Why a Laser Fails to Cut Through Metal
القطع بالليزر عملية معقّدة. أثناء القطع كثيرًا ما يكون مجرى القطع (kerf) غير منتظم، أو لا يخترق المعدن من جهة إلى أخرى.
أسباب فشل القطع كثيرة. أكثرها شيوعًا هو انخفاض قدرة الليزر أو تقادم الأنبوب/المصباح، مما يجعل طاقة شعاع الليزر غير كافية ويؤدي إلى فشل قطع العيّنة.
إذا كانت سرعة القطع مرتفعة جدًا، وعدسة التركيز تالفة، وتأثير التركيز ضعيفًا، ومسار الشعاع غير صحيح، والجهد غير مستقر — كل ذلك قد يكون سبب عدم اختراق الليزر للوح كاملًا.
طبعًا توجد عوامل أخرى تمنع الحصول على قطع نظيف ونافذ: المادة نفسها، عدم كفاية ضغط غاز المساعدة، عكورة الماء في منظومة التبريد، رداءة تبديد الحرارة، وغيرها.
يجب التعامل مع مشكلات القطع بالليزر بجدّية وإيجاد حلول لها — فهذا بالغ الأهمية لرفع كفاءة الإنتاج وضمان جودة عالية للقطع بالليزر.
في ما يلي قائمة مفصّلة بستة أسباب قد تجعل القطع بالليزر لا يخترق المعدن بالكامل.
السبب 1: انخفاض قدرة الليزر
بعد فترة استخدام طويلة، تنخفض قدرة آلة قطع الألياف بالليزر (fiber laser) تدريجيًا، ما يُقلّل القدرة القطعية ويؤدي إلى عدم اختراق المعدن بالكامل.
السبب 2: تلوّث العناصر البصرية
تشمل العناصر البصرية عدسة التركيز والمرآة العاكسة وغيرها. ولأنها تعمل لفترات طويلة في ظروف صعبة، يتكوّن على سطحها ترسّب يقلّل من قدرة الليزر الفعّالة ويؤدي إلى قطع غير مكتمل.
السبب 3: ضبط بقعة الشعاع (beam spot) خارج المواصفة
تُعدّ بقعة الشعاع لآلة قطع الألياف بالليزر عاملًا مهمًا في جودة القطع. عندما لا تستوفي معايير الضبط، لا يمكن الحصول على قطع نظيف نافذ.
السبب 4: سرعة قطع مرتفعة جدًا
إذا كانت سرعة القطع مرتفعة جدًا، فسيتعذّر حتمًا اختراق المعدن من جهة إلى أخرى.
السبب 5: ضغط غاز المساعدة غير كافٍ
يُستخدم غاز المساعدة لإزالة المعدن المنصهر من منطقة القطع. وعندما يكون الضغط غير كافٍ، يصعب طرد المنصهر، مما يؤدي إلى عدم اختراق المعدن بالكامل.
السبب 6: سُمك اللوح يتجاوز نطاق القطع للجهاز
لآلات قطع الألياف بالليزر نطاق سماكة قطع محدّد. إذا تجاوز سمك اللوح النطاق الموصى به لتلك الآلة بعينها، فلن يكون أداء القطع مثاليًا، وبالتالي لن يتم اختراق المعدن.
حلول لعدم اختراق الليزر للمعدن
لمعالجة انخفاض القدرة وانخفاض التيار، استبدل أنبوب الليزر في الوقت المناسب واستخدم منظّم جهد أقوى لزيادة تيار خرج الليزر وتحسين قدرة الخرج.
اخفض سرعة القطع بشكل مناسب، ونظّف المرايا الملوّثة في الوقت المناسب وبطريقة صحيحة، واستبدل عدسات التركيز.
إذا كان مسار الشعاع غير صحيح، فاضبطه واضبط مسافة التركيز حتى يترك الليزر علامة دائرية على ورقة.
عند قطع النحاس والألمنيوم، يُفضَّل صقل السطح مسبقًا أو طلاؤه بطبقة ماصّة للضوء لحلّ مشكلة الانعكاسية العالية.
نظّف الفوّهة (cutting nozzle) من الجسيمات الغريبة بانتظام، وارفع ضغط غاز المساعدة إلى المستوى المطلوب، وغيّر الماء المقطّر في منظومة التبريد في الوقت المناسب.
صيانة آلة قطع الألياف بالليزر
استخدم مكنسة كهربائية مرة في الأسبوع لإزالة الغبار والأوساخ من داخل الآلة، ويجب إبقاء جميع خزائن الكهرباء مغلقة لحمايتها من الغبار.
تحقّق دائمًا من حزام الفولاذ في آلة الألياف وتأكّد من أنه مشدود. وإلا، فإن أي مشكلة أثناء التشغيل قد تؤدي إلى إصابات بل وحتى وفيات. يبدو حزام الفولاذ تفصيلًا صغيرًا، لكنه يتسبّب بمشكلات كبيرة عند حدوث خلل.
كل ستة أشهر، افحص استقامة مسار الشعاع وتعامد محاور آلة الألياف، وأجرِ الصيانة والضبط في الوقت المناسب عند وجود أي انحراف. وإلّا، فسيتدهور أداء القطع ويتراكم الخطأ وتتأثر جودة القطع. هذه هي المهمة الأهم.
رأس قطع الليزر ذات البعد البؤري المزدوج (dual-focal-length cutting head) قطعة تتعرّض للتآكل في آلة القطع بالليزر، وتتلف بسبب الاستخدام المطوّل.
ينبغي تنظيف الأدلّة (guideways) في آلة قطع الألياف بالليزر بانتظام من الغبار والشوائب لضمان عمل الجهاز على نحو سليم. يجب مسح العربة (carriage) بشكل متكرّر وتشحيمها بالزيت. كما يجب تنظيف وتشحيم الجريدة المسنّنة (rack) والمحرّك بانتظام، ليعمل الجهاز دون مشكلات ويقطع بدقة أكبر، فتتحسّن جودة القطع.