المركبات
تتشكل المركبات من تجميع مادتين أو أكثر لهما خصائص مختلفة لتتشكل مادة جديدة (المركب) لها خصائص تفوق تلك التي تخص المادتين الأصليتين. على سبيل المثال، مواد تعزيز ألياف الكربون تكون مضمنة داخل مادة الإيبوكسي المصفوفة لتكوّن مركبًا قويًا هيكليًا خفيف الوزن. ألياف الكربون في حد ذاتها ليست بالصلابة الكافية لتستخدم كمادة هيكلية، ومادة الإيبوكسي في حد ذاتها أيضًا ليست قوية بالدرجة الكافية. أغلب المركبات يمكن معالجتها القطع بالليزروالحفر والنقش بالليزر.
أنواع المواد المركبة
أنواع معالجة المادة بالليزر
يلعب الليزر دورًا متزايدًا في معالجة المواد، من تطوير المنتجات الجديدة إلى حجم التصنيع العالي. وبالنسبة لجميع عمليات معالجات الليزر، تتفاعل طاقة شعاع الليزر مع المادة فتحولها بطريقة ما. يتم التحكم في كل عملية تحويل (أو معالجة بالليزر) من خلال تنظيم دقيق لطول الموجة والطاقة ودورة العمل ومعدل تكرار شعاع الليزر. وتشمل عمليات المعالجة بالليزر هذه ما يلي:جميع المواد لها خصائص فريدة من نوعها والتي تحدد كيف تتفاعل أشعة الليزر وبالتالي تعديل المواد. هذا صحيح سواء استخدم نظام الليزر كجهاز"قاطعة الليزر"، أو "وحدة حفر بالليزر"، أو "وحدة النقش بالليزر". أكثر عمليات معالجة المركبات انتشارًا هي:
Laser Cutting of CompositesBecause composites are comprised of two or more different materials, choosing the proper laser wavelength(s) is critical. If all components of the composite are organic, they will all absorb the energy of a CO2 laser beam. The laser beam will heat the material directly in its path, causing it to vaporize. If the laser power is sufficiently high, the laser beam will cut completely through the material leaving a clean, smooth edge. If the components of the composite are metallic, the laser cutting process can be achieved with a Fiber laser. In many cases, the components of the composite will each require a different laser wavelength. This is addressed in ULS Advantages.
Laser Engraving of Composites
The power of the CO2 laser beam can be limited so that it removes (engraves) material to a specified depth. The laser engraving process can be used to create patterns and designs in the composite surface. Laser engraving can also be used to convey information.
Laser Marking of Composites
Many composites can be laser marked using a CO2 or Fiber laser beam. A CO2 laser should be used if the surface material is mostly organic. A Fiber laser should be used if the surface material is mostly metallic. In either case, the energy of the laser beam is absorbed by the surface of the composite causing its appearance to change. This creates a visible mark, without substantial material removal. Laser marking can be used to create designs or to convey information.
Combined Process
The laser cutting, engraving, and marking processes described above can be combined without having to move or re-fixture the composite.
اعتبارات عامة يتعين مراعاتها في نظام معالجة المواد المركبة بالليزر
حجم المنصة لا بد أن تكون كبيرة بالدرجة الكافية لتسع المركبات الكبيرة الحجم التي ستخضع للمعالجة بالليزر، أو أن تكون مجهزة بإمكانات الفئة 4 واحتياطات السلامة الخاصة بمعالجة الألواح الكبيرة
الطول الموجي - شعاع ليزر ثاني أكسيد الكربون بالطول الموجي 10.6 مايكرومتر هو الخيار الأفضل إن كان المركب مكونًا من مواد عضوية في الأغلب. بينما الطول الموجي 1.06 مايكرومتر هو الخيار الأفضل إن كان المركب مكونًا من مواد معدنية في الأغلب
طاقة الليزر - يجب أن يتم اختيارها بناء على العمليات التي سيتم تنفيذها. من 25 إلى 150 وات (ليزر ثاني أكسيد الكربون) هو الاختيار الأفضل لقطع وحفر ونقش المركبات بالليزر والتي تتكون من مواد عضوية في الأغلب. ومن 40 إلى 50 وات (ألياف الليزر) هو الخيار الأفضل لقطع وحفر ونقش المركبات بالليزر والتي تتكون مواد معدنية في الأغلب
العدسات – العدسة 2.0 هي العدسة الأفضل لمعالجة المواد المركبة بالليزر
طاولة القطع – تدعم مركبات البلاستيك لقطعها بالليزر
العادم – لا بد من توفر تيار كاف للتخلص من الغازات والجسيمات الناتجة عن معالجة المركبات بالليزر بواسطة معدات الحفر والقطع والنقش
المساعدة باستخدام الهواء – توفر تيار هواء سريع بالقرب من بؤرة الليزر لتساعد في التخلص من الغازات والجسيمات الناتجة أثناء حفر وقطع ونقش المركبات بالليزر.
اعتبارات الصحة والسلامة البيئية لمعالجة المركبات بالليزر
عادة ما ينتج عن تفاعل الليزر مع المواد مخلفات غازية أو جسيمات. هذه المخلفات تحتوي على مركبات عضوية متطايرة (VOCs) ولا بد من توجيهها نحو خارج مكان العمل. وبدلاً من ذلك، يمكن معالجتها بنظام التصفية أولاً ثم توجيهها إلى بيئة خارجية.
قد تتعرض المركبات للاشتعال أثناء معالجتها بالليزر أو قد تصدر لهيبًا. لذلك لا بد أن تخضع عمليات معالجة المركبات بالليزر للمراقبة المتواصلة.
