آلة النقش بالليزر CO2 أداء قطع الاكريليك

أصبحت آلات النقش بالليزر ضرورية في الصناعات التي تحتاج إلى قطع ونقش دقيق للمواد، خاصة بالنسبة للمواد غير المعدنية مثل الأكريليك. يستخدم الأكريليك، نظرًا لوضوحه وتعدد استخداماته وسهولة قطعه نسبيًا، على نطاق واسع في مجموعة من الصناعات، بدءًا من اللافتات وحتى الفن. ومع ذلك، فإن قطع الأكريليك باستخدام آلات النقش بالليزر يأتي مع تحديات تقنية وعوامل أداء يمكن أن تختلف بشكل كبير اعتمادًا على مواصفات الماكينة ونوع الليزر وإعدادات الطاقة وطرق التبريد. ستوفر Good-Laser نظرة عميقة على العوامل الفنية التي تؤثر على أداء آلة النقش بالليزر لقطع الأكريليك.

1. أنواع الليزر وتأثيرها على قطع الأكريليك

الأنواع الأساسية من الليزر المستخدمة في قطع الأكريليك هي ليزر ثاني أكسيد الكربون وليزر الألياف. يعد ليزر ثاني أكسيد الكربون الخيار الأكثر شيوعًا لقطع ونقش الأكريليك نظرًا لطول موجته، الذي يبلغ عادةً حوالي 10.6 ميكرومتر، والذي تمتصه مواد الأكريليك بشكل كبير. تعتبر ألياف الليزر، التي تعمل عند حوالي 1.06 ميكرومتر، أقل ملاءمة لقطع الأكريليك نظرًا لأن المادة أكثر شفافية بالنسبة لهذا الطول الموجي، مما يؤدي إلى امتصاص غير فعال وضعف أداء القطع.

الخصائص الرئيسية لليزر ثاني أكسيد الكربون لقطع الأكريليك:

- امتصاص الطول الموجي: الطول الموجي 10.6 ميكرومتر من ليزر ثاني أكسيد الكربون مناسب تمامًا للامتصاص الحراري في الأكريليك، مما يعزز الذوبان الفعال والقطع السلس.

- جودة الشعاع: تتيح أشعة ليزر ثاني أكسيد الكربون عالية الجودة تحكمًا أفضل في القطع، مما يقلل من التفحم وتشوهات الحواف التي يمكن أن تحدث بسبب التأثيرات الحرارية.

- نطاقات الطاقة: بالنسبة للأكريليك السميك، يوصى باستخدام ليزر ثاني أكسيد الكربون ذو الطاقة الأعلى (60 وات إلى 150 وات) لتحقيق قطع سلس بدون تمريرات متعددة. ومع ذلك، فإن الطاقة الأعلى تعني أيضًا زيادة في مدخلات الحرارة، مما قد يؤثر على جودة الحافة.

2. إعدادات الطاقة وتأثيرها على قطع الأكريليك

تعد إعدادات طاقة الليزر أحد أهم العوامل التي تؤثر على جودة القطع في الأكريليك. تؤدي إعدادات الطاقة المنخفضة عادةً إلى بطء سرعات القطع وتتطلب تمريرات متعددة، بينما قد تؤدي الطاقة العالية بشكل مفرط إلى ذوبان الأكريليك أو تفحمه أو تشويهه. 

- طاقة منخفضة (10 وات - 30 وات): مثالية لألواح الأكريليك الرقيقة (1-2 مم) ولأغراض النقش بشكل أساسي. تقلل إعدادات الطاقة المنخفضة من خطر تغير لون الحواف أو الذوبان الزائد.

- الطاقة المتوسطة (30 وات - 60 وات): مناسبة للسمك المتوسط ​​(3-5 مم) حيث يمكن إجراء عمليات قطع بتمريرة واحدة، مما يسمح بالتوازن بين السرعة والجودة.

- طاقة عالية (60 وات فما فوق): يوصى بها لقطع صفائح الأكريليك السميكة (حتى 10 مم وما فوق). ومع ذلك، تصبح المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ) أكثر وضوحًا في هذه الإعدادات، مما يتطلب تبريدًا إضافيًا أو تعديلات في السرعة لمنع تراكم الحرارة.

بالنسبة لمعظم المشاريع، يعد إعداد الطاقة بين 50% إلى 70% من الطاقة القصوى للجهاز هو الأمثل. يمكن أن يؤدي ضبط هذا النطاق من خلال الضبط الدقيق لسرعة القطع إلى تحسين جودة القطع وتشطيب الحواف.

3. سرعة القطع وتأثيرها على جودة الحافة

ترتبط سرعة القطع ارتباطًا وثيقًا بإعدادات الطاقة ويجب تعديلها بعناية لتحقيق التوازن بين الجودة ووقت القطع. يمكن أن تؤدي السرعة العالية جدًا إلى قطع غير مكتمل أو حواف خشنة، في حين أن السرعة البطيئة جدًا قد تؤدي إلى حرق وذوبان غير مرغوب فيه.

- السرعة العالية: الأفضل لألواح الأكريليك الرقيقة والنقوش حيث لا تكون الدقة بالغة الأهمية، كما هو الحال في إنشاء أنماط أو تصميمات لا تتطلب قطعًا عميقًا.

- السرعة المتوسطة: يوصى بها لقطع الأكريليك للأغراض العامة بسمك يتراوح بين 3 مم و5 مم، حيث أنها توفر قطعًا نظيفًا مع التحكم في الضغط الحراري على المادة.

- السرعة المنخفضة: ضرورية لقطع صفائح الأكريليك السميكة، خاصة عند الحاجة إلى طاقة عالية. يتيح تقليل السرعة لليزر وقتًا كافيًا لاختراق المادة بالكامل دون إعادة ذوبان أو تزييف مفرط.

يعتمد توازن القوة والسرعة المثالي على نوع الأكريليك وسمكه. على سبيل المثال، الأكريليك المبثوق يقطع عمومًا بشكل أسرع من الأكريليك المصبوب، لكن الأكريليك المصبوب غالبًا ما ينتج جودة ومتانة أعلى للتصميمات المعقدة.

4. اعتبارات التركيز على العدسة وحجم البقعة

تحدد العدسة المستخدمة في آلة النقش بالليزر حجم البقعة، مما يؤثر بشكل مباشر على تفاصيل القطع ودقته. تعمل العدسات ذات الأطوال البؤرية الأقصر (على سبيل المثال، 1.5 بوصة) على إنشاء نقطة أصغر وأدق، مما يؤدي إلى دقة أعلى، ولكنها محدودة في عمق القطع.

- الطول البؤري 1.5 بوصة: مثالي للقطع والنقوش التفصيلية على صفائح الأكريليك الرقيقة. يوفر هذا الطول البؤري القصير دقة ممتازة ويقلل عرض الشق (عرض خط القطع)، وهو مثالي للتصميمات المعقدة.

- الطول البؤري 2.0 بوصة: يوفر التوازن بين عمق القطع والدقة. إنه متعدد الاستخدامات لكل من نقش وقطع الأكريليك متوسط ​​السُمك (3-5 مم) دون خسارة كبيرة في جودة الحافة.

- 2.5 بوصة فما فوق: مناسبة للتقطيع العميق في صفائح الأكريليك السميكة. يسمح الطول البؤري الأطول لليزر بالاختراق بشكل أعمق ولكنه يضحي ببعض الدقة بسبب حجم البقعة الأكبر.

5. أنظمة التبريد ودورها في قطع الأكريليك

الأكريليك شديد التأثر بالتشوه الحراري، لذا فإن إدارة تبديد الحرارة أمر ضروري للحفاظ على الجودة. تم تجهيز العديد من آلات النقش بالليزر بأنظمة تبريد تساعد على منع ارتفاع درجة الحرارة.

- مساعدة الهواء: يقوم نظام مساعدة الهواء بتوجيه تيار من الهواء أو الغاز إلى منطقة القطع، الأمر الذي لا يقلل الحرارة فحسب، بل يزيل الحطام أيضًا، مما يؤدي إلى قطع أكثر نظافة.

- التبريد المائي: غالبًا ما تتطلب أجهزة ليزر ثاني أكسيد الكربون عالية الطاقة تبريدًا مائيًا للحفاظ على أداء مستقر، خاصة أثناء جلسات القطع الطويلة. التبريد المناسب للمياه يمنع ارتفاع درجة الحرارة، مما قد يسبب تشقق أو تزييف الأكريليك.

- أنظمة التبريد: غالبًا ما يتم استخدام المبردات مع أشعة الليزر ذات القوة الكهربائية العالية للحفاظ على درجة الحرارة المثالية لأنبوب الليزر. تؤدي درجة حرارة الأنبوب المستقرة إلى إنتاج طاقة ثابت، مما يؤدي إلى انقطاعات موحدة.

يعد التبريد المناسب أمرًا بالغ الأهمية بشكل خاص لقطع الأكريليك السميكة، حيث يمكن أن يؤدي تراكم الحرارة إلى تدهور المادة ويؤثر سلبًا على جودة القطع وأداء الماكينة.

6. جودة القطع، وإنهاء الحواف، والتحديات الشائعة

تعد جودة الحافة المقطوعة بالليزر على الأكريليك مؤشرًا رئيسيًا للأداء. الهدف هو الحصول على حافة واضحة ومصقولة دون بقايا أو تفحم. ومع ذلك، يمكن أن تنشأ العديد من التحديات المشتركة:

- المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ): يمكن أن تؤدي إعدادات الطاقة العالية إلى منطقة أكبر بالمنطقة، مما يؤدي إلى ذوبان الحواف أو تغير طفيف في اللون. يتطلب تقليل HAZ تحسين السرعة والقوة وقد يتضمن معالجة لاحقة لوضوح الحافة.

- التشقق: إذا كانت الآلة تفتقر إلى التبريد الكافي أو إذا كانت الإعدادات غير صحيحة، فقد يتشقق الأكريليك أثناء القطع أو بعده بسبب الإجهاد المتبقي.

- تغير اللون: يمكن أن يؤدي ارتفاع درجة الحرارة إلى تغير اللون أو ظهور حرق على طول خط القطع. يمكن أن يؤدي استخدام المساعدة الجوية وضبط الطاقة إلى تخفيف هذه المشكلة.

خاتمة

تعد آلات النقش بالليزر، خاصة تلك التي تستخدم ليزر ثاني أكسيد الكربون، أدوات ممتازة لقطع الأكريليك، ولكن تحقيق الأداء الأمثل يتطلب فهم العديد من العوامل الفنية وإدارتها. بدءًا من اختيار إعدادات الطاقة والسرعة المناسبة وحتى اختيار الطول البؤري المناسب وتنفيذ حلول التبريد الفعالة، يؤثر كل متغير على جودة القطع النهائي. ومن خلال معايرة هذه العوامل بعناية، يمكن للمستخدمين ضمان قطع الأكريليك بجودة عالية ودقيقة، مما يتيح مجموعة من التطبيقات بدءًا من الفنون الجميلة وحتى المكونات الصناعية.