المشاكل التي قد تحدث عند قطع الألواح بالليزر

في عملية القطع بالليزر، توجد بعض المشاكل مثل تراكم الرواسب في أسفل قطعة العمل، وظهور طيات عند الطرف السفلي لسطح القطع، واحتراق الزوايا القائمة/الحادة بشكل مفرط، وخشونة سطح القطع. سنتناول فيما يلي أسباب هذه المشاكل وحلولها بشكل منهجي.

نظرة عامة على استكشاف الأخطاء وإصلاحها في المشكلات الأساسية

المشكلة الأولى: وجود رواسب في أسفل قطعة العمل (الخبث المعلق)

تحليل السبب: بعد أن يصهر الليزر المادة، لا يتم طردها من أسفل الشق بواسطة الغاز المساعد في الوقت المناسب وبشكل كامل، مما يؤدي إلى تكثفها وتكوين خبث معلق. وهذا في جوهره مسألة توازن الطاقة والغاز.

حل:

1. تحسين معايير الغاز:

• الضغط؛ بالنسبة للفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك الألومنيوم وغيرها، عند استخدام النيتروجين كغاز مساعد عالي النقاء، يجب أن يكون الضغط مرتفعًا بما يكفي (على سبيل المثال، 1.6 ميجا باسكال أو أكثر) لتحقيق قطع خالٍ من الأكسدة وإزالة الخبث. عند استخدام الأكسجين للفولاذ الكربوني، يجب أن يكون الضغط معتدلًا، فالضغط المرتفع جدًا سيؤدي إلى تكثيف التفاعل وتكوين خبث خشن.
• النقاء والنوع: لضمان نقاء الغاز (خاصة النيتروجين الذي يتطلب أكثر من 99.9٪)، يجب أن يكون نقاء الأكسجين أيضًا أكثر من 99.5٪.

2. معايرة تركيز الشعاع:

• يُعدّ انحراف موضع التركيز السبب الأكثر شيوعًا. قم بمعايرة التركيز وحاول ضبطه بدقة لأعلى ولأسفل. عمومًا، يُساعد خفض التركيز قليلًا (إلى عمق المادة) على تحسين جودة القطع السفلي.

3. ضبط الطاقة والسرعة

• السرعة العالية جدًا أو الطاقة المنخفضة جدًا تؤدي إلى قطع المعدن وتكوّن خبث طري معلق؛ أما السرعة المنخفضة جدًا أو الطاقة العالية جدًا فتؤدي إلى انصهار زائد وتكوّن خبث صلب هش معلق. من الضروري إيجاد أفضل توليفة بين الطاقة والسرعة تتناسب مع سُمك الصفيحة.

4. افحص الفوهة واستبدلها:

• قد يؤدي استخدام فوهات تالفة أو مشوهة أو غير متوافقة إلى تعطيل تدفق الهواء. تأكد من أن الفتحة المركزية للفوهة ليست مستديرة، واختر الفوهة ذات القطر المناسب وفقًا لسمك الصفيحة (عادةً ما يكون القطر كبيرًا للصفيحة السميكة وصغيرًا للصفيحة الرقيقة).

المشكلة الثانية: قص الثنيات السفلية (الخطوط/الحرق الزائد)

تحليل السبب: هذه ظاهرة احتراق زائد نموذجية. نتيجةً لزيادة الحرارة المدخلة، تنصهر المادة بشكل مفرط أو حتى تتبخر، مما يؤدي إلى تكوين خطوط خشنة تشبه التجاعيد في النصف السفلي من قسم القطع.

حل:

• التعديل الأساسي: زيادة سرعة القطع. السرعة البطيئة هي السبب الرئيسي، وتحسين السرعة يقلل من وقت عمل الليزر في وحدة المساحة، ويتجنب تراكم الحرارة.
• قلل من طاقة الليزر. إذا لم يعد بالإمكان زيادة السرعة، أو إذا أدى الرفع إلى قطع، فيجب تقليل الطاقة بشكل مناسب لتقليل إجمالي الحرارة المنبعثة.
• اضبط موضع التركيز. حاول خفض موضع التركيز قليلاً لزيادة تركيز الطاقة وتقليل المنطقة المتأثرة بالحرارة.
• تحقق من ضغط الغاز المساعد وخفّضه. خاصةً عند استخدام الأكسجين في قطع الفولاذ الكربوني، فإن ارتفاع ضغط الأكسجين بشكل مفرط يُفاقم تفاعل الأكسدة كما لو كان "مُحسِّنًا للاحتراق"، ويُولِّد حرارة زائدة. لذا، فإن خفض ضغط الهواء بشكل صحيح قد يُؤدي إلى نتائج غير متوقعة.

المشكلة الثالثة: زاوية قائمة/حرق حاد

تحليل السبب: تكون سرعة رأس القطع بالليزر ثابتة عند التحرك في خط مستقيم، ولكن عند القطع بزاوية قائمة أو حادة، يحتاج إلى التباطؤ ثم الدوران ثم التسارع مرة أخرى. يؤدي انخفاض السرعة عند الزاوية إلى زيادة زمن بقاء الليزر، وتراكم الحرارة بشكل حاد، مما يتسبب في تآكل الزاوية الحادة.

حل:

1. استخدم انتقال الزاوية المستديرة (الطريقة الأكثر فعالية):

• في مرحلة تصميم الرسم، يتم استبدال الزاوية الحادة بزاوية مستديرة صغيرة (زاوية R). حتى لو كانت الزاوية مستديرة قليلاً بنصف قطر 0.5 مم، فإنها تُسهّل انتقال رأس القطع بسلاسة، وتتجنب التغيرات المفاجئة في السرعة، وتمنع الاحتراق الزائد بفعالية.

2. استخدم وظيفة معالجة الزاوية (وظيفة الزاوية الساطعة):

• تأتي أنظمة القطع بالليزر الحديثة مزودة بوظيفة "التحكم في طاقة الزاوية" أو "الزاوية الساطعة". وتتيح هذه الوظيفة ما يلي:
• عند اكتشاف زاوية، يتم تقليل طاقة الليزر تلقائيًا.
• أو استخدم القطع المجزأ، وقم بإيقاف تشغيل الليزر لفترة وجيزة عند الزاوية، ثم قم بالقطع إلى جزأين.
• يرجى الرجوع إلى دليل نظام تشغيل جهازك لتمكين هذه الميزة وتصحيح أخطائها.

3. قلل سرعة القطع عند الزاوية:

• في جدول معلمات العملية، يتم ضبط سرعة قطع الزاوية بشكل منفصل لجعلها أقل من السرعة الخطية، ولكن يجب استخدام هذا بالتزامن مع تقليل الطاقة.

المشكلة الرابعة: سطح قطع خشن (حبيبات عمودية)

تحليل السبب: يبدو سطح القطع واضحًا، وليس خطوطًا عمودية ناعمة، وعادة ما يكون ذلك بسبب عدم استقرار الطاقة أو عدم تطابق المعلمات، مما يؤدي إلى حالة انصهار غير متساوية للمادة.

حل:

• تأكد من دقة وثبات موضع التركيز: فهذا هو العامل الأهم للحصول على سطح قطع أملس. أي تغيير طفيف في التركيز سيؤدي إلى اختلاف كبير في خطوط المقطع العرضي. نظّف عدسة التركيز واضبطها لضمان ثبات التركيز.
• استخدم غازًا مساعدًا عالي النقاء: يمكن أن تتداخل الشوائب الموجودة في الغاز مع تدفق وتبريد المعدن المنصهر، مما يؤدي إلى ظهور أقسام خشنة.
• اضبط سرعة القطع: قد يؤدي عدم استقرار السرعة أو عدم ضبطها بشكل صحيح إلى تشكيل المعدن المنصهر خطوطًا غير متساوية أثناء عملية التبريد. ابحث عن سرعة ثابتة تُنتج رقائق معدنية متواصلة وناعمة.

تحقق من ثبات المعدات:

• هل سكة التوجيه ناعمة؟ ستنعكس اهتزازات المعدات مباشرة على سطح القطع.
• هل الفوهة متحدة المحور مع الشعاع؟ يمكن أن يتسبب تدفق الهواء على محاور مختلفة في عدم تناسق المقطع وخشونته.
• هل العدسات البصرية نظيفة أم تالفة؟ يمكن للعدسات الملوثة أن تشتت طاقة الليزر، مما يؤدي إلى قطع ضعيفة وأجزاء خشنة.

قائمة التحقق الأساسية العامة

قبل إجراء أي تعديلات دقيقة على المعلمات، تأكد من إجراء الفحوصات الأساسية التالية:

1. العدسة البصرية:تأكد من أن عدسة التركيز والعدسة الواقية نظيفتان، خاليتان من التلوث وبقع الماء والتلف.

2. محاذاة الفوهة:تأكد من أن شعاع الليزر يمر بشكل مثالي من مركز الفوهة.

3. الغاز ودائرة الغاز:تأكد من عدم وجود تسرب في دائرة الغاز، وأن نوع الغاز ونقاوته صحيحان.

4. المادة:لضمان أن يكون سطح اللوحة نظيفًا، وخاليًا من طبقة الأكسيد والزيت، وأن تكون المادة موحدة.

ملخص وتوصيات

يُعدّ القطع بالليزر عملية دقيقة تتطلب تضافر عدة عوامل. ويكمن مفتاح حل المشكلة في "تغيير عامل واحد فقط في كل مرة" مع الاحتفاظ بسجلات لتحديد السبب الجذري للمشكلة.