العلاقة بين تركيز القطع بالليزر والنتوءات

يرتبط موضع التركيز في القطع بالليزر ارتباطًا مباشرًا وحتميًا بتكوين النتوءات.باختصار، يؤثر موضع التركيز بشكل مباشر على توزيع طاقة الشعاع داخل المادة، وبالتالي تحديد جودة القطع، وكفاءة طرد المواد المنصهرة، وما إذا كانت النتوءات تتشكل في النهاية.العلاقات موضحة بالتفصيل أدناه.

المبدأ الأساسي: كيف يؤثر موضع التركيز على عملية القطع

يعتمد مبدأ القطع بالليزر على تسليط شعاع ليزر عالي الكثافة على قطعة العمل، مما يؤدي إلى انصهارها أو تبخرها بسرعة، بينما辅助يقوم الغاز (مثل الأكسجين أو النيتروجين) بنفخ المادة المنصهرة لتشكيل القطع.

التركيز: النقطة التي تتركز فيها طاقة شعاع الليزر بشكل أكبر ويكون حجم بقعته أصغر ما يمكن.

موضع التركيز: يشير إلى موقع نقطة التركيز بالنسبة لسطح قطعة العمل. وينقسم إلى ثلاث حالات:

1. عدم وضوح إيجابي: تقع نقطة التركيز فوق سطح قطعة العمل.

2. عدم وضوح سلبي: تقع نقطة التركيز أسفل سطح قطعة العمل.

3. انعدام عدم التركيز: تقع نقطة التركيز بدقة على سطح قطعة العمل.

علاقة محددة بين موضع التركيز والنتوء

تكمن طبيعة النتوء في أن المادة المنصهرة المتبقية، التي لم تُزال بالكامل بالنفخ، تتصلب مرة أخرى في قاع القطع. ويؤثر موضع التركيز على النتوء بشكل رئيسي من خلال التأثير على شكل القطع وقوة تدفق الهواء.

1. خارج نطاق التركيز (ركز على قطعة العمل)

• توزيع الطاقة: بعد دخول الشعاع إلى المادة، يتباعد، وتتناقص كثافة الطاقة تدريجيًا من الأعلى إلى الأسفل. وتكون الطاقة في أقصى درجاتها على السطح العلوي وأضعفها على السطح السفلي.
• شكل الشق: من السهل تشكيل شق على شكل حرف V مع جزء علوي عريض وجزء سفلي ضيق.

التأثير على النتوءات:

• بسبب عدم كفاية الطاقة في الأسفل، لا يمكن صهر أو تحويل الجزء السفلي من المادة إلى غاز بشكل كامل.
• يتم تسريع معدل تدفق الغاز المساعد في القاع الضيق، ولكن قد لا تكون قوة النفخ كافية لإزالة المصهور اللزج تمامًا.

النتائج: من السهل تكوين عدد كبير من النتوءات العنيدة على السطح السفلي. وهذا أحد أكثر أسباب ظهور النتوءات شيوعاً.

2. عدم وضوح سلبي (التركيز أسفل قطعة العمل)

• توزيع الطاقة؛ يتقارب الشعاع داخل المادة، وتصل كثافة الطاقة إلى أعلى مستوى لها في الجزء الأوسط أو السفلي من المادة.
• شكل الشق: يسهل تشكيل شق على شكل طبلة الخصر مع جزء علوي وسفلي ضيق ووسط واسع.

التأثير على النتوءات:

• وتكمن الميزة في أن الطاقة السفلية غير كافية ويمكن صهر المادة بشكل أكثر شمولاً.
• ومع ذلك، فإن منتصف الشق هو الأوسع، مما قد يتسبب في انتشار تدفق الهواء هنا وإضعاف قوة النفخ عند الوصول إلى الأسفل.
• إذا لم تتطابق المعايير بشكل صحيح، فقد يظل المصهور ملتصقًا بالقاع بسبب الصف غير النظيف.

النتائج: بالمقارنة مع عدم وضوح التركيز الإيجابي، تتحسن حالة النتوءات، ولكن قد تبقى كمية صغيرة من النتوءات الناعمة. عند قطع الألواح السميكة، يُستخدم أحيانًا عدم وضوح التركيز السلبي لضمان قطع الجزء السفلي بالكامل.

3. انعدام عدم التركيز أو أفضل تركيز (التركيز على سطح قطعة العمل أو على عمق محدد)

• توزيع الطاقة: تتركز الطاقة بشكل أساسي على سطح قطعة العمل، وهو ما يُعدّ مثاليًا لقطع الصفائح الرقيقة. أما بالنسبة للصفائح السميكة، فعادةً ما يتطلب الأمر وضع "تركيز مثالي"، أي أن يكون التركيز عميقًا داخل المادة (على سبيل المثال، ثلث سمك الصفيحة) لتحقيق توازن بين الطاقة في الجزء العلوي والسفلي.
• شكل الشق: الشق العمودي المتوازي الأمثل.

التأثير على النتوءات:

• إن توزيع الطاقة في جميع أنحاء منطقة الشق يكون متجانساً نسبياً، ويمكن صهر المادة بشكل مستمر ومستقر.
• توفر القطع المتوازية ممرًا سلسًا للغاز المساعد، والذي يمكنه حمل طاقة حركية كافية لتفريغ المصهور بسلاسة من الأسفل.

النتيجة: هذه هي أفضل حالة للحصول على شقوق خالية من النتوءات أو ذات نتوءات قليلة جدًا. تم إزالة المادة المنصهرة "بشكل نظيف" دون أي بقايا.

ملخص وتشبيه

يمكنك فهم الأمر على النحو التالي:

• غير واضح: مثل "إزميل غير حاد"، الجزء العلوي صلب للغاية، لكن الجزء السفلي ممل، ولا يمكنه سوى "فرك" المادة، تاركًا سطحًا خشنًا.
• عدم التركيز السلبي: مثل "التفجير" داخل المادة، على الرغم من أنه يمكن أن ينفجر، إلا أن المخرج قد لا يكون أنيقًا وسيؤدي إلى إخراج بعض الحطام.
• أفضل تركيز: مثل "المشرط الحاد"، مقطوع بدقة من الأعلى إلى الأسفل، نظيف ومرتب.

دليل عملي: كيفية ضبط التركيز بناءً على الأعطال

في التشغيل الفعلي، إذا تم العثور على نتوءات، فيجب اتباع الخطوات التالية للتحقق والضبط:

1. لاحظ شكل النتوء:

• توجد نتوءات صلبة وخشنة كثيرة في الأسفل: من المحتمل أن يكون السبب في عدم اكتمال القطع هو عدم وضوح الصورة (التركيز مرتفع جدًا) أو عدم كفاية الطاقة/سرعة الغالق. يجب ضبط التركيز لأسفل.
• توجد كمية صغيرة من النتوءات الناعمة سهلة التساقط في الأسفل: قد يكون السبب هو عدم وضوح التركيز (التركيز منخفض جدًا) أو عدم كفاية ضغط الغاز/وجود شوائب فيه، مما يمنع خروج المعدن المنصهر. يمكنك محاولة ضبط التركيز بدقة أكبر والتحقق من معايير الغاز.

2. معايرة واختبار التركيز:

• استخدم أداة تحديد موضع التركيز لتحديد موضع التركيز الصفري بدقة.
• في برنامج ضبط معلمات القطع، يتم عادةً ضبط قيمة ± بناءً على النقطة صفر. قم بإجراء مجموعة واحدة من اختبارات التركيز (مثلاً، من +1 إلى -3 بخطوات 0.5)، ثم اقطع الشكل نفسه، ولاحظ أي موضع يُعطي أنعم قطع وأقل نتوءات. هذا الموضع هو أفضل تركيز للمواد والسماكات والمعدات الحالية.

Oهناك عوامل رئيسية أخرى تؤثر على الأعطال (يجب مراعاتها في التنسيق)

التركيز ليس العامل الوحيد، ويجب تحسينه بالتزامن مع معايير العملية الأخرى:

الغاز المساعد:

ضغط:الضغط غير الكافي لا يستطيع إزالة الخبث بشكل فعال؛ الضغط المرتفع جداً قد يسبب اضطراباً، مما سيؤثر على الاستقرار.

نقاء:خاصةً عند قطع الفولاذ المقاوم للصدأ، من المهم استخدام النيتروجين عالي النقاء (99.99% أو أكثر). فالأكسجين المتبقي يُشكّل خبثًا مؤكسدًا ويزيد من ظهور النتوءات.

سرعة القطع:السرعة سريعة جدًا، والطاقة المدخلة غير كافية، ولا يتم قطع المادة بالكامل، مما يؤدي إلى تكوين نتوءات في الأسفل؛ السرعة بطيئة جدًا، وقد ينتج عنها تآكل مفرط، وقطع خشنة، ونتوءات أيضًا.

قوة الليزر:قوة وسرعة متناسبتان. لكن القوة ضعيفة للغاية بحيث لا يمكن اختراقها.

فوهة:تؤثر فتحة الفوهة وارتفاعها وتمركزها بشكل مباشر على حالة تدفق الهواء. ويُعد عدم التمركز سببًا شائعًا لجودة القطع غير المتساوية وظهور النتوءات.

المادة نفسها:يؤثر تركيب المادة وحالة السطح (مثل وجود الصدأ أو الزيت) أيضًا على ذلك.

يُعد موضع التركيز هو معيار الضبط الأساسي للتحكم في نتوءات القطع بالليزر.يُتيح وضع التركيز الأمثل قطعًا رأسيًا سلسًا، كما يسمح لغاز المساعدة بتفريغ المعدن المنصهر بكفاءة. عند مواجهة مشكلة النتوءات، ينبغي أولًا إجراء اختبار تركيز منهجي لتحديد أفضل تركيز، ثم ضبط المعايير الأخرى، مثل كمية الغاز وسرعة القطع، للحصول على قطع مثالي خالٍ من النتوءات.