملاً بالغ الأهمية لضمان عمل الغاز المساعد. عند قطع المواد الرقيقة بسرعات عالية، يلزم ضغط غاز أعلى لمنع التصاق الخبث بالجزء الخلفي من القطع (إذ يُلحق الخبث الساخن ضرراً بالغاً بالتشذيب على قطعة العمل). عند زيادة سُمك المادة أو انخفاض سرعة القطع، يجب خفض ضغط الغاز بشكل مناسب. ولمنع تشوه التشذيب البلاستيكي، يُفضل أيضاً القطع بضغط غاز منخفض.
تُظهر تجارب القطع بالليزر أن نقاء الأكسجين المستخدم كغاز مساعد يؤثر بشكل كبير على جودة القطع. فانخفاض نقاء الأكسجين بمقدار 2% يُقلل سرعة القطع بمقدار 50TP3T، ويؤدي إلى تدهور ملحوظ في جودة القطع.
لمعرفة المزيد عن منتجاتنا، يرجى زيارة موقعنا الإلكتروني والاشتراك فيه. قناة يوتيوب
