الزجاج المقطوع بالليزر: كل ما تحتاج إلى معرفته عن [2024]
عندما يفكر معظم الناس في الزجاج، فإنهم يتخيلونه مادة حساسة - أي شيء يمكن أن ينكسر بسهولة إذا تعرض لقدر كبير من القوة أو الحرارة.
ولهذا السبب، قد يكون من المفاجئ معرفة أن الزجاجيمكن في الواقع قطعها باستخدام الليزر.
من خلال عملية تعرف باسم الاستئصال بالليزر، يمكن لليزر عالي الطاقة إزالة أو "قطع" الأشكال من الزجاج بدقة دون التسبب في حدوث شقوق أو كسور.
جدول المحتويات:
1. هل يمكنك قطع الزجاج بالليزر؟
تعمل عملية الاستئصال بالليزر عن طريق توجيه شعاع ليزر شديد التركيز على سطح الزجاج.
تؤدي الحرارة الشديدة الصادرة عن الليزر إلى تبخير كمية صغيرة من مادة الزجاج.
من خلال تحريك شعاع الليزر وفقًا لنمط مبرمج، يمكن قطع الأشكال والتصاميم المعقدة بدقة مذهلة، وأحيانًا تصل الدقة إلى بضعة آلاف من البوصة فقط.
على عكس طرق القطع الميكانيكية التي تعتمد على الاتصال المادي، تسمح أشعة الليزر بالقطع بدون تلامس مما ينتج حواف نظيفة للغاية دون تقطيع أو إجهاد للمادة.
رغم أن فكرة "قطع" الزجاج بالليزر قد تبدو غير بديهية، إلا أنها ممكنة لأن الليزر يسمح بتسخين وإزالة المواد بشكل دقيق للغاية ومتحكم فيه.
طالما تم إجراء القطع تدريجيًا بزيادات صغيرة، يكون الزجاج قادرًا على تبديد الحرارة بسرعة كافية بحيث لا يتشقق أو ينفجر بسبب الصدمة الحرارية.
وهذا يجعل عملية القطع بالليزر عملية مثالية للزجاج، حيث تسمح بإنتاج أنماط معقدة كان من الصعب أو المستحيل إنتاجها باستخدام طرق القطع التقليدية.
2. ما هو الزجاج الذي يمكن قطعه بالليزر؟
لا تتطابق جميع أنواع الزجاج في جودة القطع بالليزر. يجب أن يتمتع الزجاج الأمثل للقطع بالليزر بخصائص حرارية وبصرية معينة.
تتضمن بعض أكثر أنواع الزجاج شيوعًا وملاءمة للقطع بالليزر ما يلي:
1. الزجاج المُلدَّن:زجاج عائم عادي أو زجاج مصفح لم يخضع لأي معالجة حرارية إضافية. يتميز بسهولة القطع والنقش، ولكنه أكثر عرضة للتشقق نتيجة الإجهاد الحراري.
2. الزجاج المقسّى:زجاج مُعالَج حراريًا لزيادة قوته ومقاومته للكسر. يتميز بتحمل حراري أعلى، لكن تكلفته أعلى.
3. الزجاج منخفض الحديد:زجاج يحتوي على نسبة منخفضة من الحديد ينقل ضوء الليزر بكفاءة أكبر ويقطع مع تأثيرات حرارية متبقية أقل.
4. الزجاج البصري:زجاج خاص مصمم لنقل الضوء بدرجة عالية مع توهين منخفض، ويستخدم في تطبيقات البصريات الدقيقة.
5. زجاج السيليكا المنصهر:شكل عالي النقاء للغاية من زجاج الكوارتز الذي يمكنه تحمل طاقة الليزر العالية والقطع/الحفر بدقة وتفاصيل لا مثيل لها.
بشكل عام، يتم قطع الزجاج الذي يحتوي على نسبة أقل من الحديد بجودة وكفاءة أعلى لأنه يمتص طاقة الليزر أقل.
تتطلب الزجاجات ذات السُمك الذي يزيد عن 3 مم أيضًا ليزرات أقوى. يُحدد تركيب الزجاج ومعالجته مدى ملاءمته للقطع بالليزر.
3. ما هو الليزر الذي يمكنه قطع الزجاج؟
هناك عدة أنواع من الليزر الصناعي المناسب لقطع الزجاج، حيث يعتمد الاختيار الأمثل على عوامل مثل سمك المادة وسرعة القطع ومتطلبات الدقة:
1. ليزر ثاني أكسيد الكربون:الليزر الأمثل لقطع مختلف المواد، بما في ذلك الزجاج. يُنتج شعاعًا من الأشعة تحت الحمراء يمتصه معظم المواد جيدًا. يمكنه قطعحتى 30 ملممن الزجاج ولكن بسرعات أبطأ.
2. ليزر الألياف:ليزرات الحالة الصلبة الحديثة توفر سرعات قطع أعلى من ثاني أكسيد الكربون. تُنتج أشعة تحت حمراء قريبة يمتصها الزجاج بكفاءة. تُستخدم عادةً في القطع.حتى 15 ملمزجاج.
3. الليزر الأخضر:ليزرات الحالة الصلبة تُصدر ضوءًا أخضر مرئيًا يمتصه الزجاج جيدًا دون تسخين المناطق المحيطة. تُستخدم لـنقش عالي الدقةمن الزجاج الرقيق.
4. ليزر الأشعة فوق البنفسجية:يمكن لليزر الإكسيمر الذي ينبعث منه ضوء فوق بنفسجي تحقيقأعلى دقة قطععلى زجاج رقيق نظرًا لقلة المناطق المتأثرة بالحرارة. ومع ذلك، يتطلب الأمر بصريات أكثر تعقيدًا.
5. ليزر بيكو ثانية:ليزرات نبضية فائقة السرعة تقطع عن طريق الاستئصال بنبضات فردية لا يتجاوز طولها تريليون من الثانية. يمكنها القطعأنماط معقدة للغايةفي الزجاج معلا يوجد تقريبًا أي مخاطر للحرارة أو التشقق.
يعتمد اختيار الليزر المناسب على عوامل مثل سمك الزجاج والخصائص الحرارية/البصرية، بالإضافة إلى سرعة القطع المطلوبة والدقة وجودة الحافة.
ومع ذلك، باستخدام إعداد الليزر المناسب، 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:الليزر يسمح بـقطع دقيق على مستوى الميكرونمن أنماط وأشكال معقدة يصعب أو يستحيل تنفيذها بالطرق الأخرى. هذا يجعل القطع بالليزر مثاليًا للشعارات والأعمال الفنية الدقيقة وتطبيقات البصريات الدقيقة.
2. عدم الاتصال الجسدي:نظرًا لأن الليزر يقطع من خلال الاستئصال بدلاً من القوى الميكانيكية، فلا يوجد أي تلامس أو ضغط على الزجاج أثناء القطع.يقلل من فرص التشقق أو التقطيعحتى مع المواد الزجاجية الهشة أو الحساسة.
3. تنظيف الحواف:تعمل عملية القطع بالليزر على تبخير الزجاج بشكل نظيف للغاية، مما ينتج عنه حواف تشبه الزجاج أو ذات لمسة نهائية تشبه المرآةبدون أي ضرر ميكانيكي 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.بدون تبديل الأدوات المادية.
5. السرعة:على الرغم من أنها ليست سريعة مثل القطع الميكانيكي للتطبيقات السائبة، إلا أن سرعات القطع بالليزر تستمر في الزيادة معتقنيات الليزر الأحدث.أنماط معقدة كانت تستغرق ساعات في السابقيمكن الآن قطعها في دقائق.
6. لا تآكل للأداة:نظرًا لأن الليزر يعمل من خلال التركيز البصري بدلاً من الاتصال الميكانيكي، فلا يوجد تآكل للأداة أو كسر أو حاجة إلىالاستبدال المتكرر لحواف القطعكما هو الحال مع العمليات الميكانيكية.
7. توافق المواد:أنظمة الليزر المُهيأة بشكل صحيح متوافقة مع القطعأي نوع من الزجاج تقريبًامن زجاج الصودا الجيري الشائع إلى السيليكا المنصهرة المتخصصة، مع النتائجيقتصر فقط على الخصائص البصرية والحرارية للمادة.
5. عيوب قطع الزجاج بالليزر
وبطبيعة الحال، فإن تقنية القطع بالليزر للزجاج ليست خالية من بعض العيوب:
1. تكاليف رأس المال المرتفعة:في حين أن تكاليف تشغيل الليزر يمكن أن تكون متواضعة، فإن الاستثمار الأولي لنظام القطع بالليزر الصناعي الكامل المناسب للزجاجيمكن أن تكون كبيرة، مما يحد من إمكانية الوصول للمحلات التجارية الصغيرة أو أعمال النماذج الأولية.
2. حدود الإنتاجية:القطع بالليزر هوأبطأ بشكل عاممن القطع الميكانيكي لقطع كميات كبيرة من ألواح الزجاج السميكة. قد لا تكون معدلات الإنتاج مناسبة لتطبيقات التصنيع بكميات كبيرة.
3. المواد الاستهلاكية:تتطلب الليزرالاستبدال الدوريمن المكونات البصرية التي قد تتدهور بمرور الوقت نتيجة التعرض. كما أن تكاليف الغاز مُرتبطة بعمليات القطع بالليزر المُساعد.
4. توافق المواد:في حين أن أشعة الليزر قادرة على قطع العديد من تركيبات الزجاج، فإن تلك التي تحتوي علىقد يؤدي الامتصاص العالي إلى الاحتراق أو تغير اللونبدلاً من قطعها بشكل نظيف بسبب تأثيرات الحرارة المتبقية في المنطقة المتأثرة بالحرارة.
5. احتياطات السلامة:مطلوب بروتوكولات سلامة صارمة وخلايا قطع بالليزر مغلقةلمنع تلف العين والجلدمن ضوء الليزر عالي الطاقة وحطام الزجاج.التهوية الجيدة ضرورية أيضًالإزالة الأبخرة الضارة.
6. متطلبات المهارة:فنيون مؤهلون حاصلون على تدريب في مجال سلامة الليزرمطلوبةلتشغيل أنظمة الليزر. المحاذاة البصرية الصحيحة وتحسين معاملات العمليةويجب أيضًا أن يتم إجراؤها بانتظام.
لذا، باختصار، في حين أن القطع بالليزر يوفر إمكانيات جديدة للزجاج، فإن مزاياه تأتي على حساب الاستثمار الأعلى في المعدات وتعقيد التشغيل مقارنة بطرق القطع التقليدية.
من المهم أن نأخذ بعين الاعتبار احتياجات التطبيق.
6. الأسئلة الشائعة حول قطع الزجاج بالليزر
1. ما هو نوع الزجاج الذي يعطي أفضل النتائج للقطع بالليزر؟
تركيبات الزجاج منخفضة الحديدعادةً ما تُنتج أنظف القطع والحواف عند القطع بالليزر. كما يتميز زجاج السيليكا المنصهر بأداء ممتاز بفضل نقائه العالي وخصائصه البصرية.
بشكل عام، يتم قطع الزجاج الذي يحتوي على نسبة أقل من الحديد بكفاءة أكبر لأنه يمتص طاقة الليزر بشكل أقل.
2. هل يمكن قطع الزجاج المقسّى بالليزر؟
نعميمكن قطع الزجاج المُقسّى بالليزر، ولكنه يتطلب أنظمة ليزر أكثر تطورًا وتحسينًا 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؟
يمكن لمعظم أنظمة الليزر الصناعية المستخدمة في الزجاج قطع سماكات الركيزة بشكل موثوقحتى 1-2 مماعتمادًا على تركيبة المادة ونوع الليزر/قوته. معليزرات النبضات القصيرة المتخصصة، قطع الزجاج رقيقًا مثل0.1 مم ممكن.
يعتمد الحد الأدنى لسمك القطع في النهاية على احتياجات التطبيق وقدرات الليزر.
4. ما مدى دقة القطع بالليزر للزجاج؟
مع الإعداد المناسب لليزر والبصريات، يتم الحصول على دقة2-5 أجزاء من الألف من البوصةيمكن تحقيق ذلك بشكل روتيني عند القطع/النقش بالليزر على الزجاج.
دقة أعلى حتىألف من البوصةأو أفضل من ذلك ممكن باستخدامأنظمة الليزر النبضي فائق السرعةتعتمد الدقة بشكل كبير على عوامل مثل طول موجة الليزر وجودة الشعاع.
5. هل حافة القطع الزجاجية المقطوعة بالليزر آمنة؟
نعم، الحافة المقطوعة للزجاج المقطوع بالليزر هيآمنة بشكل عاملأنه عبارة عن حافة متبخرة وليست حافة متشققة أو مجهدة.
ومع ذلك، كما هو الحال مع أي عملية قطع زجاج، لا بد من مراعاة احتياطات التعامل السليمة، وخاصة حول الزجاج المقسّى أو المقوى الذيلا يزال من الممكن أن يشكل مخاطر إذا تعرض للتلف بعد القطع.
6. هل من الصعب تصميم أنماط لقطع الزجاج بالليزر؟
Noتصميم الأنماط للقطع بالليزر سهلٌ للغاية. تستخدم معظم برامج القطع بالليزر تنسيقات صور أو ملفات متجهة قياسية، يمكن إنشاؤها باستخدام أدوات تصميم شائعة.
ثم يقوم البرنامج بمعالجة هذه الملفات لإنشاء مسارات القطع أثناء تنفيذ أي تعشيش/ترتيب مطلوب للأجزاء على مادة الورقة.
نحن لا نرضى بالنتائج المتواضعة، ولا ينبغي لك ذلك أيضًا
▶ نبذة عنا - MimoWork Laser
ارتقِ بإنتاجيتك مع أبرز ما نقدمه
Mimowork هي شركة مصنعة لليزر موجهة نحو النتائج، ومقرها في شنغهاي ودونغقوان بالصين، وتقدم خبرة تشغيلية عميقة لمدة 20 عامًا لإنتاج أنظمة الليزر وتقديم حلول المعالجة والإنتاج الشاملة للشركات الصغيرة والمتوسطة الحجم في مجموعة واسعة من الصناعات.
إن خبرتنا الغنية في حلول الليزر لمعالجة المواد المعدنية وغير المعدنية متجذرة بعمق في الإعلانات العالمية، وصناعة السيارات والطيران، والمنتجات المعدنية، وتطبيقات التسامي بالصبغة، والأقمشة 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 مستمر.
تلتزم شركة ميمو وورك بتطوير وتطوير إنتاج الليزر، وقد طورت عشرات التقنيات المتقدمة لتحسين قدرة عملائها الإنتاجية وزيادة كفاءتها. وبفضل حصولنا على العديد من براءات الاختراع في مجال تكنولوجيا الليزر، نركز دائمًا على جودة وسلامة أنظمة آلات الليزر لضمان إنتاج معالجة متسق وموثوق. جودة آلات الليزر حاصلة على شهادات CE وFDA.
احصل على المزيد من الأفكار من قناتنا على اليوتيوب
نحن نتسارع في المسار السريع للابتكار
وقت النشر: ١٤ فبراير ٢٠٢٤