طريقة تركيز اللحام بالليزر

اللحام بالليزرأسلوب التركيز

عندما يلامس الليزر جهازًا جديدًا أو يُجري تجربة جديدة، فإن الخطوة الأولى هي ضبط البؤرة. فمن خلال تحديد مستوى البؤرة فقط يمكن تحديد معايير العملية الأخرى بدقة، مثل مقدار عدم التركيز والطاقة والسرعة، وذلك لتحقيق فهم واضح.

مبدأ التركيز هو كالتالي:

أولًا، لا تتوزع طاقة شعاع الليزر بالتساوي. فبسبب شكل الساعة الرملية على جانبي مرآة التركيز، تتركز الطاقة وتكون في أقصى درجات قوتها عند نقطة مركز الشعاع. ولضمان كفاءة وجودة المعالجة، من الضروري تحديد مستوى التركيز وضبط مسافة عدم التركيز بناءً على ذلك لمعالجة المنتج. في حال عدم وجود مستوى تركيز، لن تُناقش المعايير اللاحقة، كما يجب التأكد من دقة مستوى التركيز قبل تجربة أي جهاز جديد. لذا، يُعد تحديد مستوى التركيز الدرس الأول في تقنية الليزر.

كما هو موضح في الشكلين 1 و2، تختلف خصائص عمق التركيز لأشعة الليزر ذات الطاقات المختلفة، وكذلك تختلف الجلفانومترات وأشعة الليزر أحادية النمط ومتعددة الأنماط، وينعكس ذلك بشكل رئيسي في التوزيع المكاني للإمكانيات. فبعضها مضغوط نسبيًا، بينما البعض الآخر نحيف نسبيًا. لذلك، توجد طرق تركيز مختلفة لأشعة الليزر المختلفة، والتي تُقسم عمومًا إلى ثلاث خطوات.

الشكل 1: رسم تخطيطي لعمق بؤرة بقع الضوء المختلفة

الشكل 2: رسم تخطيطي لعمق البؤرة عند قدرات مختلفة

حجم بقعة الدليل عند مسافات مختلفة

طريقة الميل:

1. أولاً، حدد النطاق التقريبي للمستوى البؤري عن طريق توجيه بقعة الضوء، وحدد ألمع وأصغر نقطة في بقعة الضوء الموجهة كبؤرة تجريبية أولية؛

2. بناء المنصة، كما هو موضح في الشكل 4

الشكل 4: رسم تخطيطي لجهاز تركيز الخط المائل

2. احتياطات للخطوط المائلة

(1) بشكل عام، تُستخدم ألواح فولاذية، مع أشباه موصلات بقدرة 500 واط وألياف بصرية بقدرة 300 واط تقريبًا؛ ويمكن ضبط السرعة على 80-200 مم

(2) كلما كانت زاوية ميل الصفيحة الفولاذية أكبر، كان ذلك أفضل، حاول أن تكون حوالي 45-60 درجة، واضبط نقطة المنتصف عند نقطة التركيز التقريبية مع أصغر وألمع بقعة ضوء توجيهية؛

(3) ثم ابدأ في ربط الخطوط، ما هو التأثير الذي يحققه ربط الخطوط؟ من الناحية النظرية، سيتم توزيع هذا الخط بشكل متناظر حول النقطة البؤرية، وسيخضع المسار لعملية زيادة من كبير إلى صغير، أو زيادة من صغير إلى كبير ثم انخفاض؛

(4) أشباه الموصلات تجد أرق نقطة، وستتحول الصفيحة الفولاذية أيضًا إلى اللون الأبيض عند النقطة البؤرية بخصائص لونية واضحة، والتي يمكن أن تكون بمثابة أساس لتحديد النقطة البؤرية؛

(5) ثانيًا، ينبغي للألياف البصرية محاولة التحكم في الاختراق الدقيق الخلفي قدر الإمكان، بحيث يكون الاختراق الدقيق عند نقطة التركيز، مما يشير إلى أن نقطة التركيز تقع في منتصف طول الاختراق الدقيق الخلفي. عند هذه النقطة، يكتمل تحديد الموضع التقريبي لنقطة التركيز، ويُستخدم تحديد الموضع بمساعدة الليزر الخطي في الخطوة التالية.

الشكل 5 مثال على الخطوط القطرية

الشكل 5: مثال على الخطوط القطرية عند مسافات عمل مختلفة

3. الخطوة التالية هي تسوية قطعة العمل، وضبط خط الليزر ليتطابق مع نقطة التركيز الناتجة عن بقعة دليل الضوء، وهي نقطة التركيز الموضعي، ثم إجراء التحقق النهائي من مستوى التركيز

(1) يتم التحقق باستخدام نقاط النبض. ويعتمد المبدأ على تناثر الشرر عند نقطة التركيز، حيث تكون خصائص الصوت واضحة. توجد نقطة فاصلة بين الحدين العلوي والسفلي لنقطة التركيز، حيث يختلف الصوت بشكل ملحوظ عن صوت تناثر الشرر. يتم تسجيل الحدين العلوي والسفلي لنقطة التركيز، وتُعتبر نقطة المنتصف هي نقطة التركيز.

(2) اضبط تداخل خط الليزر مرة أخرى، وسيتم ضبط البؤرة بدقة تصل إلى حوالي 1 مم. يمكن تكرار عملية تحديد الموضع التجريبية لتحسين الدقة.

الشكل 6: عرض توضيحي لتناثر الشرر عند مسافات عمل مختلفة (مقدار عدم التركيز)

الشكل 7: رسم تخطيطي لتقنية تنقيط النبضات والتركيز

توجد أيضًا طريقة التقطيع: وهي مناسبة لأشعة الليزر الليفية ذات عمق البؤرة الأكبر والتغيرات الكبيرة في حجم البقعة على طول المحور Z. يتم ذلك عن طريق النقر على صف من النقاط لمراقبة اتجاه تغير النقاط على سطح الصفيحة الفولاذية، ففي كل مرة يتغير فيها المحور Z بمقدار 1 مم، يتغير الأثر على الصفيحة الفولاذية من كبير إلى صغير، ثم من صغير إلى كبير. أصغر نقطة هي نقطة التركيز.