3 أخطاء يجب تجنبها عند قطع المعادن بالليزر
في العملية المعقدة لقطع المعادن بالليزر، قد تحدث مجموعة متنوعة من المشاكل التي تؤثر على جودة المنتج وأدائه إذا لم تكن حريصًا. والأخطاء الثلاثة التالية هي ما يجب على الممارسين توخي الحذر منها ومحاولة تجنبها أثناء التشغيل.
المشكلة 1 - تجاهل الانحرافات في قياس الأجزاء
أثناء مرحلة تصميم القِطع، يقع العديد من المهندسين في خطأ تصميم القِطع للتشغيل الآلي باستخدام الحاسب الآلي. يجب أن يكون واضحًا أن ماكينات القطع بالليزر تختلف اختلافًا جوهريًا عن ماكينات التحكم الرقمي CNC، ويجب مراعاة خصائص التفاوت المسموح به للأجزاء المقطوعة بواسطة ماكينات القطع بالليزر.
تتمثل الصعوبة الأولى التي يواجهها المهندسون في تباعد شعاع الليزر بعد خروجه من رأس الليزر. هذه الخاصية الفيزيائية لها تأثير مباشر وكبير على عرض القطع. وعلى وجه التحديد، سيكون الجانب السفلي من الجزء المقطوع أعرض من الجانب العلوي. بالنسبة للأجزاء التي تتطلب أبعادًا دقيقة ومتسقة على كلا الجانبين، فإن هذا الاختلاف يمثل بلا شك مشكلة كبيرة.
خذ لوحة مبيت المعدات الإلكترونية الشائعة كمثال. قد تكون حافتها مدببة قليلاً بعد القطع بالليزر. في عملية التركيب اللاحقة، ستسبب هذه الحافة المدببة الطفيفة فجوة طفيفة حول حافة اللوحة. لا تؤثر هذه الفجوة على التسطيح وجماليات مظهر المنتج فحسب، بل قد تتسبب أيضًا في تسرب الشوائب مثل بخار الماء والغبار في بعض سيناريوهات التطبيق مع متطلبات صارمة بشأن الختم، مما يؤثر على التشغيل العادي وعمر الخدمة للمكونات الداخلية للمعدات.
وبالإضافة إلى ذلك، فإن اتساع عرض القطع السفلي للأجزاء الناجم عن تباعد شعاع الليزر سيسبب أيضًا مشكلة في تجميع الأجزاء. عندما يلزم تركيب عدة أجزاء متقاربة مع بعضها البعض، سيقل التوافق بين الأجزاء إلى حد كبير بسبب عدم اتساق عرض القطع السفلي، مما يجعل من الصعب تحقيق الالتحام الدقيق، وفي الحالات الشديدة، قد يتسبب ذلك في فشل تجميع المنتج بالكامل. ولذلك، عند تصميم الأجزاء المترابطة، يجب على المهندسين دمج عامل تباعد شعاع الليزر في أفكار التصميم، وحجز نطاق تفاوت معقول من خلال الحساب الدقيق والمحاكاة لضمان إمكانية تجميع الأجزاء بسلاسة بعد القطع.
كما أن التغيير في عرض الشعاع يجعل تصميم الأجزاء المتشابكة أمرًا صعبًا. في الإنتاج الفعلي، قد يكون أحد الجزأين اللذين يتناسبان نظريًا بشكل مثالي أكبر قليلاً والآخر أصغر قليلاً بسبب تفاوت التفاوت المسموح به في القطع بالليزر. وبمجرد أن يتجاوز هذا الانحراف في الأبعاد حد التفاوت المسموح به، لن تتمكن الأجزاء التي كان من الممكن أن تكون متشابكة بإحكام من تحقيق التوافق المتوقع، مما يؤثر على سلامة ووظيفة هيكل المنتج بأكمله.
المشكلة 2 - الفشل في التعامل بفعالية مع التشويه
يعد الالتواء تحديًا صعبًا آخر يواجهه المهندسون عند استخدام آلات القطع بالليزر لتصنيع أجزاء الصفائح المعدنية. عندما يعمل شعاع الليزر على المعدن للقطع، يمتص المعدن بسرعة طاقة الليزر ويحولها إلى طاقة حرارية، مما يؤدي بدوره إلى ارتفاع حرارة المعدن. ومع ارتفاع درجة الحرارة، يتمدد المعدن.
ولكن المشكلة هي أن عملية تمدد المعدن ليست موحدة. فمن ناحية، المواد المعدنية المختلفة لها معاملات تمدد حراري مختلفة. على سبيل المثال، تتمتع سبائك الألومنيوم والفولاذ المقاوم للصدأ بدرجات تمدد مختلفة تمامًا تحت نفس التغير في درجة الحرارة؛ ومن ناحية أخرى، فإن عملية تصنيع المادة، مثل اتجاه الدرفلة والهيكل التنظيمي الداخلي وعوامل أخرى، ستؤثر أيضًا على توحيد تمدد المعدن عند تسخينه. إن التأثير المشترك لهذه العوامل مجتمعة يجعل من المحتمل جدًا أن ينحني المعدن ويتشوه أثناء عملية التمدد الحراري، وهو ما نسميه بالالتواء.
ستجلب ظاهرة الالتواء هذه العديد من المشاكل العملية للمهندسين. فبالنسبة للأجزاء المصممة في الأصل ليتم تجميعها معًا بدقة، بمجرد حدوث الاعوجاج، سينحرف شكل الأجزاء وحجمها عن توقعات التصميم، مما يجعل من الصعب عليها أن تتناسب تمامًا أثناء التجميع. وهذا لن يؤدي فقط إلى إطالة وقت التجميع وزيادة تكاليف العمالة، ولكن في الحالات الشديدة، سيؤدي ذلك إلى إلغاء الأجزاء، مما يؤدي إلى إهدار الموارد وزيادة تكاليف الإنتاج.
من من منظور الميكانيكا الإنشائية، سيؤدي الاعوجاج أيضًا إلى مخاطر خفية خطيرة على المكونات الإنشائية. عندما يلتوي المكوّن الإنشائي، سيصبح توزيع الإجهاد الداخلي غير متساوٍ، وستتدمر قدرته الأصلية على حمل الأحمال بالتساوي. عند تعرضه لأحمال خارجية، من المرجح أن ينتج عن الجزء الملتوي تركيز إجهاد، مما يقلل من القوة الكلية وقدرة تحمل الأحمال للمكون. في بعض سيناريوهات التطبيقات ذات المتطلبات العالية للغاية للقوة الهيكلية، مثل صناعة الطيران وتصنيع السيارات وغيرها من المجالات، قد يتسبب تشوه التواء المكونات في وقوع حوادث خطيرة تتعلق بالسلامة.
لذلك، يجب على المهندسين توخي الحذر الشديد عند استخدام آلات القطع بالليزر لتصنيع مكونات الصفائح المعدنية. في مرحلة اختيار المواد، يمكنك التفكير في استخدام المواد المعدنية ذات معامل التمدد الحراري الأصغر والأداء الأكثر استقرارًا، مثل بعض المواد المصنوعة من السبائك الخاصة. في مرحلة التصميم، يجب زيادة التكرار في الهيكل بشكل مناسب، ويجب تعديل شكل الأجزاء وتخطيطها بشكل معقول لتقليل خطر الالتواء الناجم عن التشوه الحراري. في الوقت نفسه، فيما يتعلق بإعداد معلمات العملية، من خلال تحسين المعلمات مثل طاقة الليزر وسرعة القطع وطريقة التبريد، يمكن تقليل التسخين غير المتساوي للمعدن أثناء عملية القطع إلى أدنى حد ممكن. إذا لزم الأمر، يمكن النظر في استخدام ألواح معدنية أكثر سمكًا، لأن الألواح الأكثر سمكًا تتمتع بمقاومة أفضل للتشوه الحراري إلى حد ما، أو يمكن تقليل تعقيد التصميم، ويمكن تقليل استخدام الأشكال المعقدة والهياكل رقيقة الجدران، وبالتالي تقليل احتمالية حدوث التواء.
المشكلة 3 - المعالجة غير السليمة للقطع بالليزر
القطع بالليزر هو ظاهرة ناتجة عن تباعد شعاع الليزر أثناء عملية قطع المواد. ونظراً للخصائص المتباينة لشعاع الليزر، فمن المحتم أن يكون عرض القطع للسطح السفلي للمكون أوسع من السطح العلوي. وهذه بلا شك مشكلة رئيسية للمكونات التي تتطلب تناسقًا صارمًا في الأبعاد على كلا الجانبين. ومع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن درجة تأثير القطع بالليزر ترتبط ارتباطًا وثيقًا بسُمك المكوّن. وعمومًا، لن يصبح القطع بالليزر مشكلة لا يمكن تجاهلها إلا عند قطع المكونات الأكثر سُمكًا.
خذ لوحة الإسكان الميكانيكية الشائعة كمثال. عندما تكون اللوحة مقطوعة بالليزر بمادة معدنية بسماكة أكبر من 3 مم، فإن حافة السطح السفلي للوحة ستكون أضيق بكثير من السطح العلوي. عندما يتم وضع مثل هذه اللوحة على سطح مستوٍ، فإن تضييق الحافة السفلية سيظهر بوضوح الفجوة بين السطحين. لا تؤثر هذه الفجوة على تسطيح مظهر المنتج فحسب، بل قد تتسبب أيضًا في فشل الختم في بعض المنتجات ذات المتطلبات الصارمة بشأن الختم والعزل المائي، مما يقلل بشكل كبير من الأداء الوقائي للمنتج.
على الرغم من أن ظاهرة القطع بالليزر لا يمكن تجنبها تمامًا في ظل الظروف التقنية الحالية، إلا أنه يمكننا تقليل تأثيرها السلبي من خلال التصميم المعقول وترتيب العملية. في مرحلة تصميم المنتج، يتم تخطيط جانب القطع بذكاء داخل التصميم بحيث لا يؤثر على المظهر والأداء الرئيسي للمنتج. على سبيل المثال، عند قطع اللوحة بالليزر، يتم وضع السطح السفلي للسطح المقطوع بذكاء داخل الغلاف، ويستخدم السطح العلوي كسطح مرئي للمنتج. وبهذه الطريقة، حتى إذا كان هناك اختلاف في الحجم على السطح السفلي بسبب القطع بالليزر، فلن يكون له تأثير كبير على المظهر والاستخدام الفعلي للمنتج. في الوقت نفسه، في عملية التجميع اللاحقة، من خلال تسلسل التجميع المعقول ووسائل العملية المعقولة، يمكن إضعاف تأثير القطع بالليزر على الأداء العام للمنتج لضمان أن جودة المنتج تلبي متطلبات التصميم.
Arabic 
English 
French 
Turkish 
Spanish 
Portuguese 
Czech 
Polish 
German 
Korean 
Japanese 
Greek 
Ukrainian 
Indonesian 
Italian 
Finnish 
Dutch 
Swedish 
Romanian