مقدمة إلى اللحام الهجين بقوس الليزر عالي الطاقة

لحام هجين بقوس الليزرg هي طريقة لحام بالليزر تجمع بين شعاع الليزر والقوس للحام. يوضح الجمع بين شعاع الليزر والقوس بشكل كامل التحسن الكبير في سرعة اللحام وعمق الاختراق واستقرار العملية. منذ أواخر الثمانينات، أدى التطوير المستمر لأشعة الليزر عالية الطاقة إلى تعزيز تطوير تكنولوجيا اللحام الهجين بقوس الليزر. لم تعد مشكلات مثل سمك المادة وانعكاسها وقدرة سد الفجوات تشكل عقبات أمام تكنولوجيا اللحام. وقد تم استخدامه بنجاح في لحام أجزاء المواد متوسطة السُمك.

تكنولوجيا اللحام الهجين بقوس الليزر

في عملية اللحام الهجين بقوس الليزر، يتفاعل شعاع الليزر والقوس في حوض منصهر مشترك لإنتاج لحامات ضيقة وعميقة، وبالتالي تحسين الإنتاجية، كما هو موضح في الشكل 1.

الشكل 1: مخطط عملية اللحام الهجين بقوس الليزر

المبادئ الأساسية للحام الهجين بقوس الليزر

يُعرف اللحام بالليزر بمنطقته الضيقة جدًا المتأثرة بالحرارة، ويمكن تركيز شعاع الليزر الخاص به على مساحة صغيرة لإنتاج لحامات ضيقة وعميقة، والتي يمكن أن تحقق سرعات لحام أعلى، وبالتالي تقليل مدخلات الحرارة وتقليل فرصة التشوه الحراري أجزاء ملحومة. ومع ذلك، اللحام بالليزر لديه قدرة ضعيفة على سد الفجوات، لذلك مطلوب دقة عالية في تجميع قطعة العمل وإعداد الحافة. يعد اللحام بالليزر أمرًا صعبًا للغاية بالنسبة لحام المواد عالية الانعكاس مثل الألومنيوم والنحاس والذهب. في المقابل، تتميز عملية اللحام القوسي بقدرة ممتازة على سد الفجوات، والكفاءة الكهربائية العالية، ويمكنها لحام المواد بفعالية ذات انعكاسية عالية. ومع ذلك، فإن كثافة الطاقة المنخفضة أثناء اللحام القوسي تؤدي إلى إبطاء عملية اللحام، مما يؤدي إلى كمية كبيرة من الحرارة المدخلة في منطقة اللحام والتسبب في تشوه حراري للأجزاء الملحومة. لذلك، فإن استخدام شعاع الليزر عالي الطاقة للحام الاختراق العميق وتآزر القوس بكفاءة عالية في استخدام الطاقة، والذي يعوض تأثيره الهجين عيوب العملية ويكمل مزاياها، كما هو موضح في الشكل 2.

عيوب اللحام بالليزر هي ضعف القدرة على سد الفجوات والمتطلبات العالية لتجميع قطع العمل؛ تتمثل عيوب اللحام بالقوس في انخفاض كثافة الطاقة وعمق الانصهار الضحل عند لحام الألواح السميكة، مما يولد كمية كبيرة من الحرارة المدخلة في منطقة اللحام ويسبب تشوهًا حراريًا للأجزاء الملحومة. يمكن أن يؤثر الجمع بين الاثنين على بعضهما البعض ويدعمهما ويعوض عيوب عملية اللحام لبعضهما البعض، مما يتيح الفرصة الكاملة لمزايا الذوبان العميق بالليزر وغطاء اللحام القوسي، وتحقيق مزايا مدخلات الحرارة الصغيرة، وتشوه اللحام الصغير، سرعة اللحام السريعة وقوة اللحام العالية، كما هو مبين في الشكل 3. يظهر الجدول 1 مقارنة تأثيرات اللحام بالليزر واللحام القوسي واللحام الهجين بقوس الليزر على الصفائح المتوسطة والسميكة.

الجدول 1: مقارنة تأثيرات اللحام للألواح المتوسطة والسميكة

الشكل 3: مخطط عملية اللحام الهجين بقوس الليزر

علبة لحام هجينة بقوس Mavenlaser

تتكون معدات اللحام القوسي الهجين Mavenlaser بشكل رئيسي من أذراع الروبوت، ليزر، مبرد، أرأس اللحام، مصدر طاقة اللحام القوسي، وما إلى ذلك، كما هو موضح في الشكل 4.

مجالات التطبيق واتجاهات تطوير اللحام الهجين بقوس الليزر

مجالات التطبيق

مع نضوج تكنولوجيا الليزر عالية الطاقة، يتم استخدام اللحام الهجين بقوس الليزر على نطاق واسع في مختلف المجالات. إنها تتميز بكفاءة اللحام العالية، تحمل الفجوة العالية واختراق اللحام العميق. إنها طريقة اللحام المفضلة للألواح المتوسطة والسميكة. إنها أيضًا طريقة لحام يمكن أن تحل محل اللحام التقليدي في مجال تصنيع المعدات على نطاق واسع. يستخدم على نطاق واسع في المجالات الصناعية مثل الآلات الهندسية والجسور والحاويات وخطوط الأنابيب والسفن والهياكل الفولاذية والصناعات الثقيلة.