الزجاج المقطوع بالليزر: كل ما تحتاج لمعرفته حول [2024]
عندما يفكر معظم الناس في الزجاج، فإنهم يتخيلونه كمادة هشة - شيء يمكن أن ينكسر بسهولة إذا تعرض للكثير من القوة أو الحرارة.
ولهذا السبب، قد يكون من المفاجئ معرفة أن الزجاجيمكن في الواقع قطعها باستخدام الليزر.
من خلال عملية تُعرف باسم الاستئصال بالليزر، يمكن لأشعة الليزر عالية الطاقة إزالة أو "قطع" الأشكال من الزجاج بدقة دون التسبب في تشققات أو كسور.
جدول المحتويات:
1. هل يمكنك قص الزجاج بالليزر؟
يعمل الاستئصال بالليزر عن طريق توجيه شعاع ليزر شديد التركيز على سطح الزجاج.
تعمل الحرارة الشديدة المنبعثة من الليزر على تبخير كمية ضئيلة من مادة الزجاج.
من خلال تحريك شعاع الليزر وفقًا لنمط مبرمج، يمكن قطع الأشكال والتصاميم المعقدة بدقة مذهلة، تصل أحيانًا إلى دقة بضعة أجزاء من الألف من البوصة.
بخلاف طرق القطع الميكانيكية التي تعتمد على التلامس المادي، تسمح أشعة الليزر بالقطع بدون تلامس مما ينتج عنه حواف نظيفة للغاية دون تشقق أو إجهاد للمادة.
على الرغم من أن فكرة "قطع" الزجاج بالليزر قد تبدو غير بديهية، إلا أنها ممكنة لأن الليزر يسمح بتسخين وإزالة المواد بدقة وتحكم فائقين.
طالما يتم القطع تدريجياً على مراحل صغيرة، فإن الزجاج قادر على تبديد الحرارة بسرعة كافية بحيث لا يتشقق أو ينفجر بسبب الصدمة الحرارية.
وهذا يجعل القطع بالليزر عملية مثالية للزجاج، مما يسمح بإنتاج أنماط معقدة يصعب أو يستحيل إنتاجها باستخدام طرق القطع التقليدية.
2. ما هي أنواع الزجاج التي يمكن قطعها بالليزر؟
لا يمكن قطع جميع أنواع الزجاج بالليزر بنفس الكفاءة. فالزجاج الأمثل للقطع بالليزر يجب أن يتمتع بخصائص حرارية وبصرية محددة.
تتضمن بعض أنواع الزجاج الأكثر شيوعًا وملاءمة للقطع بالليزر ما يلي:
1. الزجاج الملدن:الزجاج المصقول أو الزجاج المسطح العادي الذي لم يخضع لأي معالجة حرارية إضافية. يتميز بسهولة القطع والنقش، ولكنه أكثر عرضة للتشقق نتيجة الإجهاد الحراري.
2. الزجاج المقسى:زجاج معالج حرارياً لزيادة قوته ومقاومته للكسر. يتميز بتحمل حراري أعلى، لكن تكلفته أعلى.
3. زجاج منخفض الحديد:زجاج ذو محتوى حديدي منخفض ينقل ضوء الليزر بكفاءة أكبر ويقطع مع تأثيرات حرارية متبقية أقل.
4. الزجاج البصري:زجاج متخصص مصمم لنقل الضوء بدرجة عالية مع توهين منخفض، ويستخدم في تطبيقات البصريات الدقيقة.
5. زجاج السيليكا المنصهر:نوع من زجاج الكوارتز عالي النقاء للغاية يمكنه تحمل طاقة الليزر العالية والقطع/النقش بدقة وتفاصيل لا مثيل لها.
بشكل عام، يتم قطع الزجاج ذي المحتوى المنخفض من الحديد بجودة وكفاءة أعلى لأنه يمتص طاقة ليزر أقل.
تتطلب الزجاجات السميكة التي يزيد سمكها عن 3 مم ليزرات أكثر قوة. ويحدد تركيب الزجاج وطريقة معالجته مدى ملاءمته للقطع بالليزر.
3. ما نوع الليزر الذي يمكنه قطع الزجاج؟
توجد عدة أنواع من الليزر الصناعي المناسب لقطع الزجاج، ويعتمد الاختيار الأمثل على عوامل مثل سمك المادة وسرعة القطع ومتطلبات الدقة:
1. ليزر ثاني أكسيد الكربون:الليزر الأساسي لقطع مواد متنوعة، بما في ذلك الزجاج. يُنتج شعاعًا بالأشعة تحت الحمراء تمتصه معظم المواد جيدًا. يمكنه قطعحتى 30 مممن الزجاج ولكن بسرعات أبطأ.
2. ليزرات الألياف:تُوفر ليزرات الحالة الصلبة الحديثة سرعات قطع أسرع من ليزرات ثاني أكسيد الكربون. وتُنتج أشعة تحت حمراء قريبة يمتصها الزجاج بكفاءة. وتُستخدم عادةً في القطع.حتى 15 ممزجاج.
3. أشعة الليزر الخضراء:ليزرات الحالة الصلبة التي تُصدر ضوءًا أخضر مرئيًا يمتصه الزجاج جيدًا دون تسخين المناطق المحيطة. تُستخدم لـنقش عالي الدقةمن الزجاج الرقيق.
4. ليزرات الأشعة فوق البنفسجية:يمكن لأشعة الليزر الإكسيمرية التي تبعث ضوءًا فوق بنفسجيًا أن تحققأعلى دقة في القطععلى الزجاج الرقيق نظرًا لقلة المناطق المتأثرة بالحرارة. ومع ذلك، يتطلب ذلك بصريات أكثر تعقيدًا.
5. ليزرات البيكو ثانية:ليزرات نبضية فائقة السرعة تقطع عن طريق الاستئصال بنبضات فردية لا تتجاوز مدتها جزءًا من تريليون من الثانية. يمكنها قطعأنماط معقدة للغايةفي كأس معلا توجد تقريبًا أي مخاطر للحرارة أو التشققات.
يعتمد اختيار الليزر المناسب على عوامل مثل سمك الزجاج والخصائص الحرارية/البصرية، بالإضافة إلى سرعة القطع المطلوبة والدقة وجودة الحواف.
ومع ذلك، باستخدام الإعداد المناسب لليزر، يمكن قطع أي نوع من المواد الزجاجية تقريبًا إلى أنماط جميلة ومعقدة.
4. مزايا قطع الزجاج بالليزر
هناك العديد من المزايا الرئيسية التي تأتي مع استخدام تقنية القطع بالليزر للزجاج:
1. الدقة والتفاصيل:تسمح أشعة الليزر بـقطع دقيق على مستوى الميكرونتتميز تقنية القطع بالليزر بقدرتها على إنتاج أنماط معقدة وأشكال دقيقة يصعب أو يستحيل تنفيذها باستخدام طرق أخرى. وهذا ما يجعلها مثالية للشعارات والأعمال الفنية الدقيقة وتطبيقات البصريات الدقيقة.
2. ممنوع الاتصال الجسدي:بما أن الليزر يقطع عن طريق الاستئصال بدلاً من القوى الميكانيكية، فلا يوجد أي تلامس أو إجهاد على الزجاج أثناء القطع.يقلل من احتمالية التشقق أو التكسرحتى مع المواد الزجاجية الهشة أو الرقيقة.
3. تنظيف الحواف:تعمل عملية القطع بالليزر على تبخير الزجاج بشكل نظيف للغاية، مما ينتج عنه حواف غالباً ما تكون ذات ملمس زجاجي أو مصقولة كالمرآة.بدون أي أضرار ميكانيكية أو حطام.
4. المرونة:يمكن برمجة أنظمة الليزر بسهولة لقطع مجموعة واسعة من الأشكال والأنماط من خلال ملفات التصميم الرقمية. كما يمكن إجراء التغييرات بسرعة وكفاءة من خلال البرامج.دون تغيير الأدوات المادية.
5. السرعة:على الرغم من أنها ليست بنفس سرعة القطع الميكانيكي في التطبيقات واسعة النطاق، إلا أن سرعات القطع بالليزر تستمر في الازدياد معتقنيات الليزر الحديثة.أنماط معقدة كانت تستغرق ساعاتيمكن الآن قطعها في دقائق.
6. عدم تآكل الأدوات:بما أن الليزر يعمل من خلال التركيز البصري بدلاً من التلامس الميكانيكي، فلا يوجد تآكل أو كسر للأداة، ولا حاجة إلىاستبدال حواف القطع بشكل متكرركما هو الحال مع العمليات الميكانيكية.
7. توافق المواد:تتوافق أنظمة الليزر المُهيأة بشكل صحيح مع عمليات القطعأي نوع من الزجاج تقريباً، بدءًا من زجاج الصودا والجير العادي وصولًا إلى السيليكا المنصهرة المتخصصة، مع نتائجيقتصر الأمر فقط على الخصائص البصرية والحرارية للمادة.
5. عيوب قطع الزجاج بالليزر
بالطبع، لا تخلو تقنية القطع بالليزر للزجاج من بعض العيوب:
1. ارتفاع تكاليف رأس المال:على الرغم من أن تكاليف تشغيل الليزر قد تكون متواضعة، إلا أن الاستثمار الأولي لنظام قطع ليزر صناعي كامل مناسب للزجاجقد يكون ذلك جوهريًامما يحد من إمكانية الوصول للمتاجر الصغيرة أو أعمال النماذج الأولية.
2. قيود الإنتاجية:القطع بالليزرأبطأ بشكل عامأفضل من القطع الميكانيكي للقطع بالجملة، وقطع ألواح الزجاج السميكة. قد لا تكون معدلات الإنتاج مناسبة لتطبيقات التصنيع بكميات كبيرة.
3. المواد الاستهلاكية:تتطلب أجهزة الليزرالاستبدال الدوريتتضمن عمليات القطع بالليزر بمساعدة الليزر تكاليف الغاز، بالإضافة إلى المكونات البصرية التي قد تتلف بمرور الوقت نتيجة التعرض للعوامل الجوية.
4. توافق المواد:على الرغم من أن الليزر قادر على قطع العديد من تركيبات الزجاج، إلا أن تلك التي تحتوي علىقد يؤدي ارتفاع معدل الامتصاص إلى احتراق أو تغير اللونبدلاً من القطع النظيف بسبب تأثيرات الحرارة المتبقية في المنطقة المتأثرة بالحرارة.
5. احتياطات السلامة:يلزم تطبيق بروتوكولات سلامة صارمة وخلايا قطع ليزر مغلقة.للوقاية من تلف العين والجلدمن ضوء الليزر عالي الطاقة وحطام الزجاج.التهوية المناسبة ضرورية أيضاًلإزالة الأبخرة الضارة.
6. متطلبات المهارات:فنيون مؤهلون حاصلون على تدريب في مجال السلامة من الليزرمطلوبلتشغيل أنظمة الليزر. المحاذاة البصرية الصحيحة وتحسين معلمات العمليةيجب أيضًا القيام بذلك بانتظام.
باختصار، في حين أن القطع بالليزر يتيح إمكانيات جديدة للزجاج، إلا أن مزاياه تأتي على حساب ارتفاع تكلفة الاستثمار في المعدات وتعقيد التشغيل مقارنة بطرق القطع التقليدية.
من المهم دراسة احتياجات التطبيق بعناية.
٦. الأسئلة الشائعة حول قطع الزجاج بالليزر
1. ما نوع الزجاج الذي ينتج أفضل النتائج للقطع بالليزر؟
تركيبات زجاجية منخفضة الحديدتُنتج هذه المواد عادةً أنظف القطع والحواف عند القطع بالليزر. كما يتميز زجاج السيليكا المنصهر بأداء ممتاز بفضل نقائه العالي وخصائصه المميزة في نقل الضوء.
بشكل عام، الزجاج ذو المحتوى المنخفض من الحديد يقطع بكفاءة أكبر لأنه يمتص طاقة ليزر أقل.
2. هل يمكن قطع الزجاج المقسى بالليزر؟
نعميمكن قطع الزجاج المقسى بالليزر، لكن ذلك يتطلب أنظمة ليزر أكثر تطوراً وتحسيناً للعملية. تزيد عملية التقسية من مقاومة الزجاج للصدمات الحرارية، مما يجعله أكثر تحملاً للحرارة الموضعية الناتجة عن القطع بالليزر.
عادة ما تكون هناك حاجة إلى ليزرات ذات طاقة أعلى وسرعات قطع أبطأ.
3. ما هو الحد الأدنى للسمك الذي يمكنني قطعه بالليزر؟
تستطيع معظم أنظمة الليزر الصناعية المستخدمة في صناعة الزجاج قطع سماكات الركائز بكفاءة عالية.وصولاً إلى 1-2 مموذلك بحسب تركيبة المادة ونوع/قوة الليزر. معليزرات متخصصة ذات نبضات قصيرةتقطيع الزجاج إلى سماكة0.1 مم ممكن.
يعتمد الحد الأدنى للسمك القابل للقطع في النهاية على احتياجات التطبيق وقدرات الليزر.
4. ما مدى دقة القطع بالليزر للزجاج؟
مع إعداد الليزر والبصريات المناسبة، يمكن الحصول على دقة عالية.2-5 أجزاء من الألف من البوصةيمكن تحقيق ذلك بشكل روتيني عند القطع/النقش بالليزر على الزجاج.
دقة أعلى تصل إلىجزء من ألف من البوصةأو الأفضل من ذلك ممكن باستخدامأنظمة الليزر النبضي فائق السرعةتعتمد الدقة بشكل كبير على عوامل مثل طول موجة الليزر وجودة الشعاع.
5. هل حافة القطع في الزجاج المقطوع بالليزر آمنة؟
نعم، الحافة المقطوعة للزجاج المُستأصل بالليزر هيآمن بشكل عاملأنها حافة متبخرة وليست حافة متشققة أو متضررة.
ومع ذلك، وكما هو الحال مع أي عملية قطع زجاج، يجب مراعاة احتياطات المناولة المناسبة، خاصة عند التعامل مع الزجاج المقسى أو المعالج حرارياً.قد تشكل مخاطر في حال تعرضها للتلف بعد القطع.
6. هل من الصعب تصميم أنماط لقطع الزجاج بالليزر؟
Noيُعد تصميم الأنماط للقطع بالليزر أمراً بسيطاً للغاية. تستخدم معظم برامج القطع بالليزر تنسيقات ملفات الصور أو المتجهات القياسية التي يمكن إنشاؤها باستخدام أدوات التصميم الشائعة.
ثم يقوم البرنامج بمعالجة هذه الملفات لإنشاء مسارات القطع مع تنفيذ أي عملية تعشيش/ترتيب ضرورية للأجزاء على مادة الصفيحة.
لا نرضى بالنتائج المتواضعة، ولا ينبغي لك أن ترضى بها أيضاً.
▶ نبذة عنا - ميموورك ليزر
ارتقِ بإنتاجك مع أبرز مميزاتنا
شركة Mimowork هي شركة تصنيع ليزر موجهة نحو النتائج، مقرها في شنغهاي ودونغقوان بالصين، وتجلب خبرة تشغيلية عميقة تمتد لعشرين عامًا لإنتاج أنظمة الليزر وتقديم حلول معالجة وإنتاج شاملة للشركات الصغيرة والمتوسطة في مجموعة واسعة من الصناعات.
إن خبرتنا الغنية في حلول الليزر لمعالجة المواد المعدنية وغير المعدنية متجذرة بعمق في مجالات الإعلان العالمي، والسيارات والطيران، والأدوات المعدنية، وتطبيقات التسامي الحراري، وصناعة الأقمشة والمنسوجات.
بدلاً من تقديم حل غير مؤكد يتطلب الشراء من مصنعين غير مؤهلين، تتحكم MimoWork في كل جزء من سلسلة الإنتاج للتأكد من أن منتجاتنا تتمتع بأداء ممتاز باستمرار.
تلتزم شركة ميموورك بتطوير وتحسين تقنيات إنتاج الليزر، وقد طورت عشرات التقنيات الليزرية المتقدمة لتعزيز قدرة عملائها الإنتاجية ورفع كفاءتها. وبفضل حصولنا على العديد من براءات اختراع تقنيات الليزر، نولي اهتمامًا بالغًا لجودة وسلامة أنظمة آلات الليزر لضمان إنتاج متسق وموثوق. وقد حصلت آلات الليزر على شهادات الجودة من CE و FDA.
استلهم المزيد من الأفكار من قناتنا على يوتيوب
نحن نتقدم بخطى متسارعة في مسار الابتكار السريع
تاريخ النشر: 14 فبراير 2024