النقش بالليزر

النقش بالليزر

أبرز النقاط

• يزيل النقش المادة، فيبلغ عمقًا أكبر من الحفر وأكبر بكثير من الوسم السطحي.
• ليزر CO2 عند 10.6 µm هو الأداة الرئيسية للبوليمرات، التي تمتص الأشعة تحت الحمراء بقوة.
• تقلل النبضات القصيرة انتشار الحرارة، فتعطي حوافّ أنظف وتفاصيل أدق.
• اختيار الطول الموجي خاص بكل مادة، وخطؤه يسبب تلفًا لا عمقًا.

النقش بالليزر

يزيل النقش بالليزر المادة لتكوين تجويف ذي عمق قابل للقياس، بخلاف الوسم الذي يغيّر لون السطح دون إزالة مادة. وعلى البلاستيك يرفع الشعاع البوليمر فوق عتبة تبخره فتغادر المادة على هيئة بخار وجسيمات مقذوفة، مكوّنةً تجويفًا يتراوح عمقه عادةً بين 0.05 و0.5 mm بحسب عدد التمريرات والإعدادات.

العمق هو ما يعرّف هذه العملية، وهو أيضًا ما يجعلها أبطأ وأشد حرارة وأكثر متطلبات للشفط من الوسم السطحي.

مقارنة بين النقش والحفر والوسم

تحقيق العمق دون إحداث تلف

ينتج العمق على البوليمرات من التمريرات المتكررة لا من القدرة الخام. فدفع تمريرة واحدة بقوة أكبر يودع الحرارة أسرع مما تتبدد، والنتيجة انصهار وتغير لون وإجهاد داخلي وحافة مستديرة من المادة المتصلبة ثانيةً عند حافة التجويف. أما التمريرات الخفيفة المتعددة مع تبريد كافٍ بينها فتعطي جدارًا أنظف وتحكمًا أفضل في الأبعاد.

النقاط التي تحدد النجاح:

• إعادة ترسّب المصهور. بخلاف المعادن، تنصهر اللدائن الحرارية قبل أن تتبخر. وقد تتصلب المادة المزاحة ثانيةً عند الحافة على هيئة نتوء بارز، قد يلزم تصميم القطعة بما يتفاداه أو إزالته.
• المنطقة المتأثرة بالحرارة. تسبب الحرارة التراكمية ضبابية وتشققات دقيقة وإجهادًا متبقيًا حول التجويف — وهو مصدر قلق للمتانة في الأجزاء الحاملة للأحمال أو المعرّضة لإجهاد بيئي.
• استراتيجية التهشير. التهشير المتقاطع بين التمريرات وتدوير زاوية التهشير ينتجان قاعًا أكثر استواءً مما ينتجه المسح المتكرر بالاتجاه نفسه.
• سلوك الحشوات والمواد المالئة. في الراتنجات المدعّمة بالزجاج يتبخر البوليمر ولا يتبخر الزجاج، فتبقى ألياف مكشوفة على السطح — وقد عولج ذلك في حل مشكلة بروز الألياف الزجاجية.

السلامة والانبعاثات

ينتج النقش نواتج تحلل أكثر بكثير من الوسم السطحي، وتحدد كيمياء البوليمر مدى خطورتها. يجب ألا يُعالج PVC بالليزر — فهو يطلق كلوريد الهيدروجين المسبب للتآكل للمشغّل والعدسات وهيكل الآلة. وتطلق البوليمرات الفلورية مثل PTFE نواتج تحلل خطرة عند التحلل الحراري. وحتى البوليمرات الحميدة تنتج جسيمات وأبخرة عضوية بكميات كبيرة.

يُعدّ توفير تهوية شفط موضعية كافية مع ترشيح مناسب شرطًا لا خيارًا، إلى جانب ضوابط مخاطر الشعاع المتوقعة في تركيبات الفئة 4 وفق ANSI Z136.1 وإشراف مسؤول سلامة الليزر المعيَّن.

متى يكون النقش هو الخيار الصحيح

حدّدوا النقش حيث يجب أن يصمد الوسم أمام الاحتكاك أو التعرض للمواد الكيميائية أو العمر الطويل؛ وحيث تلزم خاصية ملموسة أو بطريقة برايل؛ وحيث تُنتج تجاويف القوالب والأدوات كي يظهر المعلم على كل قطعة مقولبة؛ أو حيث يكون العمق نفسه وظيفيًا. وحيثما يقتصر المطلوب على رمز دائم مقروء عالي التباين، فالوسم السطحي أسرع وألطف على المادة وهو عادةً الإجابة الهندسية الأفضل.

استراتيجية المعاملات لتحقيق العمق

يُبنى العمق على البوليمرات تدريجيًا ولا يُدفع دفعًا. فالمعاملات تتفاعل فيما بينها، وترتيب ضبطها أهم من قيمها نفسها:

استكشاف مشكلات المعالم المنقوشة وإصلاحها

تحديد معلم منقوش في المواصفات

يزيل النقش مادة إنشائية، ما يجعله قرارًا تصميميًا لا مجرد عملية وسم. ويجب أن يتضمن الرسم الذي يشترط معلمًا منقوشًا ما يلي:

• العمق مع تفاوت مسموح، لا رقمًا اسميًا. فالعمق يتغير بحسب دفعة الراتنج واللون وظروف القولبة، لذا لا يمكن فحص بند بلا تفاوت.
• سماكة الجدار المتبقية عند موضع النقش، مذكورة كحد أدنى. وهذا هو الرقم المهم للسلامة الإنشائية، وهو الأكثر إغفالًا.
• الموضع بالنسبة لمعالم الإجهاد. أبعدوا النقش عن البوابات وخطوط اللحام والأضلاع وأنصاف الأقطار حيث يتركز الإجهاد المتبقي — فالتجويف هناك يصبح موضع بدء تشقق أثناء الخدمة.
• اشتراط حالة الحافة، إذ إن بعض حافة المصهور أمر طبيعي في اللدائن الحرارية. إما السماح بها بحد أقصى معلن أو تحديد عملية ثانوية.
• طريقة القياس. فالقياس بمقياس الشكل بالمجس أو المجهر متحد البؤر أو عينة مقطوعة يعطي كل منها إجابة مختلفة على تجويف ذي قاع مستدير؛ وتسمية الطريقة هي ما يعطي التفاوت معنى.

وحيثما يقتصر المطلوب على رمز دائم مقروء، أعيدوا النظر في مدى الحاجة إلى العمق أصلًا. فالوسم السطحي أسرع ولا يزيل مادة ولا يفرض أيًا من هذه القيود.

مصطلحات ومراجع ذات صلة

• حلول الوسم بالليزر للبلاستيك
• الحفر بالليزر
• استكشاف مشكلات النقش بالليزر على البلاستيك وإصلاحها
• كيفية وسم البلاستيك بالليزر

التطبيق في الإنتاج

تقدم The Sabreen Group دعمًا هندسيًا مستقلًا لتطوير عمليات النقش بالليزر والتحكم في العمق ومعالجة الانبعاثات. وسواء كنتم تحددون عملية أو تؤهلون مادة أو تعالجون مشكلة إنتاجية، يمكن لفريق خدماتنا الهندسية مساعدتكم. اتصلوا بنا لمناقشة تطبيقكم.

الأسئلة الشائعة

ما هو النقش بالليزر؟

عملية إزالة مادة عالية الدقة تستخدم شعاعًا مركّزًا لاستئصال السطح، فتنتج علامات أو أنماطًا عميقة دائمة. وبخلاف الحفر والوسم، يزيل النقش المادة فعليًا لتكوين معلم غائر.

ما عمق النقش بالليزر؟

أعمق من الحفر الذي يؤثر في بضعة ميكرونات علوية فقط، وأعمق بكثير من الوسم الذي قد لا يتضمن إزالة أي مادة. ويتحكم في العمق الفعلي القدرة ومدة النبضة والتردد وسرعة المسح وعدد التمريرات.

أي طول موجي ليزري يناسب نقش البوليمرات؟

تُعدّ ليزرات CO2 عند 10.6 µm الأوسع استخدامًا للبوليمرات والمواد العضوية بفضل قوة امتصاصها للأشعة تحت الحمراء، ما يتيح النقش المباشر بأقل تلف حراري للمناطق المحيطة.

ما المعاملات التي تتحكم في جودة النقش؟

تحدد قدرة الليزر معدل إزالة المادة لكنها تنطوي على خطر التلف الحراري إن لم تُضبط. وتؤثر مدة النبضة والتردد في انتشار الحرارة، إذ تعطي النبضات الأقصر حوافّ أنظف وتفاصيل أدق. وتكمل سرعة المسح والتركيز المجموعة.

ما المشكلات التي يجب مراقبتها؟

الامتصاص الخاص بكل مادة يعني أن الطول الموجي الخاطئ ينقش بشكل سيئ أو يتلف القطعة. والحرارة الزائدة تسبب الانصهار أو تغير اللون أو التشققات الدقيقة. ويلزم شفط الأدخنة لأن الاستئصال ينتج نواتج ثانوية تلوّث العدسات أيضًا.

كيف يمكن زيادة العمق دون إتلاف القطعة؟

بإضافة تمريرات لا قدرة. فالتمريرات الخفيفة المتعددة مع فاصل تبريد بينها تعطي جدارًا أنظف وتحكمًا أفضل في الأبعاد وإجهادًا متبقيًا أقل بكثير من تمريرة واحدة عنيفة. وبعد نحو 0.2 mm طبّقوا إزاحة بؤرية لكل تمريرة، وإلا يفقد الشعاع تركيزه كلما تعمق التجويف ويتوقف العمق عن الزيادة.

ماذا يجب أن يتضمن بند النقش في الرسم؟

العمق مع تفاوت مسموح، والحد الأدنى لسماكة الجدار المتبقية عند ذلك الموضع، والموضع بالنسبة للبوابات وخطوط اللحام، وحالة الحافة المسموحة إذ إن بعض حافة المصهور أمر طبيعي في اللدائن الحرارية، وطريقة القياس. وسماكة الجدار المتبقية هي الرقم الأكثر إغفالًا والذي يحدد مدى قبول المعلم إنشائيًا.

لماذا يخرج قاع التجويف مضلعًا؟

لأن التمريرات المتتالية تمسح الاتجاه نفسه. وتدوير زاوية التهشير بين التمريرات، عادةً بمقدار 45 أو 90 درجة، ينتج قاعًا أكثر استواءً بشكل ملحوظ. كما يهم تباعد التهشير — فالواسع جدًا يترك نتوءات، والضيق جدًا يسخّن السطح مرتين ويجلب معه الضبابية.

---