×
Jan 13,2026
تعمل أنظمة الوسم بالليزر الليفي باستخدام طول موجة تحت الحمراء يبلغ 1064 نانومتر، وهو ما يرتبط جيدًا بالمعادن الموصلة بفضل خصائص الامتصاص الحراري. وعندما تمتص الإلكترونات الحرة داخل المواد المعدنية هذه الطاقة، فإنها تحولها إلى حرارة بسرعة كبيرة. ويؤدي ذلك إلى تغييرات سطحية مضبوطة نراها على شكل تأثيرات الأكسدة، خاصة عند العمل مع الفولاذ المقاوم للصدأ الذي يُكوّن طبقات أكسيد داكنة أثناء عملية التلدين. ما يجعل هذه الطريقة فعالة هو أنها لا تتسبب في تلف البنية الداخلية للمادة، كما تبقى مقاومة التآكل سليمة أيضًا، وهي نقطة بالغة الأهمية بالنسبة للمصنعين. علاوةً على ذلك، يمكن أن تصل سرعة الوسم إلى نحو 30% أسرع مقارنةً بأجهزة الليزر فوق البنفسجية التقليدية عند التعامل مع معادن مثل تيتانيوم وسبائك الألومنيوم. بالنسبة للأجزاء المستخدمة في محركات الطائرات أو الأدوات الجراحية أو مكونات محركات السيارات، حيث لا يمكن القبول بالفشل، فإن هذه العلامات القوية والواضحة تُحدث فرقًا كبيرًا من حيث متطلبات ضبط الجودة والتتبع.
تُظهر المعادن عند الطول الموجي 355 نانومتر انعكاسية تزيد عن 80%، وخاصةً سطوح النحاس والألومنيوم المصقول. هذه الانعكاسية العالية تحد حقًا من كمية الضوء الممتص والمحوّل إلى حرارة. إن عملية الوسم البارد التي تعمل بشكل جيد مع البلاستيك لا تُحفز تكوين أكاسيد قوية على هذه المواد الموصلة. وعندما يحاول المصنعون التغلب على ذلك بزيادة مستويات القدرة أو إجراء عدة مرور، فإنهم يواجهون مشكلات مثل تشكل شقوق صغيرة، وأسطح مشوهة، وعلامات غير متسقة عبر الأجزاء المختلفة. وبسبب هذه القيود الأساسية في الفيزياء، فإن الليزر فوق البنفسجي ليس فعالًا من حيث التكلفة لمعظم أعمال الوسم الصناعية على المعادن حيث تكون سرعة الإنتاج مهمة، ويُطلب التماسك دفعة تلو الأخرى، ويجب أن تظل العلامات واضحة بعد الاستخدام المنتظم في ظروف العالم الحقيقي.
يمكن لليزر الليفي وضع علامات على المعادن الموصلة بسرعة تفوق أنظمة الأشعة فوق البنفسجية التقليدية بثلاث مرات. على سبيل المثال، تصل سرعته إلى حوالي 700 مم في الثانية على الفولاذ المقاوم للصدأ، في حين تكافح أنظمة الأشعة فوق البنفسجية للوصول إلى 250 مم/ث فقط. وينبع هذا التحسن من امتصاص أفضل للفوتونات ذات الطول الموجي 1064 نانومتر. وتُظهر الاختبارات التي أجريت وفقًا للمعايير ISO/IEC 15415 أن هذه الليزرات تُنتج علامات واضحة ومقروءة على جميع أنواع الأسطح، بما في ذلك الأسطح المنحنية والمزينة بالملمس، دون إزالة أي مادة فعليًا. وعند اختبارها على التيتانيوم المستخدم في صناعة الطيران والفضاء، تظل العلامات الليزرية الليفية مقروءة بنسبة وضوح تبلغ نحو 95% بعد اختبارات الرش المالحي، في حين تنخفض مكونات العلامات بالأشعة فوق البنفسجية إلى 62% فقط. كما تحقق هذه الأنظمة الليزرية الليفية باستمرار دقة حروف تبلغ 0.2 مم على الألمنيوم المؤكسد، مع الحفاظ على استقرار تباين يتجاوز 90% عبر آلاف دورات الإجهاد الحرارية والميكانيكية على الصلب المخصص للأدوات. وتواجه تقنية الأشعة فوق البنفسجية تحديات بسبب انعكاسيتها العالية، ما يستدعي تمريرات متعددة، مما يؤدي إلى مناطق متأثرة بالحرارة وحواف ضبابية. ويصبح هذا الأمر أكثر تعقيدًا خاصة عند العمل مع سبائك النحاس، حيث تتجاوز معدلات الانعكاس غالبًا 80%، ما يجعل عملية ضبط الجودة أكثر صعوبة في الحفاظ عليها.
يُغيّر إخماض الليزر الليفي ترتيب البلورات السطحية بين 500 و900 درجة مئوية دون إزالة أي مادة من الجزء نفسه. تحافظ هذه العملية على البنية الداخلية سليمة، وتُبقي أيضًا على خصائص التعب الجيد. وجدت الاختبارات التي أجرتها جهات خارجية أنه عندما تتلقى الفولاذ المقاوم للصدأ 316L هذا العلاج، تحتفظ بحوالي 98٪ من قدرتها الأصلية على تحمل دورات الإجهاد المتكررة. لكن الحال يختلف بالنسبة للعينات المعالجة باستخدام طرق النحت بالأشعة فوق البنفسجية. حيث تُظهر هذه العينات انخفاضًا بنسبة 18٪ تقريبًا في القوة بسبب تكوّن شقوق دقيقة منتشرة في هيكلها وفقًا للبحث المنشور في مجلة هندسة الأسطح العام الماضي. تصبح هذه الشقوق الصغيرة نقاط بداية لتآكل الحفر، خاصة عندما تتعرض الأجزاء لأحمال مستمرة مع مرور الوقت، وهي نقطة مهمة جدًا في تطبيقات مثل الأجهزة الطبية المزروعة داخل الجسم أو المعدات المستخدمة في البيئات البحرية. لا يزال الفولاذ المقاوم للصدأ المرقّم باستخدام ليزر الألياف محتفظًا بطبقة أكسيد الكروم الواقية على السطح، ما يعني أنه يمكنه مقاومة اختبارات الضباب المالح لأكثر من 1000 ساعة دون أن تظهر عليه علامات تغير اللون. أما بالنسبة للنحت بالأشعة فوق البنفسجية؟ فلن نقول سوى إنه لا يؤدي أداءً جيدًا تقريبًا في هذه الظروف.
عندما يتعلق الأمر بالاقتصاد التشغيلي، فإن أنظمة الليزر الليفي تتميز حقًا. تدوم ديودات الضخ الحالة الصلبة لأكثر من 100 ألف ساعة دون الحاجة إلى أي استبدال على الإطلاق. لا داعي للقلق بشأن نفاد إمدادات الغاز، أو استبدال البلورات، أو التعامل مع عدسات التضاعف الترددي التي تحتاج دائمًا إلى صيانة. يكاد ينحصر الصيانة فقط في تنظيف العدسات بانتظام، مما يقلل من نفقات الخدمة السنوية بنسبة حوالي 70 بالمئة مقارنة بما تنفقه الشركات على ليزرات الأشعة فوق البنفسجية أو نماذج ثاني أكسيد الكربون. هذه الأنظمة لا تستهلك الكثير من الطاقة أيضًا، وعادة ما تمتص أقل من 2 كيلوواط من الكهرباء. وللشركات التي تقوم بكميات كبيرة من أعمال وسم المعادن، فإن كل هذه العوامل تتضاف معًا لتكوين الاستثمار طويل الأجل الأكثر اقتصاداً وبعض فترات التشغيل الموثوقة للغاية بين الأعطال.
التكاليف العمر الافتراضي المرتبطة بأنظمة الليزر فوق البنفسجي تكون عادةً أعلى بكثير مقارنة بالبدائل. بلورات توليد التوافقيات الثالثة المستخدمة في هذه الأنظمة تتآكل بسرعة نسبيًا عند معالجة المعادن، وغالبًا ما تحتاج إلى الاستبدال بين 8 إلى 12 شهرًا من الاستخدام، ويبلغ سعر كل بلورة جديدة حوالي 3500 دولار بزيادة أو نقصان. ثم هناك مشكلة أنظمة التبريد الدقيقة التي لا تستهلك فقط طاقة أكثر بنسبة 30 إلى 40 بالمئة، بل وتُنشئ أيضًا نقاط إضافية يمكن أن تحدث فيها أعطال. وعند أخذ بعين الاعتبار أن ليزرات UV تكلف عادةً أكثر بنسبة 50 إلى 70 بالمئة في البداية مقارنةً بالخيارات الأخرى، يصبح من الواضح لماذا يجد العديد من الشركات صعوبة في تحقيق عائد جيد على استثمارها. وبالنظر إلى الأرقام الصناعية الفعلية، يكتشف معظم المصنّعين أن معدات الوسم بالليزر فوق البنفسجي توفر عائدًا أقل بنحو 35 بالمئة على مدى خمس سنوات مقارنةً بأجهزة الليزر الليفية عند العمل مع مواد مثل الفولاذ المقاوم للصدأ والتيتانيوم. ويُعزى هذا الفارق أساسًا إلى تكاليف الصيانة المستمرة، وفترات التوقف غير المتوقعة، فضلاً عن العبء العام المتزايد على فواتير الطاقة الذي يتراكم مع مرور الوقت.
يعمل وضع العلامات بالليزر الليفي باستخدام طول موجة تحت الحمراء يبلغ 1064 نانومتر، والذي تمتصه المعادن الموصلة، مما يؤدي إلى تأثيرات حرارية ونتيجةً لذلك أكسدة دون إتلاف هيكل المعدن.
يواجه ليزر الأشعة فوق البنفسجية صعوبة في العمل مع المعادن بسبب الانعكاسية العالية عند طول موجة 355 نانومتر، مما يحد من امتصاص الضوء ويؤدي إلى علامات غير متسقة وأقل متانة مقارنةً بأجهزة الليزر الليفية.
تقدم أجهزة الليزر الليفية تكاليف صيانة أقل، وعمرًا أطول لمصباح الليزر يتجاوز 100,000 ساعة، ولا تتطلب مواد استهلاكية، ما يجعلها خيارًا أكثر كفاءة من حيث التكلفة للعلامات الصناعية على المعادن.
تتضمن أنظمة الليزر فوق البنفسجي تكاليف رأسمالية عالية، واستبدالًا متكررًا للبلورات، واحتياجات أكبر للتبريد، وتُحقق عوائد استثمار أقل مقارنةً بأنظمة الليزر الليفي.
EN
