جدول المحتويات:
فهم مبدأ عمل القطع بالليزر
خصائص القطع بالليزر
توسيع نطاق تطبيق القطع بالليزر
القطع بالليزر والتعليم الابتدائي والثانوي في الصين
مستقبل القطع بالليزر في الصين
على مسرح التصنيع الصناعي، تعمل تقنية القطع بالليزر مثل فنان دقيق للغاية، حيث تعمل على إعادة تشكيل فهمنا لمعالجة المواد بسحرها الفريد وإمكاناتها غير المحدودة. واليوم، دعونا نستكشف أسرار هذا "الحرفي الحديث" ونكشف سر تقنية القطع بالليزر.
1. كيف تعمل عملية القطع بالليزر:
نظرة عامة على مبدأ العمل:
القطع بالليزر تُعدّ هذه التقنية حاليًا من تقنيات القطع المتقدمة عالميًا، حيث تجمع بين جوهر البصريات والآلات والتحكم الحاسوبي وتخصصات أخرى.القطع بالليزر تستخدم الآلة شعاع ليزر عالي الكثافة لإضاءة قطعة العمل، بحيث تصل المادة بسرعة إلى حالة الذوبان أو التبخر أو الاستئصال، وذلك لتحقيق غرض المعالجة.
شرح مبدأ العمل:
يكمن جوهر هذه التقنية في شعاع ليزر صغير ومركّز. بعد تركيز شعاع الليزر عبر النظام البصري، يُمكنه تركيز الطاقة في مساحة صغيرة جدًا، مما يُسهّل تسخين المادة المُشععة بسرعة إلى درجة حرارة الانصهار أو التبخر في فترة زمنية قصيرة جدًا.
مع تحرك شعاع الليزر، تتشكل فجوات قطع دقيقة على المادة. ولتحسين تأثير القطع، تُستخدم عادةً غازات مساعدة مجتمعة للمساعدة في نفخ المادة المنصهرة وجعل عملية القطع أنظف وأكثر سلاسة.
2. خصائص القطع بالليزر:
دقة عالية: بسبب بقعة الليزر الصغيرة، وكثافة الطاقة العالية، وبالمقارنة مع القطع الميكانيكي التقليدي،القطع بالليزر لا يحتاج إلى لمس سطح المادة، ولا يُسبب إجهادًا ميكانيكيًا، وتشوهًا ضئيلًا. لذلك، يتميز اللحام المقطوع بالليزر بضيقه، والمنتج النهائي عالي الجودة، ودقة عالية.
كفاءة عالية: يتميز القطع بالليزر بسرعة قطع عالية ودرجة عالية من الأتمتة. يمكن تحقيق القطع المستمر للأنماط المعقدة من خلال البرمجة الحاسوبية، مما يُحسّن كفاءة الإنتاج بشكل كبير.
مرونة عالية: القطع بالليزر لا يقيد شكل قطعة العمل، ويتمتع بإمكانيات تشكيل وقطع غير محدودة. هذا يعني أنه سواءً كانت القطع بسيطة أو معقدة،القطع بالليزر يمكن تشكيلها وقطعها بدقة وسرعة في وقت واحد.
قدرة عالية على التكيف: يتميز القطع بالليزر بقدرة جيدة على التكيف مع مختلف أنواع المواد. فهو قادر على قطع المواد الصلبة والهشة، مثل الزجاج والسيراميك وصفائح بي سي دي المركبة وأشباه الموصلات، بالإضافة إلى المواد اللينة والمرنة، مثل البلاستيك والمطاط، وغيرها. كما أنه قادر على التعامل مع مجموعة واسعة من المواد، تغطي جميع المواد الصناعية الشائعة تقريبًا.
وبالطبع، بالإضافة إلى المزايا المذكورة أعلاه،القطع بالليزر كما أن لها بعض القيود:
(1) المعدات أكثر تكلفة.
باعتبارها معدات ثقيلة عالية القدرة،القطع بالليزر تتراوح الآلات من عشرات الآلاف إلى ملايين القطع من المعدات.
(2) هناك قيود على قطع اللوحات.
بسبب القيود المفروضة على طاقة الليزر وحجم المعدات،القطع بالليزر يمكنها فقط قطع الألواح والأنابيب ذات السُمك المتوسط والصغير، ومع زيادة سمك قطعة العمل، تنخفض سرعة القطع بشكل كبير.
3. نطاق تطبيق القطع بالليزر:
في مجال التطبيق،القطع بالليزر التكنولوجيا في كل مكان. من صناعة السيارات إلى الفضاء، ومن صناعة الإلكترونيات إلى الأجهزة الطبية، إلى الصناعات المعدنية في حياتنا اليومية، تلعب تقنية القطع بالليزر دورًا هامًا، مما يجعلها من أكثر التقنيات نضجًا في مجال معالجة الليزر.
تتمتع تقنية القطع بالليزر بمجموعة متنوعة من أشكال التطبيق، بما في ذلك القطع بالتبخير، والقطع بالذوبان، والقطع بالذوبان بمساعدة الأكسجين، والقطع بالكسور المتحكم فيها.
القطع بالتبخير: يستخدم القطع بالتبخير بشكل أساسي للمواد المعدنية الرقيقة جدًا والمواد غير المعدنية، مثل الورق والقماش والخشب والبلاستيك وما إلى ذلك، لأن هذه المواد يمكن تحويلها مباشرة إلى بخار وإزالتها تحت تأثير الليزر.
الصهر والقطع: يتم استخدام الصهر والقطع للمواد المعدنية الأكثر سمكًا، مثل الفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم وما إلى ذلك. يتم تسخين المادة إلى نقطة الانصهار بواسطة شعاع الليزر، ثم تتم إزالة المادة المنصهرة عن طريق تدفق الهواء عالي السرعة لإكمال القطع.
الصهر والقطع بمساعدة الأكسجين: يجمع القطع بالصهر بمساعدة الأكسجين بين كثافة الطاقة العالية لليزر والتفاعل الكيميائي للأكسجين لتحقيق قطع المواد بكفاءة عالية وجودة عالية.
تُسخّن المادة بالليزر حتى تصل إلى درجة حرارة الاشتعال، ثم يُرشّ عليها أكسجين عالي الضغط أو غازات نشطة أخرى. تتأكسد هذه الغازات النشطة مع المادة المعدنية المسخنة، مُولّدةً حرارة مؤكسدة عالية، مُشكّلةً بذلك شقًا في المادة.
قطع الكسر المُتحكّم به: يُعدّ قطع الكسر المُتحكّم به مناسبًا بشكل أساسي للمواد الهشة التي تتلف بسهولة بالحرارة. يتم تسخين مساحة صغيرة من المادة بسرعة باستخدام شعاع الليزر، مما يُؤدي إلى تدرج حراري كبير وتشوّه ميكانيكي خطير في المادة، مما يُؤدي إلى تشققات داخلها، ثم يتم قطعها.
4. القطع بالليزر والتعليم الابتدائي والثانوي:
اليوم،القطع بالليزر لم تعد الآلات معداتٍ يُمكن للمتخصصين الكبار التحكم بها. فالعديد من المدارس الابتدائية والمتوسطة مُجهزة بآلات قطع ليزر صغيرة ومتوسطة الحجم، كمعدات أساسية للتعليم الهندسي، والأنشطة العلمية والتكنولوجية، والتدريب المهني، وتكنولوجيا المعلومات، وغيرها من الدورات.
دراسةالقطع بالليزر لا يمكن للتكنولوجيا أن تساعد طلاب المدارس الابتدائية والمتوسطة على فهم تكنولوجيا المعالجة الرقمية الحديثة وتعلم تكنولوجيا الرسم والتصميم ثنائية وثلاثية الأبعاد فحسب، بل تساعدهم أيضًا على إتقان مهارة مهمة لتحقيق إبداعهم، مع تحسين معرفتهم العلمية بشكل كبير.
بالإضافة إلى ذلك، يمكننا أيضًا استخدامالقطع بالليزر التكنولوجيا لتحقيق تصميم الوسائل التعليمية والهياكل الميكانيكية والأعمال الثقافية والإبداعية المختلفة.
5. مستقبل القطع بالليزر:
مع تطور وتقدم العصر،القطع بالليزر وتتطور التكنولوجيا أيضًا باستمرار.
لقد أدى ظهور ليزر الألياف إلى زيادة قوةالقطع بالليزر تم تحسين الآلات، وتحسن سُمك وسرعة القطع بشكل ملحوظ. علاوةً على ذلك، مكّن تطوير تقنية القطع بالليزر متعدد المحاور من تجاوز حدود الأسطح، بل أصبح بإمكانه التحرك بحرية في الفضاء ثلاثي الأبعاد، مما أتاح إمكانيات أوسع للتصميم والتصنيع.
في المستقبل،القطع بالليزر ستستمر التكنولوجيا في التكامل العميق مع أحدث التقنيات، مثل الذكاء الاصطناعي والبيانات الضخمة، وسيتحسن مستوى الذكاء والأتمتة بشكل أكبر. يمكننا أن نتوقع ذلكالقطع بالليزر ستذهب التكنولوجيا إلى أبعد من ذلك على طريق التصنيع الدقيق، مما سيشكل فصلاً أكثر دقة وإشراقاً لحضارتنا الصناعية.