تحليل القطع بالليزر لمواد التيتانيوم

يعد القطع بالليزر عملية شائعة الاستخدام-عالية الدقة في المعالجةمواد التيتانيوم وسبائك التيتانيوم. يتم تطبيقه على نطاق واسع في مجال الطيران، والأجهزة الطبية، والمعدات الكيميائية، وغيرها من المجالات نظرًا لوجود منطقة صغيرة متأثرة بالحرارة-وحواف قطع عالية الجودة-ومرونة قوية،

 

 

المبدأ الفني الرئيسي للقطع بالليزر هو التأثير الحراري لأشعة الليزر عالية الكثافة-الطاقة- وعملية القطع بالتبخير:

 

1.يتم توجيه ليزر عالي القوة-إلى سطح مادة التيتانيوم. يمكنه رفع درجة الحرارة المحلية على الفور إلى نقطة غليان التيتانيوم ويتسبب في تبخير المادة بسرعة وتشكيل الثقوب.

 

2. يتم رش الغاز المساعد من خلال فوهة رأس القطع. إنه ينفخ التيتانيوم المتبخر من منطقة القطع ويمنع الهواء من الخروج. لذلك فهو يمنع التيتانيوم من التفاعل مع الأكسجين عند درجات حرارة عالية ويشكل أكسيد التيتانيوم الهش.

 

3. عندما يتحرك شعاع الليزر وقطعة العمل بالنسبة لبعضهما البعض، سيتم تمديد الثقوب على طول مسار القطع، وأخيرًا تشكل سطح قطع مستمر.

 

 

 

تؤثر الخصائص الفيزيائية على صعوبة القطع وخصائص العملية:

 

1. تفاعل عالي: يتفاعل التيتانيوم بسهولة مع العناصر، مثل O وN وH عند درجات حرارة عالية. يقلل أكسيد التيتانيوم من صلابة حافة القطع وقد يتسبب في حدوث تشققات، لذلك نحتاج إلى استخدام الغاز الخامل للحماية.

 

2. الموصلية الحرارية العالية: يتمتع التيتانيوم بموصلية حرارية أقل من الفولاذ، لكنه أعلى من الفولاذ المقاوم للصدأ. أثناء القطع، يتم توصيل الحرارة بسهولة إلى المنطقة المحيطة. فهو يحتاج إلى تحكم دقيق في طاقة الليزر وسرعة القطع لتجنب المنطقة المتأثرة بالحرارة الكبيرة جدًا-.

 

3. نقاط انصهار وغليان عالية: نحتاج إلى شعاع ليزر ذو كثافة طاقة أعلى. عادة، يجب علينا اختيار ليزر الألياف والتحكم في قطر البقعة المركزة بين 0.1-0.3 مم.

 

4.مزايا جودة القطع: على عكس القطع بالبلازما والقطع بنفث الماء، تتميز مواد التيتانيوم المقطوعة بالليزر- بمقاطع عرضية سلسة - وعمودية عالية، ويمكنها تلبية متطلبات المكونات عالية الدقة - دون متابعة الطحن.

 

 

1. المعالجة المسبقة للمواد والتثبيت

قبل القطع، قم بإزالة بقع الزيت وقشور الأكسيد من سطح مادة التيتانيوم لتجنب الشوائب التي تؤثر على جودة القطع.

أثناء القطع، استخدم امتزاز الفراغ أو التركيبات الخاصة لتثبيت قطعة العمل بقوة في مكانها، وذلك لمنع التشوه الحراري من التسبب في انحرافات الأبعاد.

 

2. الاختلافات بين قطع الألواح السميكة وقطع الألواح الرقيقة

ألواح رفيعة (أقل من 3 مم): زيادة سرعة القطع، وتقليل طاقة الليزر، وتقليل المنطقة المتضررة من الحرارة-. يمكن أن تكون مناسبة لمعالجة الأجزاء الدقيقة (الزراعات الطبية).

الألواح السميكة (> 10 مم): تحتاج طاقة الليزر إلى زيادة، بالإضافة إلى وضع النبض للقطع القطاعي والمتعدد. في هذه الأثناء، نحن بحاجة إلى زيادة ضغط الغاز المساعد لضمان التفريغ الكامل للخبث.

 

 

مشاكل	الأسباب	الحلول
أكسدة وتغير لون حواف القطع	عدم كفاية النقاء/الضغط المنخفض للغاز المساعد	استخدم -أرجون عالي النقاء؛ زيادة ضغط الغاز
نتوءات على القطع	انحراف الموضع البؤري/السرعة المفرطة	معايرة نقطة التركيز؛ تقليل سرعة القطع
منطقة متأثرة بالحرارة-كبيرة جدًا	قوة ليزر عالية جدًا/سرعة بطيئة جدًا	تحسين مطابقة سرعة الطاقة-؛ استخدام الليزر النبضي
تشوه اللوحة	تركيز الحرارة/لقط غير كاف	إضافة تدابير التبريد. استخدم تركيبات متعددة النقاط-للتثبيت