لم يبدأ تطبيق تقنية القطع بليزر الألياف في الصناعة إلا منذ بضع سنوات. وقد أدركت العديد من الشركات مزاياها. ومع التطور المستمر لتقنية القطع، أصبح القطع بليزر الألياف من أكثر التقنيات تقدمًا في الصناعة. في عام ٢٠١٤، تجاوزت ليزرات الألياف ليزر ثاني أكسيد الكربون كأكبر مصدر ليزر.
تُستخدم تقنيات القطع بالبلازما واللهب والليزر في العديد من طرق القطع بالطاقة الحرارية، بينما يوفر القطع بالليزر أفضل كفاءة قطع، خاصةً لقطع السمات الدقيقة والثقوب التي تقل نسبة قطرها إلى سمكها عن 1:1. لذلك، تُعدّ تقنية القطع بالليزر أيضًا الطريقة المُفضّلة للقطع الدقيق الدقيق.
لقد حظيت تقنية القطع بالليزر الأليافي باهتمام كبير في الصناعة لأنها توفر سرعة القطع والجودة التي يمكن تحقيقها باستخدام القطع بالليزر ثاني أكسيد الكربون، كما أنها تقلل بشكل كبير من تكاليف الصيانة والتشغيل.
مزايا القطع بالليزر الليفي
توفر ليزرات الألياف للمستخدمين أدنى تكاليف التشغيل، وأفضل جودة شعاع، وأقل استهلاك للطاقة وأقل تكاليف الصيانة.
من أهم وأبرز مزايا تقنية قطع الألياف كفاءة استهلاك الطاقة. بفضل وحداتها الرقمية الكاملة ذات الحالة الصلبة وتصميمها الموحد، تتميز أنظمة قطع الألياف بالليزر بكفاءة تحويل كهروضوئي أعلى من تلك المستخدمة في قطع ليزر ثاني أكسيد الكربون. يتراوح الاستهلاك الفعلي العام لكل وحدة طاقة في نظام قطع ثاني أكسيد الكربون بين 8% و10%. أما بالنسبة لأنظمة قطع الألياف بالليزر، فيمكن للمستخدمين توقع كفاءة طاقة أعلى تتراوح بين 25% و30%. بمعنى آخر، يستهلك نظام قطع الألياف الضوئية طاقة أقل بثلاث إلى خمس مرات من نظام قطع ثاني أكسيد الكربون، مما يؤدي إلى زيادة في كفاءة الطاقة تتجاوز 86%.
تتميز ليزرات الألياف بخصائص طول موجي قصير، مما يزيد من امتصاص مادة القطع للشعاع، ويمكنها قطع مواد مثل النحاس الأصفر والنحاس الأصفر، بالإضافة إلى المواد غير الموصلة. يُنتج الشعاع الأكثر تركيزًا تركيزًا أصغر وعمق تركيز أعمق، مما يُمكّن ليزرات الألياف من قطع المواد الرقيقة بسرعة وكفاءة أعلى، وكذلك المواد متوسطة السُمك. عند قطع مواد يصل سمكها إلى 6 مم، تُعادل سرعة قطع نظام قطع ليزر الألياف بقدرة 1.5 كيلوواط سرعة قطع نظام قطع ليزر ثاني أكسيد الكربون بقدرة 3 كيلوواط. ونظرًا لانخفاض تكلفة تشغيل قطع الألياف عن تكلفة نظام القطع التقليدي بثاني أكسيد الكربون، يُمكن تفسير ذلك على أنه زيادة في الإنتاج وانخفاض في التكلفة التجارية.
هناك أيضًا مشاكل في الصيانة. تتطلب أنظمة ليزر غاز ثاني أكسيد الكربون صيانة دورية؛ وتتطلب المرايا صيانة ومعايرة، وتتطلب الرنانات صيانة دورية. من ناحية أخرى، لا تتطلب حلول القطع بليزر الألياف أي صيانة تقريبًا. تتطلب أنظمة القطع بليزر ثاني أكسيد الكربون ثاني أكسيد الكربون كغاز ليزر. ونظرًا لنقاء غاز ثاني أكسيد الكربون، يكون التجويف ملوثًا ويحتاج إلى تنظيف منتظم. بالنسبة لنظام ثاني أكسيد الكربون متعدد الكيلوواط، تبلغ تكلفة هذا 20,000 دولار أمريكي على الأقل سنويًا. بالإضافة إلى ذلك، تتطلب العديد من عمليات القطع بثاني أكسيد الكربون توربينات محورية عالية السرعة لتوصيل غاز الليزر، بينما تتطلب التوربينات صيانة وتجديدًا. وأخيرًا، بالمقارنة مع أنظمة القطع بثاني أكسيد الكربون، تتميز حلول القطع بليزر الألياف بأنها أكثر إحكامًا وأقل تأثيرًا على البيئة، مما يعني أنها تتطلب تبريدًا أقل واستهلاكًا أقل للطاقة بشكل كبير.
إن الجمع بين الصيانة الأقل وكفاءة الطاقة الأعلى يسمح لقطع الليزر بالألياف بإصدار كمية أقل من ثاني أكسيد الكربون وهو أكثر ملاءمة للبيئة من أنظمة قطع الليزر بثاني أكسيد الكربون.
تُستخدم ليزرات الألياف في مجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك اتصالات الألياف الضوئية بالليزر، وبناء السفن الصناعية، وتصنيع السيارات، ومعالجة الصفائح المعدنية، والنقش بالليزر، والأجهزة الطبية، وغيرها. ومع التطور المستمر للتكنولوجيا، لا يزال مجال تطبيقها يتوسع.
كيف تعمل آلة القطع بالليزر الليفي - مبدأ انبعاث ضوء الليزر الليفي