1. עקרון עבודה ליבה
ראש חיתוך הלייזר משתמש במערכת האופטית הפנימית שלו כדי למקד קרן לייזר באנרגיה גבוהה-על פני החומר, ומעלה במהירות את הטמפרטורה המקומית לנקודת ההיתוך או הרתיחה. במקביל, גז מסייע בלחץ- גבוה (כגון חמצן לבעירה או חנקן למניעת חמצון) נפלט בקואקסיאלית עם הקרן כדי לפוצץ את המתכת המותכת, ויוצר כריעה. כאשר ראש החיתוך נע לאורך הנתיב המתוכנת, החומר נחתך בסופו של דבר.
2. מבנה פנימי
מלמעלה למטה, ראש חיתוך לייזר טיפוסי מורכב בעיקר ממרכיבי המפתח הבאים:
מחבר סיבים וכבל סיבים אופטיים:הערוץ להעברת לייזר. קוטר הליבה הפנימית קטן במיוחד (למשל, 50 מיקרומטר, 100 מיקרומטר), עם דרישות מחמירות לרדיוס הכיפוף.
עדשה מאוחדת:ממיר את פלט האלומה המשתנה מהסיב לאור מקביל, ומבטיח חלוקת אנרגיה אחידה כהכנה למיקוד הבא.
עדשות מגן (למעלה/למטה):בדרך כלל ממוקם לפני ואחרי עדשת המיקוד כדי לחסום סיגים מעופפים ואבק במהלך חיתוך, הגנה על עדשת המיקוד היקרה מפני זיהום. אלו הם חלקים מתכלים.
עדשת מיקוד:האלמנט האופטי הליבה שמשתמש בעיקרון של עדשה קמורה כדי לכנס אור מקביל לנקודת מוקד קטנה במיוחד, תוך ריכוז אנרגיה כדי להמיס או לאדות את החומר באופן מיידי.
טבעת קרמיקה:מכיל חוטי מתכת פנימיים המחברים את הזרבובית לחיישן להעברת נתוני חישה. הוא שביר ונועד להישבר תחילה במהלך התנגשויות קשות כדי להגן על ראש החיתוך.
זַרבּוּבִית:ממוקם בתחתית מאוד, הוא משמש כערוץ המשותף הן לקרן הלייזר והן לגז המסייע. צורות שונות (מקבילות, מתכנסות, מתחדדות) וגדלים משפיעים ישירות על איכות ומהירות החיתוך.
מערכת חיישן ומעקב:בדרך כלל שימוש בחיישנים קיבוליים (ללא-מגע) או אינדוקטיביים (מגע) כדי לזהות את המרחק בין ראש החיתוך לחומר העבודה בזמן אמת-, מה שמבטיח שנקודת המוקד נשארת בעמדת החיתוך האופטימלית.
מודול ניטור חכם:ראשי חיתוך חכמים-מתקדמים מצוידים גם בנורות LED, ניטור טמפרטורה וזיהוי פירסינג כדי לספק-משוב בזמן אמת על מצב העבודה.
3. פרמטרים וסיווג מפתח
קוטר נקודת מוקד:קובע ישירות את צפיפות האנרגיה. נקודה קטנה יותר מניבה צפיפות אנרגיה גבוהה יותר, מתאימה לחיתוך עדין של צלחות דקות; נקודה גדולה יותר עדיף לחיתוך צלחת עבה.
אורך מוקד:עדשות באורך מוקד קצר מתאימות לצלחות דקות אך דורשות יציבות גבוהה של מערכת המעקב. עדשות באורך מוקד בינוני-עד-ארוך הן אידיאליות עבור פלטות עבות בשל עומק המיקוד הגדול והסובלנות התפעולית הגבוהה שלהן.
סיווג לפי סוג לייזר:
ראשי חיתוך בלייזר סיבים:תואם עם אורך גל של 1064nm, כולל מבנה קומפקטי בשימוש נרחב לחיתוך מתכות כמו פלדת פחמן, נירוסטה וסגסוגות אלומיניום.
ראשי חיתוך לייזר CO2:תואם עם אורך גל של 10.6 מיקרומטר, משמש בעיקר לחומרים לא-מתכתיים כמו עץ ואקריליק, כמו גם כמה מתכות דקות. העדשות דורשות-חומרים המשדרים אינפרא אדום.
ראשי חיתוך בלייזר UV:תכונה נקודת מוקד קטנה במיוחד ואזור מושפע-חום קטן, המשמש בעיקר לחיתוך מיקרו-בדיוק גבוה של לוחות PCB וסרטים דקים.
4. מותגי התעשייה העיקריים
מותגים בינלאומיים:כמו Precitec ו-LT Ultra מגרמניה, הידועים ברמת דיוק גבוהה, יציבות גבוהה וטכנולוגיית חיישנים חכמה. מנגנוני לייזר מארה"ב מצטיינים גם בתאימות וביציבות.
מותגים מקומיים (סין):כגון Raycus (Jiaqiang) ו-BCUT (סדרת BLT). מותגים מקומיים התפתחו במהירות במגזר ראשי החיתוך החכמים, והשיקו מוצרים עם תכונות חכמות כמו-מיקוד אוטומטי, זיהוי מאגר נמס וטכנולוגיות נגד-התנגשות/נגד-פיצוץ, המובילות בנתח שוק באזורים מפולחים.
5. מגמות התפתחות בתעשייה
כוח גבוה ודיוק גבוה:כדי לעמוד בדרישות של תחומים-מתקדמים כמו תעופה וחלל ובניית ספינות, ראשי החיתוך מתפתחים לקראת קיבולות הספק גבוהות יותר (למשל, 30kW ומעלה), מהירויות חיתוך מהירות יותר ודיוק רב יותר.
מודיעין ואוטומציה:שילוב טכנולוגיות בינה מלאכותית וחישה להשגת בקרת מוקד-סגורה בלולאה, ריכוז אוטומטי-, ניקוב חכם, וניטור- בזמן אמת של טמפרטורת העדשה וסטיית הקרן, תוך שיפור יכולות ההסתגלות של תהליך העיבוד.
הגנת סביבה וחיסכון באנרגיה:אופטימיזציה של מערכות קירור ובקרת גז כדי להפחית את-אזור החום המושפע וצריכת האנרגיה במהלך החיתוך, קידום ייצור ירוק.
