القطع بالليزر هو تسليط شعاع الليزر على المادة المراد قطعها، بحيث تسخن المادة وتذوب وتتبخر، ويتم استخدام الغاز عالي الضغط لنفخ المادة المنصهرة لتشكيل ثقب، ثم يتحرك الشعاع على المادة، وتشكل الثقب شقًا مستمرًا.
تقنية القطع الحراري العامة، باستثناء بعض الحالات التي يمكن أن تبدأ فيها من حافة اللوحة، تتطلب معظمها حفر ثقب صغير في اللوحة، ثم يبدأ القطع من الثقب الصغير.
مبدأ ثقب الليزر
المبدأ الأساسي لثقب الليزر هو: عندما يتم إشعاع شعاع ليزر بطاقة معينة على سطح لوحة معدنية، بالإضافة إلى انعكاس جزء، فإن الطاقة التي يمتصها المعدن تذيب المعدن لتكوين بركة من المعدن المنصهر. يزداد معدل امتصاص المعدن المنصهر بالنسبة لسطح المعدن، أي أنه يمكنه امتصاص المزيد من الطاقة لتسريع ذوبان المعدن. في هذا الوقت، يمكن التحكم بشكل صحيح في الطاقة وضغط الغاز لإزالة المعدن المنصهر في البركة المنصهرة، وتعميق البركة المنصهرة باستمرار حتى يتم اختراق المعدن.
في التطبيقات العملية، يتم تقسيم التثقيب عادة إلى طريقتين: التثقيب النبضي والتثقيب التفجيري.
ثقب النبض
مبدأ ثقب النبض هو استخدام ليزر نبضي ذو ذروة عالية ودورة عمل منخفضة لإشعاع اللوحة المراد قطعها، بحيث يتم إذابة أو تبخر كمية صغيرة من المواد، ويتم تفريغها تحت التأثير المشترك للضرب المستمر والغاز المساعد إلى القطر المثقب، وتخترق اللوحة تدريجيًا.
إن وقت تشعيع الليزر متقطع، ومتوسط الطاقة المستخدمة منخفض نسبيًا، وبالتالي فإن الحرارة التي يمتصها المادة المعالجة بالكامل صغيرة نسبيًا. كما أن الحرارة المتبقية حول الثقب لها تأثير أقل، كما أن البقايا المتبقية في موقع الثقب أقل أيضًا. كما أن الثقوب المثقوبة بهذه الطريقة تكون أكثر انتظامًا وأصغر حجمًا، ولا تؤثر بشكل أساسي على القطع الأولي.
تظهر العملية في الشكل أدناه: بعد تشعيع شعاع الليزر على قطعة العمل، يتم تسخين سطح المادة أولاً، كما هو موضح في (أ)؛ ومع اختراق التسخين تدريجيًا، فإنه يلعب دورًا في الثقب، أي (ب) ~ (ج) ~ (د)، حتى الاختراق النهائي الموضح في (هـ). لا تكتمل عملية الثقب بالكامل دفعة واحدة، ولكنها تتقدم باستمرار وتدريجيًا، وتخترق تدريجيًا، حتى الاختراق. لذلك، فإن وقت الثقب لهذه الطريقة طويل نسبيًا؛ ومع ذلك، فإن الثقب الناتج يكون أصغر ويكون له تأثير حراري أقل على المنطقة المحيطة.
ثقب التفجير
مبدأ الثقب التفجيري: يتم تسليط شعاع ليزر موجي مستمر بطاقة معينة على الجسم المراد معالجته، بحيث يمتص كمية كبيرة من الطاقة ويذوب لتشكيل حفرة، ثم يقوم الغاز المساعد بإزالة المادة المنصهرة لتشكيل حفرة لتحقيق غرض الاختراق السريع.
بسبب الإشعاع المستمر لليزر، تكون فتحة الثقب المتفجر أكبر ويكون الرش أكثر حدة، وهو ما لا يناسب القطع بمتطلبات الدقة العالية.
تظهر العملية برمتها في الشكل أعلاه: يتم ضبط التركيز فوق سطح المادة وزيادة فتحة الثقب لتسخينها بسرعة. على الرغم من أن طريقة الثقب هذه ستنتج كمية كبيرة من المعدن المنصهر وتتناثر على سطح المادة المعالجة، إلا أنها يمكن أن تقلل بشكل كبير من وقت الثقب.
تظهر التأثيرات الفعلية لطريقتي التثقيب في الشكل أدناه. في معظم الحالات، تكون جودة التثقيب النبضي أفضل من جودة التثقيب بالتفجير.
