نظرة عامة على الأجزاء الثلاثة الرئيسية لتقنية الليزر

تم إنتاج أول شعاع ليزر في العالم باستخدام لمبة فلاش لإثارة حبيبات كريستال الياقوت في عام 1960. نظرًا لمحدودية السعة الحرارية للبلورة، يمكنها فقط إنتاج شعاع نبضي قصير جدًا والتردد منخفض جدًا. على الرغم من أن ذروة طاقة النبض اللحظي يمكن أن تصل إلى 10^6 واط، إلا أنها لا تزال منخفضة الطاقة.

"الأداة" المستخدمة في المعالجة بالليزر هي نقطة الضوء المركزة. ليست هناك حاجة إلى معدات ومواد إضافية. طالما أن الليزر يمكن أن يعمل بشكل طبيعي، فيمكن معالجته بشكل مستمر لفترة طويلة. سرعة المعالجة بالليزر سريعة والتكلفة منخفضة. يتم التحكم في المعالجة بالليزر تلقائيًا بواسطة الكمبيوتر، ولا يتطلب الأمر أي تدخل بشري أثناء الإنتاج.

حاليًا، تشتمل تكنولوجيا المعالجة بالليزر على ثلاثة مجالات، وهي وضع العلامات بالليزر، والقطع بالليزر، واللحام بالليزر. لقد أدى تطور تكنولوجيا الليزر إلى تعزيز تطوير الصناعة بأكملها، فما هو وضع الأجزاء الرئيسية الثلاثة لتكنولوجيا الليزر؟

تعد تقنية الوسم بالليزر واحدة من أكبر مجالات تطبيق المعالجة بالليزر. الوسم بالليزر هو أسلوب وضع العلامات الذي يستخدم أشعة الليزر عالية الكثافة للطاقة لتشعيع قطعة العمل محليًا لتبخير أو تغيير لون المادة السطحية، وبالتالي ترك علامة دائمة. يمكن أن ينتج الوسم بالليزر أحرفًا ورموزًا وأنماطًا مختلفة، وما إلى ذلك، ويمكن أن يتراوح حجم الأحرف من ملليمتر إلى ميكرومتر، وهو ما له أهمية خاصة في مكافحة تزييف المنتجات. يشبه شعاع الليزر المركز فائق الدقة أداة يمكنها إزالة المادة السطحية للجسم نقطة بنقطة. طبيعتها المتقدمة هي أن عملية وضع العلامات هي معالجة غير متصلة، ولا تنتج قذفًا ميكانيكيًا أو ضغطًا ميكانيكيًا، لذلك لن تلحق الضرر بالمادة المعالجة؛ حجم تركيز الليزر صغير، والمنطقة المتضررة بالحرارة صغيرة، والمعالجة جيدة. ولذلك، يمكن إكمال بعض العمليات التي لا يمكن تحقيقها بالطرق التقليدية.

يتم استخدام تكنولوجيا القطع بالليزر على نطاق واسع في معالجة المواد المعدنية وغير المعدنية، والتي يمكن أن تقلل بشكل كبير من وقت المعالجة، وتقليل تكاليف المعالجة، وتحسين جودة قطعة العمل. لقد أصبح الليزر الحديث بمثابة "سيف" "قطع الحديد مثل الطين" الذي يحلم الناس بمتابعته.

يتم تحقيق القطع بالليزر من خلال تطبيق طاقة عالية الكثافة المتولدة عن طريق التركيز بالليزر. تحت سيطرة الكمبيوتر، يتم تفريغ الليزر من خلال النبضات، وبالتالي يتم إخراج ليزر نبضي عالي التردد ومتكرر يتم التحكم فيه لتشكيل شعاع بتردد معين وعرض نبض معين. يتم توجيه شعاع الليزر النبضي وانعكاسه بواسطة المسار البصري ويتم تركيزه بواسطة مجموعة عدسات التركيز. على سطح الجسم المعالج، يتم تشكيل بقعة ضوئية صغيرة ذات كثافة عالية من الطاقة. تقع النقطة البؤرية بالقرب من السطح المراد معالجته، ويتم إذابة المادة المعالجة أو تبخيرها عند درجة حرارة عالية فورية. تُحدث كل نبضة ليزر عالية الطاقة على الفور ثقبًا صغيرًا على سطح الجسم. تحت التحكم بالكمبيوتر، يقوم رأس المعالجة بالليزر والمواد المعالجة بحركة نسبية مستمرة وفقًا للرسومات المرسومة مسبقًا، بحيث تتم معالجة الكائن إلى الشكل الذي تريده. عند القطع، يتم إخراج تيار من الهواء متحد المحور مع الشعاع من رأس القطع لنفخ المادة المنصهرة أو المتبخرة من أسفل الشق. الطاقة الإضافية المطلوبة؛ كما يعمل تدفق الهواء أيضًا على تبريد سطح القطع، ويقلل من المنطقة المتأثرة بالحرارة ويضمن عدم تلوث عدسة التركيز). بالمقارنة مع طرق معالجة الألواح التقليدية، يتميز القطع بالليزر بجودة قطع عالية (عرض قطع ضيق، منطقة صغيرة متأثرة بالحرارة، قطع سلس)، سرعة قطع عالية، مرونة عالية (يمكن قطع أي شكل حسب الرغبة)، ومجموعة واسعة من المواد وغيرها من المزايا.

يعد اللحام بالليزر أحد الجوانب المهمة لتطبيق تكنولوجيا معالجة المواد بالليزر. عملية اللحام موصلة حرارياً، أي أنه يتم تسخين سطح قطعة العمل بواسطة إشعاع الليزر، وتنتشر حرارة السطح إلى الداخل من خلال التوصيل الحراري. من خلال التحكم في عرض وطاقة نبضة الليزر، تعمل المعلمات مثل ذروة الطاقة وتكرار التكرار على جعل قطعة العمل تذوب وتشكل بركة منصهرة محددة. ونظرًا لمزاياه الفريدة، فقد تم استخدامه بنجاح في لحام الأجزاء الدقيقة والصغيرة. أدى ظهور ليزر ثاني أكسيد الكربون عالي الطاقة وليزر YAG عالي الطاقة إلى فتح مجال جديد للحام بالليزر. لقد حصل على اللحام العميق بناءً على تأثير الثقب وقد تم استخدامه على نطاق واسع في الآلات والسيارات والصلب والقطاعات الصناعية الأخرى.

يمكن لتقنية اللحام بالليزر لحام الأجزاء التي يصعب الوصول إليها، وتنفيذ اللحام لمسافات طويلة بدون تلامس، والذي يتمتع بمرونة كبيرة. أدى استخدام تكنولوجيا نقل الألياف الضوئية في تكنولوجيا الليزر YAG إلى جعل تكنولوجيا اللحام بالليزر يتم الترويج لها وتطبيقها على نطاق أوسع. شعاع الليزر من السهل تحقيق تقسيم الشعاع وفقًا للزمان والمكان، ويمكنه إجراء معالجة متزامنة متعددة الحزم ومعالجة متعددة المحطات، مما يوفر الظروف اللازمة للحام أكثر دقة.