تحليل تقنية القطع بالليزر بسبار النحاس العاري: المبادئ والمزايا وتحسين العملية

 

باعتبارها المادة الموصلة الأساسية في نظام الطاقة، يتم استخدام قضبان التوصيل النحاسية العارية على نطاق واسع في معدات نقل وتحويل الطاقة، والأجهزة الكهربائية ذات الجهد العالي والمنخفض، ولفائف المحركات. لا تتضمن متطلبات الأداء الخاصة به فقط التوصيل الممتاز والقوة الميكانيكية، ولكن أيضًا المعايير الصارمة لدقة المعالجة وجودة السطح. تواجه تقنيات المعالجة التقليدية مثل التثقيب والرسم مشكلات مثل بقايا النتوءات وتركيز الإجهاد ودورة المعالجة الطويلة، والتي يصعب تلبية متطلبات الدقة للمعدات المتطورة- للأجزاء الموصلة. توفر تقنية القطع بالليزر، بخصائصها-المعالجة غير التلامسية، حلاً مبتكرًا للمعالجة-عالية الدقة لقضبان التوصيل النحاسية العارية.

 

 

 

 

 

(ط) المبدأ الفني
يركز القطع بالليزر على شعاع ليزر ذو كثافة طاقة عالية (يمكن أن تصل كثافة الطاقة إلى أكثر من 10⁶ واط/سم²) لتسخين المادة السطحية لقضيب النحاس على الفور إلى درجة حرارة التبخر (حوالي 2567 درجة) لتشكيل فتحات تبخير صغيرة. وفي الوقت نفسه، يعمل الغاز المساعد عالي الضغط (مثل النيتروجين أو الأكسجين) المحوري مع الشعاع على نفخ بقايا المعدن المنصهر، ويتم تحقيق القطع المستمر أثناء تحرك رأس الليزر على طول المسار المحدد مسبقًا. تجمع هذه العملية بين التوصيل الحراري وتغيير مرحلة التبخير وديناميكيات تدفق الهواء لتحقيق معالجة دقيقة من مستوى المليمتر - إلى مستوى الميكرون -.

(ثانيا) خصائص العملية
-معالجة خالية من الإجهاد:-عمليات القطع غير الميكانيكية تتجنب الضغط الميكانيكي المتبقي لعمليات التثقيب والقص التقليدية، وتضمن استقرار الهيكل التنظيمي الداخلي لقضيب الناقل الكهربائي، كما أنها مناسبة بشكل خاص لمتطلبات توصيل المكونات الكهربائية الدقيقة.

جودة الحافة فائقة الدقة: يمكن أن تصل خشونة الحافة المتطورة إلى Ra أقل من أو تساوي 12.5 ميكرومتر، بدون نتوءات أو تقشير أو عيوب أخرى، مما يقلل من عمليات الطحن اللاحقة، ويلبي متطلبات التعبئة والتغليف العازلة بشكل مباشر.

Complex shape adaptability: Supports arbitrary two-dimensional and three-dimensional trajectory cutting, and can process ultra-thin row materials and special-shaped structures with a width-to-thickness ratio of >10، اختراق القيود الشكلية لمعالجة القوالب التقليدية.

 

 

 

 

(1) التدابير المضادة لمعالجة المواد ذات الانعكاس العالي
يتميز النحاس بخصائص الانعكاسية العالية (معدل امتصاص الليزر بطول موجة 1 ميكرومتر<5%) and high thermal conductivity (401 W/(m・K)), which easily leads to laser energy attenuation and thermal deformation. Stable cutting is achieved through the following technical improvements:

تصميم مسار بصري مضاد-عالٍ-للانعكاس: اعتماد نظام مسار بصري مغلق بالكامل وعدسات عازلة للكهرباء متعددة-طبقات لتقليل تلف الضوء المنعكس للمكونات البصرية وضمان استقرار خرج الطاقة.

Energy modulation technology: combining pulsed laser and waveform optimization algorithm, through peak power increase (>10 كيلوواط) والتحكم في عرض النبض (10-100μs)، يخترق بسرعة عتبة انعكاس المادة ويحقق تبخيرًا فعالاً.

(ثانيا) التحكم المنسق لمعلمات العملية
مطابقة سرعة القطع: اضبط السرعة ديناميكيًا (0.5-5 م / دقيقة) وفقًا لسمك اللوحة (0.5-30 مم) لتجنب بقايا الخبث الناتجة عن السرعة العالية جدًا أو التشوه الحراري الناتج عن السرعة البطيئة جدًا.

تحسين ضغط الغاز: يتم استخدام الغاز المساعد عالي الضغط 0.5- 2MPa- لضمان تصريف الخبث في الوقت المناسب ومنع تفاعل الأكسدة (يكون سمك طبقة الأكسيد أقل من 10 ميكرومتر عند استخدام الحماية من النيتروجين).

 

 

مؤشرات الأداء	القطع بالليزر	اللكم والقص التقليدي	تصنيع الشرارة الكهربائية-
دقة الأبعاد	± 0.1 ملم	± 0.5 ملم	± 0.05 ملم
خشونة السطح	Ra أقل من أو يساوي 12.5μm	Ra أكبر من أو يساوي 25μm	Ra أقل من أو يساوي 6.3μm
معدل الاستفادة من المواد	＞95%	70%-85%	85%-90%
كفاءة المعالجة	50-200 قطعة/ساعة	10-30 قطعة/ساعة	20-50 قطعة/ساعة
القدرة على التكيف مع الأشكال المعقدة	ممتاز	فقير	جيد

 

بالمقارنة مع العمليات التقليدية، تعمل تكنولوجيا القطع بالليزر على تقليل تكاليف القالب وتقصير دورة التدقيق (من 72 ساعة إلى 4 ساعات) من خلال الإنتاج بدون قالب، مع تقليل العمليات المساعدة مثل التلدين والطحن، وتقليل تكلفة الإنتاج الإجمالية بنسبة 30%-50%. وفي المجالات الناشئة مثل محطات الجيل الخامس الأساسية ومركبات الطاقة الجديدة، تعمل قدرات المعالجة الفعالة والمرنة على تحسين مساحة التصميم المتكامل للمكونات الموصلة بشكل كبير.

 

 

(ط) النقاط الرئيسية للتحكم في العمليات
مراقبة المعلمات البيئية: الحفاظ على درجة حرارة بيئة المعالجة (20 ± 2 درجة) والرطوبة (أقل من أو تساوي 60% رطوبة نسبية) لمنع أكسدة سطح النحاس من التأثير على جودة القطع.

تكامل الاكتشاف عبر الإنترنت: مراقبة في الوقت الفعلي لانحراف مسار القطع (الدقة ±0.05 مم) من خلال نظام CCD المرئي، بالإضافة إلى خوارزمية الذكاء الاصطناعي للتعويض تلقائيًا عن خطأ الحركة.

(ثانيا) اتجاه تطور التكنولوجيا
تطبيق الليزر فائق السرعة: يمكن لتقنية الليزر الفيمتو ثانية (المستوى 10⁻¹⁵ الثانية) تحقيق "المعالجة الباردة"، وتقليل المنطقة المتأثرة بالحرارة بشكل كبير (أقل من 50 ميكرومتر)، وتحسين موثوقية المعالجة لأشرطة التوصيل الرفيعة جدًا - (أقل من 0.1 مم).

خط إنتاج ذكي: استنادًا إلى تقنية التوأم الرقمي، يتم تحقيق التحسين الذاتي- لمعلمات القطع والصيانة التنبؤية لحالة المعدات، كما تم تحسين كفاءة المعالجة بنسبة تزيد عن 20%.

 

 

 

 

أصبحت تكنولوجيا القطع بالليزر الخيار السائد لبسبار النحاس العاريةالمعالجة بسبب دقتها ومرونتها وكفاءتها. ومع الإنجازات المستمرة في مجال-ليزر الألياف عالي الطاقة وخوارزميات التحكم الذكية، سيستمر تطبيق هذه التقنية في مجال الطاقة الجديدة وتصنيع المعدات -المتطورة وغيرها من المجالات، وتعزيز معالجة المواد الموصلة نحو الدقة العالية والمحافظة على البيئة. يحتاج المشاركون في الصناعة إلى تحسين معلمات العملية بشكل مستمر وتعزيز الابتكار في تكامل المعدات للتعامل مع-طلب السوق المتزايد باستمرار.