ما هو الحد الأقصى للسمك الذي يمكن أن يقطعه الليزر؟

يعد القطع بالليزر تطورًا مفيدًا بشكل لا يصدق نشأ منذ نصف القرن الماضي. يتيح القطع بالليزر، من خلال إسقاط الحرارة الشديدة في تيار ضيق بشكل لا يصدق، للمصنعين واللحامين قطع القطع والأجزاء المخصصة من المعدن بأقصى قدر من الدقة. مثل العديد من التقنيات الأخرى، فهو يساهم في زيادة نعومة وموثوقية العديد من أجزاء الآلات الحديثة.

وبطبيعة الحال، كما هو الحال مع جميع التقنيات، يعد القطع بالليزر مجالًا يتطور باستمرار، مما يعني أنه ليس مثاليًا أبدًا. هناك دائمًا عقبات يجب تجاوزها، وحدود يجب التغلب عليها. عندما يتعلق الأمر بقطع الفولاذ السميك بالليزر، تظهر هذه الحدود في المقام الأول في عوامل مثل المواد التي يمكن قطعها، وقوة الليزر، ونتيجة لهذه الأشياء، الحد الأقصى لسمك المعدن الذي يمكن أن يتعامل معه الليزر.

ما هي المعادن التي يمكن قطعها بالليزر؟

يستطيع الليزر قطع العديد من المواد ويستخدم عادةً في أنواع قليلة مختارة من المعادن - على وجه الخصوص، الفولاذ الكربوني، والفولاذ الطري، والفولاذ المقاوم للصدأ، وسبائك الفولاذ، والألمنيوم.

الصلب الكربوني: 

الصلب هو خليط من الحديد والكربون. الفولاذ الكربوني عبارة عن فولاذ يحتوي على كمية عالية من الكربون بشكل خاص.

الفولاذ الطري: 

يحتوي الفولاذ الطري على تركيز منخفض من الكربون مقارنة بالفولاذ الكربوني.

الفولاذ المقاوم للصدأ: 

يضيف الفولاذ المقاوم للصدأ كميات صغيرة من الكروم لخلق مقاومة للتآكل.

سبائك الصلب الأخرى: 

يتم ربط الفولاذ المخلوط بواحد أو أكثر من العناصر الأخرى لتقويته.

الألومنيوم: 

تعتبر مواد الألمنيوم مفيدة لأنها أخف من المواد الفولاذية.

بالإضافة إلى هذه المعادن، يمكن استخدام الليزر لقطع العديد من المواد غير المعدنية، من الخشب إلى البلاستيك إلى السيراميك. ومع ذلك، فإنه غالبا ما يتم استخدامه لقطع المعادن، وتحديدا تلك المذكورة أعلاه.

ما هو الحد الأقصى للسمك الذي يمكن أن يقطعه الليزر؟

يبدو الأمر بسيطًا بما فيه الكفاية للمطالبة بحد أقصى واحد للسمك لجميع أدوات القطع بالليزر، ولكن الأمر أكثر تعقيدًا من ذلك. هناك العديد من المتغيرات التي تلعب دورًا في كيفية قطع الليزر عبر قطعة معدنية، وبالتالي فإن الحد الأقصى لسمك القطع بالليزر يعتمد على الليزر المحدد والمواد المستخدمة، من بين أمور أخرى.

ومن أجل تسمية رقم محدد، يمكننا إقران ليزر عالي القوة – 6000 واط – مع معدن مثل الفولاذ المقاوم للصدأ. في هذه الحالة، سيكون الحد الأقصى لسمك القطع بالليزر حوالي 2.75 بوصة.

لكن هذا السُمك يعتمد على تلك المتغيرات المحددة. من المحتمل أن يتمكن نفس الليزر المقترن بالفولاذ الكربوني من التعامل مع ما يصل إلى 1 5/8 بوصة فقط، في حين أن الليزر بقوة 4000 واط يمكنه اختراق بوصة واحدة فقط من الفولاذ المقاوم للصدأ.

سيرتفع الحد الأقصى للسمك بشكل كبير بالنسبة للمواد غير المعدنية مثل الخشب والبلاستيك، لأنها أقل كثافة وقوة بكثير من الفولاذ أو الألومنيوم.

قوة القطع بالليزر مقابل المادة

عند النظر إلى الحد الأقصى لسمك القطع بالليزر، يجب عليك تحليل عاملين على وجه الخصوص - قوة الليزر والمادة. لن يتمكن الليزر بقوة كهربائية واحدة من قطع مادة سميكة مثل الليزر في طاقة أخرى. وبالمثل، فإن نفس الليزر لن يكون قادرًا على قطع نفس سماكة الفولاذ الكربوني مثل الألومنيوم.

بعض القوة الكهربائية الأكثر شيوعًا التي يمكن مواجهتها بالليزر هي 3500 و4000 و6000. يعد الليزر بقدرة 6000 واط ممتازًا لقطع المعادن السميكة أو القوية بشكل خاص، على الرغم من أنه في كثير من الحالات تكون القوة الكهربائية المنخفضة أكثر من كافية لإنجاز المهمة.

قوة المواد

يمكن أن تختلف قوة معدن معين اعتمادًا على عوامل مثل نسبة العناصر المختلفة في السبيكة، ولكن لا تزال هناك ميول لأنواع معينة من المعادن لتكون أقوى أو أضعف من غيرها. فيما يلي نظرة عامة موجزة عن كيفية تكديس المواد المذكورة سابقًا مع بعضها البعض، من الأصعب إلى الأسهل في القطع.

الفولاذ الكربوني: توفر الكميات الكبيرة من الكربون طبقة إضافية من القوة للمعدن.

الفولاذ الطري: نظرًا لكونه أقل في محتوى الكربون من الفولاذ الكربوني، فقد ثبت أن الفولاذ الطري أسهل في القطع. ومع ذلك، على الرغم من أن المنتجات النهائية المصنوعة من الفولاذ الطري أكثر قابلية للقطع، إلا أنها أقوى وأكثر مرونة من تلك التي تحتوي على كميات أعلى من الكربون.

الفولاذ المقاوم للصدأ: وجود الكروم يحارب الصدأ وغالباً ما يجعل المادة أقل ليونة ويصعب قطعها. ومع ذلك، فإنه ليس له نفس تأثير الكربون.

الألومنيوم: الألومنيوم عادة ما يكون مادة قابلة للسحب للغاية، كما يعرف أي شخص لديه خبرة في استخدام رقائق الألومنيوم. ونادرا ما يشكل مشكلة كبيرة بالنسبة لليزر.

المواد غير المعدنية: ليس من المستغرب أن تأتي في أسفل القائمة مواد مثل الخشب والبلاستيك والسيراميك، والتي تتمتع بقوة أقل بكثير من المعدن.

يمكن أن تظهر سبائك الصلب الأخرى في أماكن مختلفة في القائمة أيضًا، اعتمادًا على السبيكة المحددة ونسبة العناصر المضمنة. مرة أخرى، لا يعد أي من هذه التصنيفات نهائيًا، حيث أنها يمكن أن تختلف من حالة إلى أخرى اعتمادًا على بنية معدن معين. على سبيل المثال، قد يكون أحد أنواع الفولاذ المقاوم للصدأ أكثر ليونة من الآخر. لكن القائمة أعلاه يمكن أن تساعد في إعطاء فكرة عن كيفية سير الأمور في كثير من الأحيان.

سرعة القطع

من المفيد أيضًا التفكير في السرعة. يمكن لأشعة الليزر التي تتمتع بقدرة قطع أعلى أن تصل إلى سماكات أكبر، لكن يمكنها أيضًا أن تقطع سماكات أصغر في وقت أقل. وبالمثل، يمكن لليزر أن يقطع المواد الأضعف بسرعة أكبر من المواد القوية. يمكن أن يساهم هذا في بعض الأحيان في استخدام ليزر عالي القوة حتى إذا كنت لا تتعامل مع معدن سميك أو قوي بشكل خاص.

ومع ذلك، تتأثر السرعة أيضًا باستخدام الغاز في العملية. لا يمكن قطع المعدن بلا مبالاة، لأن هذا من شأنه أن يترك نتوءات وتناقضات أخرى على الحواف المقطوعة. أثناء إجراء التخفيضات، يجب استخدام الغاز تحت ضغط عالٍ لحل تلك المشكلات. على سبيل المثال، يستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ النيتروجين، بينما يستخدم الفولاذ الكربوني الأكسجين. يمكن أن يؤثر نوع الغاز والوقت اللازم لتطبيقه بشكل صحيح على سرعة العملية، وهي طريقة أخرى تعتمد فيها العملية على المادة التي يتم قطعها.

عند اتخاذ قرار بشأن قوة قطع الليزر التي تحتاجها، عليك أن تزن هذه العوامل مقابل بعضها البعض، وكذلك مقابل ما تحتاج إلى الليزر من أجله. قد لا تحتاج إلى ليزر عالي القوة للقيام بمهمة معينة.