I. مقدمة
باعتبارها تقنية معالجة حرارية غير تلامسية، كانت تقنية القطع بالليزر أداة أساسية في التصنيع الصناعي.
ويستخدم أشعة الليزر ذات كثافة الطاقة العالية لصهر المواد أو تبخيرها أو استئصالها أو إشعالها، ويعتمد على تدفق هواء عالي السرعة لتفجير المواد المنصهرة وتحقيق قطع الشغل.
ومع ذلك، فإن أي تقنية لها قيودها وعيوبها. قد يكون لآلات القطع بالليزر تأثير سيء على جسم الإنسان.
إلى جانب ذلك، من الأهمية بمكان الخوض في الآثار الجانبية والاستخدام الآمن لماكينة القطع بالليزر، مما يضمن السلامة والفعالية في المجال الصناعي.
II. أساسيات القطع بالليزر
ما هو القطع بالليزر؟
التعريف والمبادئ الأساسية
القطع بالليزر عبارة عن عملية تشعيع قطعة العمل بشعاع ليزر عالي الكثافة والطاقة، مما يجعل المادة تذوب أو تتبخر أو تتبخر أو تتبخر أو تتآكل أو تصل إلى نقطة الاشتعال بسرعة.
وفي الوقت نفسه، يتم مساعدتها بواسطة تدفق عالي السرعة بمحاذاة شعاع ضوئي لتفجير المواد المنصهرة، وبالتالي قطع قطعة العمل.
يمكن لهذه التقنية قطع أي مادة تقريبًا، بما في ذلك المعادن الرقيقة ثنائية الأبعاد وثلاثية الأبعاد.
ينطوي مبدأ العمل الأساسي للقطع بالليزر على التفاعل بين شعاع الليزر وقطعة العمل، بما في ذلك عناصر مثل مجال الطاقة والتفاعل الكيميائي الحراري وديناميكيات التدفق والديناميكا الهوائية المتغيرة.
Bنبذة تاريخية موجزة
بعد ذلك، تم تطوير تقنية القطع بالليزر بسرعة في الصين.
في عام 1976، كان ثاني أكسيد الكربون2 نجحت ماكينة القطع بالليزر التي طورها معهد تشانغتشون للبصريات والميكانيكا التابع للأكاديمية الصينية للعلوم وفرع مصنع تشانغتشون الأول لتصنيع السيارات في تشانغتشون ووحدات أخرى في قطع أجزاء غطاء سيارة "هونغ تشي" بنجاح.
والأكثر من ذلك، أصبحت ليزر الألياف هي السائدة في تطبيقات القطع، ويزداد متوسط الطاقة المركبة للسوق ككل عامًا بعد عام.
الأنواع
الأنواع الرئيسية لأشعة الليزر هي ثاني أكسيد الكربون2والألياف، Nd: YAG. إن ثاني أكسيد الكربون2 يستخدم على نطاق واسع في الصناعة بسبب كفاءته العالية وعمره الطويل، خاصة في القطع عالي السرعة.
Nd: يتم اختيار Nd: YAG من قبل المستخدمين المتميزين نظرًا لجودة شعاع الضوء المتميز وكفاءة القطع العالية.
كل ليزر له خصائصه ومجالات تطبيقه الخاصة، لذلك يجب على المستخدمين تحديد أنواع الليزر التي يمكن استخدامها وفقًا لمتطلبات التطبيق الفعلية وخصائص المواد.
تطبيقات القطع بالليزر
الصناعات التي تستفيد من القطع بالليزر
صناعة تصنيع السيارات: تم استخدام آلات القطع بالليزر على نطاق واسع في صناعة السيارات. وهي تستخدم في معالجة أبواب السيارات وأنابيب العادم والمكونات الأخرى. هذه الأجزاء ستترك بعض الحواف أو النتوءات غير المرغوب فيها، والتي سيكون من الصعب على المعالجة اليدوية أو التقليدية ضمان الدقة والكفاءة. يمكن أن يتعامل القطع بالليزر مع مناطق المواد الأصغر والضيقة، مما يقلل على ما يبدو من الحرارة وهدر المواد، ويحسن دقة وكفاءة مكونات السيارات.
صناعة الطيران والفضاء: يتم تطبيق هذه التقنية في إنتاج جسم الطائرة والأجنحة والأجزاء الرئيسية الأخرى، مما يضمن معالجة عالية الدقة للمواد وتقليل آثار الإجهاد الميكانيكي.
صناعة الإلكترونيات وأشباه الموصلات: يمكن أيضًا تطبيق تقنية القطع بالليزر على التصنيع الدقيق للإلكترونيات وأشباه الموصلات. ويمكن للقطع بالليزر أن يحقق التصنيع عالي الدقة والتفاوت الدقيق، مما يلبي احتياجات هذه الصناعات من المنتجات عالية الدقة.
صناعة الأجهزة والمعدات الطبية:: تم تصميم القطع بالليزر بشكل أساسي للقطع والتصنيع عالي الدقة في صناعة الأجهزة والمعدات الطبية. ويشمل ذلك على سبيل المثال لا الحصر الأدوات الجراحية ومعدات طب الأسنان والمعدات الطبية وما إلى ذلك.
صناعة الديكور: تُستخدم ماكينة القطع بالليزر لقطع الأنماط والرسومات المعقدة، مثل الألواح الداخلية للسيارات، وما إلى ذلك لتلبية متطلبات تطوير المنتجات المخصصة والشخصية السريعة.
المواد الشائعة المعالجة بواسطة ماكينات القطع بالليزر
يمكن لماكينات القطع بالليزر قطع أنواع مختلفة من المواد، بما في ذلك المعادن والبلاستيك والخشب وغيرها.
كما يمكنها قطع المواد اللافلزية. على سبيل المثال، تقنية القطع المستمر بالليزر مناسبة بشكل أساسي لقطع المواد غير المعدنية.
تكمن مزايا تقنية القطع بالليزر في نطاقها الواسع لمعالجة الأجسام، والتشوه الصغير، والدقة العالية، وتوفير الطاقة، والأتمتة.
بالمقارنة مع طرق القطع الأخرى، فإن القطع بالليزر يتميز بدقة ودقة قطع أعلى، ومناطق أصغر متأثرة بالحرارة، وتشوه أقل للمواد، مما يقلل من نفايات المواد والتلوث، ويقلل من تكاليف الصيانة، ويحسن سلامة التشغيل.
ثالثًا. الآثار الجانبية للصحة والسلامة
المخاطر المادية
تلف العين
أثناء معالجة آلة القطع بالليزر، بسبب التركيز العالي وأحادية اللون لليزر، قد يسبب ضررًا مباشرًا للعينين.
قد يؤدي التحديق في رأس القطع ومراقبة الشرر لفترة طويلة إلى الشعور بوخز في العينين.
والأكثر من ذلك، قد يشكل ضوء الليزر صورة من خلال التركيز على شبكية العين، مما يؤدي إلى زيادة كثافة الطاقة على الشبكية بشكل كبير، ويتسبب في تلف القرنية أو شبكية العين.
خاصة ليزر الأشعة تحت الحمراء. قد يحدث تلف فوري للعينين بسبب استجابة الجسم الوقائية لتجنب الوهج، "رد الفعل المنعكس للرمش".
تلف الجلد
إذا كانت طاقته (الطاقة) كبيرة للغاية عندما يضرب الليزر الجلد، فقد يتسبب في تلف الجلد.
يمكن إصلاح هذا التلف عن طريق إصلاح الأنسجة، على الرغم من أن الوظيفة قد تنخفض، إلا أنها لن تؤثر على الوظائف والتركيبات الكلية.
ومع ذلك، إذا تعرض الجلد للتعرض لفترات طويلة، فقد يسبب حروقاً وتندباً. يمكن أن يؤذي الليزر الجلد عن طريق الحروق الكيميائية الضوئية أو الحروق الحرارية.
يمكن لشعاع الضوء أن يخترق البشرة والأدمة وفقًا للاختلافات في الطول الموجي، مما يسبب مستويات مختلفة من الضرر. على سبيل المثال، يمكن أن يسبب الليزر فوق البنفسجي حروقاً وسرطان الجلد وتسريع شيخوخة الجلد.
مخاطر الجهاز التنفسي
قد تتسبب ماكينات القطع بالليزر في تلف الجهاز التنفسي أثناء الاستخدام، خاصةً عند معالجة المواد المعدنية الخاصة، فإن الجمع بين درجة الحرارة العالية والغازات سينتج كميات كبيرة من الغبار.
يحتوي معظم الدخان على كمية كبيرة من التركيب الكيميائي. ويمكن أن يتسبب الاستنشاق العرضي في تلف الجهاز التنفسي.
ويمكن أن يؤدي استنشاق هذه الغبار والغازات على المدى الطويل ليس فقط إلى تهيج والتهاب الغشاء المخاطي للجهاز التنفسي بل يؤدي أيضًا إلى تليف أنسجة الرئة.
وهو داء تغبر الرئة لدى عمال اللحام، والذي غالبًا ما يكون مصحوبًا بتسمم المنجنيز والتسمم بالفلور وحمى الأبخرة المعدنية.
قد يزيد التعرض الطويل الأمد لتلوث الهواء من خطر الإصابة بالتهاب الجهاز التنفسي والربو والتهاب الشعب الهوائية وسرطان الرئة، خاصةً الأطفال وكبار السن، فهم أكثر عرضة للإصابة.
الآثار الجانبية السمعية
هناك مشكلة لا يمكن إنكارها تتمثل في توليد الكثير من الضوضاء أثناء عملية تشغيل الماكينة.
لا يمكن أن تؤثر الضوضاء على السمع فحسب، بل يمكن أن يكون لها تأثير سيء على بيئة العمل. وتظهر الدراسة أن التعرض طويل الأمد للضوضاء العالية يترك تأثيرات عميقة على سمع الناس وصحتهم.
وبصفة عامة، بمجرد أن يتجاوز مستوى الضجيج 85-90 ديسيبل سيؤدي ذلك إلى تلف القوقعة. عندما يرتفع مستوى الصوت إلى 100 ديسيبل فإن التعرض الطويل الأمد سيؤدي إلى فقدان السمع بشكل لا يمكن علاجه.
رابعاً. الآثار البيئية والميكانيكية
المخاوف المتعلقة بجودة الهواء
هناك الكثير من الغبار والأبخرة أثناء عملية القطع بالليزر. قد يشتمل هذا الغبار على مواد سامة، مثل المعادن الثقيلة والمركبات العضوية.
سوف يلوث الغبار الهواء المحيط والماء إذا لم يتم التحكم في الانبعاثات بشكل فعال. وبالإضافة إلى ذلك، فإن الدخان والغازات الضارة المتولدة من القطع بالليزر تكون على شكل هواء، وتتدفق في الورشة، وسوف تهدد صحة العمال إذا لم يتم التحكم فيها بشكل فعال.
نفايات المواد والكفاءة
يمثل هدر المواد مشكلة لا يمكن إنكارها أثناء عملية القطع بالليزر. ففي القطع التقليدي، تهدر كمية كبيرة من المواد بسبب فجوة القطع الكبيرة والمسافة الطويلة.
ومع ذلك، يمكن لتقنية القطع بالليزر أن تقلل بشكل فعال من إهدار المواد عن طريق تحسين ترتيب الأجزاء واستخدام أدوات مثل Fabricaide.
استهلاك الطاقة
الأجزاء الرئيسية المستهلكة للطاقة في ماكينة القطع بالليزر هي مضيف أداة الماكينة، ومبرد المياه، وجهاز إزالة الغبار، وما إلى ذلك.
V. المخاطر التشغيلية
أعطال المعدات
لا يعود إلى الأصل عند تشغيله. قطع الدائرة ليس دائرياً. يظهر "خطأ في تجاوز بيانات الحد الأقصى" على شاشة اللوحة. تسرّب أنبوب الضغط العالي لأنبوب الليزر واشتعل.
الصيانة الاحترازية
تعد الصيانة الاحترازية وسيلة مهمة لمنع حدوث أعطال في المعدات، بما في ذلك الفحص والصيانة والإصلاح المنتظمين والمساعدة في تشغيل المعدات بشكل طبيعي.
يتطلب تنفيذ الصيانة الوقائية تخطيطًا وجدولة دقيقين، بما في ذلك جدولة خطة الصيانة، وفحص المعدات بانتظام، وصيانة المعدات وإصلاحها.
إلى جانب ذلك، من الأهمية بمكان أيضًا تسجيل تقرير فحص المعدات وصيانتها، بحيث يمكن تتبع حالات تشغيل المعدات وإدارتها.
فحص السلامة
بصرف النظر عن الصيانة الاحترازية، لا غنى أيضًا عن الفحص الدوري للسلامة. وهذا يشمل فحص نظام الكهرباء، والنظام الهيدروليكي لماكينة القطع بالليزر، والتأكد من أن جميع التوصيلات مستقرة وموثوق بها، مع عدم وجود أجزاء مفكوكة أو تالفة.
وفي الوقت نفسه، يجب اتخاذ التدابير الاحترازية الكافية لفحص المعدات، مثل الحواجز لمنع تطاير شرارات القطع، وما إلى ذلك.
مخاطر الحرائق
على الرغم من أن استخدامات ماكينة القطع بالليزر ليزر منخفض المخاطر، يمكن أن يتسبب أيضًا في نشوب حريق بسبب الأوساخ والحطام.
بمجرد حدوث الحريق، يجب أخذ القياسات: إذا كان الحريق صغيراً، يمكن إخماد الحريق بواسطة طفاية حريق.
قبل البدء بإخماد الحريق، يجب قطع التيار الكهربائي قبل البدء بإخماد الحريق. إذا كان الحريق كبيراً، اطلب المساعدة من خلال أقرب صفارة إنذار، وانتقل بسرعة إلى أقرب مخرج، وأبلغ الآخرين وساعدهم على الإخلاء في الطريق.
عدم استخدام المصعد، وإغلاق الباب المؤدي إلى منطقة الحريق وما حولها للسيطرة على الحريق والدخان، وعدم قفل الباب.
خطأ المشغل والتدريب
قد يتسبب التشغيل غير السليم للمشغل في وقوع حوادث. لذا فإن التحديث التكنولوجي المنتظم والدورات التدريبية ضرورية، مما يساعد العمال على التكيف بشكل أفضل مع بيئة العمل ومنع مخاطر السلامة بشكل فعال.
سادسًا. تخفيف الآثار الجانبية
معدات وبروتوكولات السلامة
معدات السلامة أمر بالغ الأهمية، بما في ذلك نظارات الليزر الواقية وأقنعة العين الواقية والملابس الواقية وما إلى ذلك، والتي يمكن أن تحمي عينيك وجلدك ويديك بشكل فعال من أشعة الليزر والمواد المتناثرة.
كما يجب التقيد بإجراءات السلامة المحددة، مثل حظر التدخين في منطقة التقطيع، خاصةً بالقرب من أسطوانة الأكسجين.
إلى جانب ذلك، يجب استخدام العديد من طفايات الحريق ومستويات معدات السلامة الأخرى. من الضروري أيضًا اختيار آلة مورد حسن السمعة، والتأكد من أنها تتناسب مع لوائح إدارة الأغذية والعقاقير.
التدريب والتوعية
إن توفير مصادر تعليم السلامة المستمر أمر ذو أهمية حيوية. قد يشمل ذلك على سبيل المثال لا الحصر التدريب النظري، وإجراءات تشغيل السلامة، وتقنيات التشغيل والاحتياطات اللازمة، ومعرفة السلامة والصيانة، وحماية العين.
التطورات التكنولوجية
لقد حققت تكنولوجيا القطع بالليزر تقدمًا واضحًا خلال السنوات الماضية، وخاصة تطوير تكنولوجيا القطع بالليزر الليفي فائق الطاقة العالية، والتي يمكنها تحقيق قطع سريع وعالي الجودة للصفائح السميكة بسرعة وجودة عالية، واستخدام الهواء كغاز مساعد للقطع.
وفي الوقت نفسه، فإن استخدام ماكينة القطع بالليزر المسطح يجلب أيضًا آثارًا جانبية إيجابية تتمثل في تقليل النفايات وتحسين معدل استخدام المواد المتبقية.
إلى جانب ذلك، يتم تطبيق القطع بالليزر في الشق الجراحي غير الدموي والجراحة طفيفة التوغل، والتي يمكن أن تقلل من مخاطر الجراحة، ولكن أيضًا تحسن كفاءة الجراحة.
مع التطور السريع للتكنولوجيا، ستتطور ماكينات القطع بالليزر تدريجياً إلى توجهات آلية وذكية.
سابعاً. الخاتمة
على الرغم من أن ماكينة القطع بالليزر يزن الكثير في تحسين كفاءة الإنتاج، لا يمكن إنكار أنه يسبب أضرارًا محتملة لجسم الإنسان.
ولذلك، من الأهمية بمكان تعزيز الوعي بالسلامة واتخاذ تدابير حماية فعالة والأخذ بالابتكارات التكنولوجية باستمرار.
من خلال هذه المساعي يمكننا تقليل تأثير القطع بالليزر على جسم الإنسان، وتعزيز التطور الصحي لتكنولوجيا القطع بالليزر.
أداة ماكينة ADH هي شركة متخصصة في إنتاج ماكينات القطع بالليزر، ونحن على استعداد لتقديم المساعدة لك، يمكنك تصفح موقعنا الرسمي أو طلب المساعدة من بائعنا المحترف.
