مميزات وعيوب سيراميك قطع ليزر
السيراميك عبارة عن مواد غير عضوية صلبة وهشة، ويوفر خصائص عزل حراري وكهربائي ممتازة ، وتشمل الأمثلة على السيراميك الشائع الألومينا (Al2O3) والخزف (Al2Si2O5 (OH) والزركونيا (ZrO2) والأواني الفخارية ، وكربيد السيليكون (SiC) والبلاط الخزفي ، وتعد شركة
سيراميك فينيسيا
وشركة سيراميك جلوريا من أشهر شركات السيراميك حول العالم.
قطع السيراميك باستخدام الليزر
ولا يمكن للإنتاج الحديث اليوم أن يعمل بدون تقنيات جديدة، وهذا هو الحال أيضًا عندما يتعلق الأمر بالمنتجات التي تحتاج إلى تشطيب مثل السيراميك، وتتطلب العديد من هذه الأعمال القطع، والتي تتم اليوم بتقنية الليزر الحديثة.
وتتضمن هذه التقنية قطع المادة بمساعدة شعاع ليزر يساعده عمل غاز خامل، وهذه التكنولوجيا منتشرة وضرورية اليوم لتشغيل العديد من الصناعات أبرزها
صناعة السيراميك
.
وعادةً ما يتم إجراء معالجة السيراميك باستخدام ليزر ثاني أكسيد الكربون 10.6 أو 9.3 ميكرون، وبعض السيراميك يمتص طول موجة ليزر ليفي 1.06 ميكرون، ومن الممكن أيضًا قطع السيراميك ذي الأغشية الرقيقة بالليزر باستخدام ليزر ثاني أكسيد الكربون، مما ينتج عنه حافة نظيفة مع القليل من تغير اللون.
ويتم إجراء النقش بالليزر على السيراميك باستخدام ليزر ثاني أكسيد الكربون، وينتج عن هذه العملية عمق محكم ضحل يمكن استخدامه لإنشاء أنماط معقدة وصور مفصلة.
ويمكن إجراء النقش بالليزر باستخدام ليزر ليفي 1.06 ميكرون على بعض السيراميك، مثل الألومينا وكربيد التنجستن (WC) والزركونيا ، لإنتاج علامة سطحية داكنة وموحدة.
ومع ذلك ، مثل أي تقنية أخرى، فإن تقنية قطع السيراميك بالليزر لها بعض العيوب ، لذلك سوف نخبرك ببعض مزايا وعيوب سيراميك قطع الليزر. [1]
مزايا سيراميك قطع ليزر
- تتمثل مزايا القطع بالليزر في المرونة والدقة والتكرار والسرعة والفعالية من حيث التكلفة والجودة العالية والقطع بدون تلامس وتعدد الاستخدامات وإمكانيات التشغيل الآلي.
- لا يتطلب القطع بالليزر تبادل الأدوات لكل عملية قطع منفصلة، فنفس الإعداد مناسب لقطع الكثير من الأشكال المختلفة بنفس سماكة المادة، كما أن الجروح المعقدة لا تسبب أي مشاكل.
- الدقة وهي إحدى المزايا الأساسية للقطع بالليزر عند مقارنتها بطرق القطع الحراري الأخرى.
- تتطلب الوظيفة القليل من القوى العاملة حيث أن آلات القطع بالليزر الحديثة مؤتمتة للغاية، ولا يزال مشغل الماكينة ذو الخبرة يلعب دورًا كبيرًا في الجودة النهائية، لكن سرعة القطع والحاجة القليلة للعمالة اليدوية تؤدي إلى انخفاض التكاليف مقارنة بطرق القطع الأخرى.
- باستخدام الإعداد الصحيح، لا تترك قواطع الليزر سوى نتوء صغير على السيراميك، وفي كثير من الأحيان، ليس من الضروري حتى إزالته.
- في حالة القطع بالليزر ، فقط الشعاع يتلامس مع المادة، لذلك ، لا يوجد احتكاك ميكانيكي يمكن أن يؤدي إلى تآكل الأدوات.[2]
- لا يستغرق القطع القصير الذي يتم الحصول عليه بالليزر وقتًا طويلاً وهو دقيق للغاية، ويتم تحقيق عملية القطع بأكملها بسهولة في وقت أقل مقارنة بالمقصات التقليدية.
- أثناء تقطيع السيراميك، لا يوجد اتصال مباشر بين قطعة العمل وأداة القطع ، مما يقلل من مخاطر تلوث المادة.
-
في عملية الفصل التقليدية ، عادةً ما تذوب الحرارة المتولدة أثناء عملية القطع المادة ، وفي القطع بالليزر، تكون مساحة الحرارة صغيرة جدًا، مما يقلل من احتمال تشوه المادة ويسهل
طريقة تركيب السيراميك
. - يمكن استخدام تقنية القطع بالليزر لقطع مجموعة كبيرة من السيراميك.
- يمكن استخدام واحدة أو اثنتين من آلات القطع في عمل العديد من آلات القطع الأخرى.
- يتم التحكم في عملية القطع بالليزر بسهولة عن طريق برامج الكمبيوتر، مما يجعلها دقيقة للغاية مع توفير قدر كبير من العمل.
- نظرًا لأن آلة القطع بالليزر لا تتطلب تدخلًا بشريًا، باستثناء عمليات الفحص والإصلاح، فإن تكرار الإصابات والحوادث منخفض جدًا.
- تتميز آلة القطع بالليزر بمستوى عالٍ من الكفاءة والنسخ المتماثلة للتصميم المطلوبة هي نسخ مطابقة لبعضها البعض. [3]
عيوب سيراميك قطع ليزر
على الرغم من استخدامه لإنتاج أجزاء في كل صناعة تقريبًا ، إلا أن القطع بالليزر له سلبيات، وهي الحاجة إلى الخبرة والقيود المفروضة على سمك المعدن والتكاليف والأبخرة الخطرة كلها أشياء يجب مراعاتها قبل التحول إلى القطع بالليزر، وهي كالتالي :
- الحاجة إلى الخبرة ، فكما قلنا سابقًا، لا بد من وجود مشغل متخصص من أجل تحقيق أقصى استفادة من إمكانات قاطع الليزر، ويضمن الإعداد الصحيح أن جودة القطع تصل إلى المعايير التي يتوقعها الناس من هذه التقنية.
- يمكن أن تصل أسعار آلة القطع بالليزر إلى ما يزيد عن 1،000،000 جنيه إسترليني، ويمكن أن تكون تكلفة الليزر ضعف تكلفة أجهزة القطع بالماء أو البلازما، وعلى الرغم من أن تكاليف التشغيل والكفاءة تعوضهما على المدى الطويل ، إلا أن الاستثمار الأولي لا يزال كبيرًا جدًا.
- تتمثل إحدى مزايا القطع بالليزر في ملاءمتها لقطع المواد المختلفة، وفي نفس الوقت، فإن طريقة القطع الحراري تجعل المواد تذوب، مما يؤدي إلى انبعاث الغازات والأبخرة الخطرة.[2]
- تعتمد الكفاءة واستهلاك الطاقة على نوع القسم الذي يجب تنفيذه وطبيعة الليزر، وعادةً ما يكون للقطع بالليزر استهلاك عالي للطاقة.
- يمكن أن يؤدي ضبط درجة الحرارة والمسافة بالليزر إلى احتراق بعض المواد.
- مطلوب تدخل بشري فقط في حالة الإصلاحات والتشغيل التجريبي، وأثناء هذه الإجراءات ، يتلامس العامل بشكل وثيق مع شعاع التأجير، مما قد يتسبب في حدوث حروق.[3]
عملية قطع السيراميك بالليزر
Nd-YAG و CO2 هما أكثر تقنيات تصنيع الليزر استخدامًا، وينبعث شعاع الليزر Nd-YAG بطول موجة 1.064 ميكرومتر وهو أصغر بمقدار 10 أضعاف من ليزر ثاني أكسيد الكربون ، والفرق هو قدرة امتصاص المواد عند هذه الأطوال الموجية.
على سبيل المثال ، يتم استخدام ليزر Nd-YAG على نطاق واسع لتصنيع معظم المعادن بسبب انعكاسها العالي، وعلى العكس من ذلك، يعتبر ليزر ثاني أكسيد الكربون مثالياً لمعالجة معظم المعادن غير المعدنية، بما في ذلك السيراميك ، لأنها لا تمتص ميكرونًا واحدًا.
وإلى جانب الطول الموجي، فإن معلمات الأداء الأخرى مثل خرج الطاقة ، ونقل الحرارة ، والكفاءة الحرارية ، وشكل الحزمة تؤثر أيضًا على جودة معالجة الليزرين ، كما أن سماكة المادة التي يتم تشكيلها تحدد القوة الواجب تطبيقها. [4]
عمليات التصنيع بالليزر
النقش بالليزر ؛ وتتضمن عملية الكشط بالليزر قطع سلسلة من ثقوب الليزر في السيراميك، وبمجرد الانتهاء، يتم بعد ذلك قطع العنصر من الركيزة، ويتم تطبيق هذه العملية عادةً على مكونات هندسية أكثر بساطة.
حفر وتصنيع بالليزر ؛ حيث تبدأ عملية حفر السيراميك بالليزر بتشغيل الليزر بشكل مستمر عبر المادة، وهذا أكثر دقة ولكنه يستغرق وقتًا أطول بكثير.[5]