النقش بالليزر: الدليل النهائي

"أصبح النقش بالليزر العملية الأبرز بسبب صلاحيته للحياة الطويلة. فهو يخلق بشكل فعال أنماطًا للتتبع لم تكن ممكنة للتقنيات التقليدية."

في صناعات آلات وضع العلامات بالليزر، يعد النقش بالليزر تقنية أسرع نسبيًا وأكثر فعالية لإنشاء تصميمات على أسطح المواد. يتم استخدامه لتصميم أنماط الشعار وأرقام التعريف والرموز الشريطية للأمان والاستخدام الشخصي. بالمقارنة مع تقنيات وضع العلامات التقليدية الأخرى، مثل الطباعة، و ختميوفر النقش بالليزر الدوام وإمكانية التتبع وسهولة التصنيع. من السيارات والفضاء إلى أجزاء الاستخدام الطبي، يتم تكييف العلامات بالليزر بشكل كبير لتلبية متطلبات الصناعة هذه.

في هذه المقالة، سنزودك بالمعلومات الأساسية حول النقش بالليزر وآلية عمله ومزاياه وقيوده. علاوة على ذلك، سيساعدك ذلك على فهم الفرق الواضح بين الوسم بالليزر والحفر والنقش.

ما هو النقش بالليزر؟ 

النقش بالليزر هو أسلوب عدم الاتصال لإزالة المواد. إنه يكرر الرموز الإعلامية والأنماط الجمالية على سطح المادة المستهدفة. تميل العملية إلى توليد نبضات عالية من شعاع الليزر على المنطقة المجهرية المحددة للجزء. تقوم هذه النبضات بعد ذلك بإذابة سطح المادة وتسمح لها بامتصاص نبضات الليزر. ونتيجة لذلك، وفي ثوان معدودة فقط، تتشكل علامات مضغوطة تحتوي على قيمة ومعلومات جمالية. 

عملية النقش بالليزر

يسمح النقش بالليزر للمهندسين بإنتاج أجزاء من أجل إمكانية التتبع والأمان عن طريق وضع الرموز الشريطية وأرقام التعريف والشارات عليها.

كيف يعمل؟

في هذه العملية، يتم استخدام شعاع ليزر منخفض الطاقة لتوليد موجات الليزر. في معظم الحالات، يتم استخدام ألياف الليزر أو الأشعة فوق البنفسجية لتبخير المادة. يتم تحديد نقطة محورية مكان إجراء النقش. فيما يلي شرح مختصر لعملية النقش بالليزر:

• في البداية، يتم تصميم شكل محدد مسبقًا على برنامج CAD والذي يتم بعد ذلك تحويله إلى رموز G.
• في نفس الوقت، يقوم المشغل بتنظيف لوح المواد المرغوب بأمان من أي تراكم صدأ أو غبار. يستخدمون ورق الصنفرة أو أي رذاذ لإزالة البقع وعلامات الغبار.
• يتم وضع التصميم المقصود على ورقة مادة للسماح لليزر بتركيز سطح المادة لإنشاء الأنماط المطلوبة عليها.
• يولد شعاع الليزر نبضات عالية الطاقة، عن طريق إطلاق دفعات متعددة من طاقة الليزر على فترات زمنية محددة.
• بطريقة ما، في غضون ثوانٍ قليلة، يتم إطلاق 100,000 دفعة من الطاقة من آلة الحفر بالليزر النبضية بقدرة 100 واط.
• تأكد من أن طاولة العمل مستقرة وآمنة لتثبيت المواد بإحكام.
• غالبًا ما يتم إعطاء الأولوية للحفر بالليزر لتصميمات الميزات المعقدة.

وضع العلامات والنقش والحفر بالليزر: هل هي نفسها؟

القاسم المشترك هو أن كل هذه الأشياء تستخدم لإنشاء علامات طويلة الأمد على أسطح المواد. على الرغم من أن هذه العمليات تستخدم بالتبادل، إلا أن هناك اختلافات واضحة بينهما. هيا نكتشف؛

1. النقش بالليزر

الليزر وسم

يعد وضع العلامات بالليزر مصطلحًا أوسع. تُعرف هذه العملية بعملية عدم الاتصال أو تغير اللون. بشكل عام، يتم استخدامه لعمل أنماط دائمة على أسطح المواد باستخدام شعاع الليزر المركز. على سبيل المثال؛ الرموز الشريطية والشعارات ورموز UID ورموز QR. يتم تنفيذ شعاع الليزر عادةً باستخدام أجهزة الليزر النبضية والألياف والأشعة فوق البنفسجية والمستمرة. تتضمن بعض الأنواع الشائعة من عمليات وضع العلامات بالليزر ما يلي: التلدين بالليزر، والحفر، والنقش، وترحيل الكربون، والرغوة، والتلوين.

2. النقش بالليزر

الفولاذ المقاوم للصدأ النقش بالليزر

استخدم النقش بالليزر تُعدّ هذه العملية بسيطة نسبيًا، إذ تتضمن إزالة جزء من المادة لإنشاء تجويف للتصاميم ثنائية وثلاثية الأبعاد. يُستخدم النقش بالليزر بشكل خاص للتطبيقات الشخصية، مثل الأنماط الزخرفية للمجوهرات، والأرقام التسلسلية، والشعارات. تتميز هذه العملية بمتانتها العالية، ويمكنها نقش المعادن حتى 0.020" يصل عمق النقش بالليزر إلى 500 ميكرون. وتشمل الأنواع الشائعة للنقش بالليزر: الحفر بالليزر، والنقش العميق بالليزر، والاستئصال بالليزر. ماكينات النقش بالليزر تتوفر بقدرة تتراوح من 10 إلى 100 واط.

3. النقش بالليزر

كما ذكرنا سابقًا، تعمل تقنية الحفر بالليزر على صهر سطح المادة باستخدام شعاع ليزر عالي الطاقة، وهي أسرع من الحفر بالليزر التقليدي. تُستخدم هذه التقنية بكثرة على معادن مثل الألومنيوم والنحاس والفولاذ المقاوم للصدأ والحديد. مع ذلك، تقتصر هذه العملية على عدد محدود من درجات النقش، كالأبيض والأسود والرمادي. ومن الأمثلة الشائعة على هذه التقنية: الرموز الشريطية، ورموز الاستجابة السريعة (QR)، والأرقام التسلسلية، وشعارات العلامات التجارية، والرسومات. 

ما هي فوائد النقش بالليزر؟

فيما يلي بعض فوائد النقش بالليزر؛

• يعد النقش بالليزر عملية أسرع من التقنيات التقليدية الأخرى.
• فعال للغاية في إنتاج الأجزاء بأقل قدر من تآكل الأدوات، حيث لا يوجد اتصال مادي بين المادة والليزر.
• وهو يستوعب العديد من المعادن والمواد المركبة والسيراميك، مثل الزنك والفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم المؤكسد والأكريليك والخشب والورق.
• يعتبر النقش بالليزر دقيقًا للغاية ودقيقًا للتصميمات ثنائية وثلاثية الأبعاد.
• يُعدّ هذا النظام مناسبًا للإنتاج بكميات كبيرة. كما أنه يوفر إمكانية التخصيص للتطبيقات الشخصية، مثل الهدايا والحلي والمجوهرات.
• تتطلب عملية النقش بالليزر الحد الأدنى من الطاقة للتشغيل.  

ما هي عيوب النقش بالليزر؟

يتم تحديد عيوب النقش بالليزر من خلال:

• الأجزاء المحفورة بالليزر أقل متانة، وهي عرضة للتآكل.
• لا يُناسب النقش بالليزر إلا ليزر الألياف لأنه يستخدم المعادن للنقش لإنشاء أنماط مختلفة 
• يقتصر النقش بالليزر على عدد قليل من تباينات الألوان، مثل النقش الأبيض والرمادي والأسود.

المواد المتوافقة للحفر بالليزر

يمكن للحفر بالليزر إنتاج أنماط على مجموعة واسعة من المواد. يعتمد التوافق على خصائص المواد ومتطلبات التطبيق.

المغنيسيوم

من بين المعادن الأخرى، المغنيسيوم لديه نقطة انصهار منخفضة تبلغ 1215 °F. تتميز قطع المغنيسيوم المحفورة بالليزر بخفة وزنها نسبياً. علاوة على ذلك، يتميز المغنيسيوم بانخفاض معامل انعكاسه، لذا لا تتطلب هذه القطع أي معالجات مسبقة.

قيادة

يوفر الرصاص سهولة النقش بسبب نقطة انصهاره المنخفضة البالغة 621°و. يحاكي شعاع الليزر تباينات الألوان المختلفة مثل الرمادي والأبيض والأسود. يُستخدم الرصاص في الغالب للأرقام التي يمكن تتبعها وتحديد هويتها.

الامونيوم

سبيكة أخرى سائدة للحفر بالليزر هي الألومنيوم. لها طبيعة خفيفة الوزن ونقطة انصهار منخفضة نسبيًا تبلغ 1216 °F مماثل للمغنيسيوم. درجات الألومنيوم الشائعة للحفر بالليزر هي Al 380 و6061. علاوة على ذلك، يمكن للأجزاء المحفورة بالألمنيوم أن تتحمل البيئات الكيميائية العالية والحمضية القاسية.

زنك

بالمقارنة مع المعادن المذكورة أعلاه، يتمتع الزنك بنقطة انصهار منخفضة نسبيًا 786 درجة فهرنهايت. يجد استخدامًا واسع النطاق في يموت الصب منتجات. يمكن أن ينتج النقش بالليزر تباينات عالية على الأجزاء المحفورة بالزنك مثل QR والرموز الشريطية.

بأكسيد الألومنيوم

يتميز الألمنيوم المؤكسد بخصائص مشابهة للألمنيوم المؤكسد بشكل طبيعي من حيث نقاط الانصهار. والفرق الوحيد يكمن في سمك السطح. على سبيل المثال، يحتوي الألومنيوم المؤكسد على طبقة رقيقة من 0.002 – 0.07 ملم من أكسيد الألومنيوم على سطحه الخارجي. هذه الطبقة تمنع سطحها من هجمات التآكل. لذلك، يمكن إجراء النقش على الطبقة العليا من السبائك المؤكسدة.

نحاس قابل لليزر

كما يوحي الاسم، يحتوي النحاس القابل للمعالجة بالليزر على طبقات واقية من المينا والورنيش. وهذا يتيح للنحاس امتصاص نبضات الليزر. عادةً ما يكون النحاس القابل لليزر مؤشرًا عاكسًا بشكل غير عادي بين السبائك المعدنية الأخرى. 

ستانلس ستيل

يقدم الفولاذ المقاوم للصدأ درجتين رئيسيتين للحفر بالليزر؛ 306 و316. يجب توخي الحذر عند حفر الفولاذ المقاوم للصدأ. لأنه تتم إزالة الطبقة الواقية الخارجية أثناء عملية النقش. بهذه الطريقة، يمكن أن يكون التلدين بالليزر مناسبًا تمامًا لأنماط الحفر على الفولاذ المقاوم للصدأ.

تطبيقات النقش بالليزر

تتمتع تقنية الحفر بالليزر بمجموعة واسعة من التطبيقات في مختلف الصناعات نظرًا لدقتها ومتانتها وقدرتها على إنشاء علامات دائمة. ومن التطبيقات الشائعة لها: النقش بالليزر على الفولاذ المقاوم للصدأحيث تُستخدم في الشعارات والأرقام التسلسلية وتحديد المنتجات والتصاميم الزخرفية. فيما يلي بعض التطبيقات الأكثر شيوعًا للنقش بالليزر:

الجدول: تطبيقات النقش بالليزر

خدمات القطع بالليزر في برولين

مع ذلك، يُعدّ النقش بالليزر بالغ الأهمية مقارنةً بعمليات الوسم الأخرى، إذ قد يؤدي أحيانًا إلى انكماش القطعة أو تشوّهها أو انحناءها. لذا، فهو يتطلب دقةً عاليةً ومهارةً فائقة. في برولين، يضمن فنيونا ومهندسونا تنفيذ مشروعك على أكمل وجه. 

نستخدم تقنيات متطورة وعمليات مجربة لتلبية متطلباتكم الدقيقة. يمكن لمصنعنا إنتاج قطع ذات أشكال بسيطة ومعقدة من مجموعة واسعة من المواد مع الالتزام بمعايير صارمة لمراقبة الجودة. تشمل خدماتنا الحفر و خدمة النقش بالليزر يساعد في إنشاء علامات واضحة ودائمة لمختلف التطبيقات الصناعية والمخصصة.

وبالتالي، تواصل معنا لأية استفسارات، واحصل على عرض أسعار إلزامي لمشروعك!

اقرأ أكثر:

• عملية الكسوة بالليزر: عملية شاملة

وتلخيصا

لقد أصبح وضع العلامات بالليزر تقنية قابلة للتكيف على نطاق واسع عبر مجالات التجميل والفنية في الصناعات التحويلية. يتيح الوسم بالليزر لمهندسي التصميم إنشاء أنماط معقدة على مواد مختلفة من المعادن إلى البلاستيك. علاوة على ذلك، فهو يوفر طبقة إضافية من الحماية للمواد ضد التآكل دون المساس بخصائصها الفعلية. يمكن أن ينتج النقش بالليزر أنماطًا دقيقة للغاية مع طاقة منخفضة وأقل قدر من الوقت. لقد أدى تكامل CNC إلى تطوير هذه التقنية لجلب التصميم إلى السوق، كل ذلك في أقل وقت ممكن. 

ومع ذلك، هناك بعض القيود، على سبيل المثال، القيود المفروضة على استخدام ألياف الليزر والأنسجة، ولكن سؤال خبراء OEM والمحترفين يمكن أن يسهل الطريق للحصول على حلول وضع علامات بالليزر تتسم بالكفاءة والفعالية من حيث التكلفة.

الأسئلة الشائعة

س1. هل الحفر بالليزر دائم؟

نعم، ترك النقش بالليزر علامات مع إمكانية تتبع عالية ودوام. تتميز علامات النقش بمقاومة عالية للتآكل والتمزق والمواد الكاشطة. ولذلك، فإن استخدامه شائع في الأجهزة العسكرية والطبية.

س2. ما هي العوامل التي تؤثر على اختيار عملية الوسم بالليزر؟

أثناء اختيار عملية الوسم الصحيحة، ضع هذه النقاط في الاعتبار؛ أولاً، توافق المواد، وسرعة الوسم، وعمق الوسم المطلوب.

س3. ما هي وسائل شعاع الليزر المستخدمة في آلات وضع العلامات بالليزر؟

بعض وسائل الليزر شائعة الاستخدام هي:

• الإيتريوم المخدر بالنيوديميوم
• غاز ثاني أكسيد الكربون
• الأصباغ العضوية في شكل سائل
• العقيق الألومنيوم (الصلبة)

س 4. ما هي المواد غير المتوافقة مع النقش بالليزر؟

بعض عناصر الهالوجين والمواد البلاستيكية الحرارية غير متوافقة مع النقش بالليزر. وتشمل هذه؛ كلوريد البولي فينيل، وأكسيد البريليوم، والبولي فينيل بوتيرال (PVB).

س5. هل يمكن للحفر بالليزر عمل أنماط على الزجاج؟

نعم، يمكن حفر الزجاج ونقشه بغض النظر عن شكله. أثناء العملية، تذوب نبضات الليزر، وتشوه سطح الزجاج. ثم تتفاعل الأكاسيد المعدنية المقوية، والسيليكا الموجودة في الزجاج مع الهواء لتكوين أنماط جمالية. 

س6. ما هي المواد التي يمكن حفرها بالليزر بسهولة؟

يعتمد اختيار المواد المناسبة على نقاط الانصهار ومتطلبات التطبيق. وتشمل بعض الأمثلة؛ المغنيسيوم، الألومنيوم، الزنك، الرصاص، الصلب، 

س7. هل ماكينات الليزر غالية الثمن؟

حسنًا، يعتمد ذلك على عوامل معينة، مثل نوع الليزر، والحفر المطلوب، والمواد التي سيتم إجراء النقش عليها. عادةً ما تتكلف آلة الليزر ما بين $ $ 300 500,000 ل. علاوة على ذلك، هناك خيارات يدوية وآلية أيضًا. يعد الحفر بالليزر التلقائي أكثر دقة ولكنه يأتي بتكاليف أولية عالية للمنفعة.

المصادر

مارتن إيرهاردت, بيير لورينز, كلاوس زيمر، (فبراير 2012)، تعديل السطح عن طريق النقش بالليزر باستخدام طبقة ممتصة السطح: الأغشية الصلبة الرقيقة: DOI: 10.1016/j.tsf.2012.01.014، تم الاسترجاع من بوابة البحث