تستخدم تقنية اللحام بالليزر شعاع ليزر عالي الطاقة لتركيز وتنظيم إشعاع سطح المادة، حيث يمتص سطح المادة طاقة الليزر ويحولها إلى طاقة حرارية، مما يؤدي إلى تسخين المادة موضعيًا وانصهارها، ثم تبريدها وتصلبها لتحقيق وصل المواد المتجانسة أو غير المتشابهة. تتطلب عملية اللحام بالليزر كثافة طاقة ليزر تبلغ 104إلى 108واط/سم2بالمقارنة مع طرق اللحام التقليدية، يتمتع اللحام بالليزر بالمزايا التالية.
تستخدم تقنية اللحام بالليزر شعاع ليزر عالي الطاقة لتركيز وتنظيم إشعاع سطح المادة، حيث يمتص سطح المادة طاقة الليزر ويحولها إلى طاقة حرارية، مما يؤدي إلى تسخين المادة موضعيًا وانصهارها، ثم تبريدها وتصلبها لتحقيق وصل المواد المتجانسة أو غير المتشابهة. تتطلب عملية اللحام بالليزر كثافة طاقة ليزر تبلغ 104إلى 108واط/سم2بالمقارنة مع طرق اللحام التقليدية، يتمتع اللحام بالليزر بالمزايا التالية.
1- سحابة البلازما، 2- مادة منصهرة، 3- ثقب المفتاح، 4- عمق الانصهار
بسبب وجود ثقب المفتاح، فإن شعاع الليزر، بعد إشعاع الجزء الداخلي من ثقب المفتاح، سيزيد من امتصاص الليزر بواسطة المادة ويعزز تكوين حوض منصهر بعد التشتت والتأثيرات الأخرى، تتم مقارنة طريقتي اللحام على النحو التالي.
يوضح الشكل أعلاه عملية اللحام بالليزر لنفس المادة ونفس مصدر الضوء، حيث تتم آلية تحويل الطاقة فقط من خلال ثقب المفتاح، ويتحرك ثقب المفتاح والمعدن المنصهر بالقرب من جدار الثقب مع تقدم شعاع الليزر، ويدفع المعدن المنصهر ثقب المفتاح بعيدًا عن الهواء المتبقي لملئه وبعد التكثيف، مما يشكل خط اللحام.
إذا كانت المادة المراد لحامها معدنًا مختلفًا، فإن وجود اختلافات في الخصائص الحرارية سيكون له تأثير كبير على عملية اللحام، مثل الاختلافات في نقاط الانصهار، والتوصيل الحراري، والسعة الحرارية النوعية، ومعاملات التمدد للمواد المختلفة، مما يؤدي إلى إجهاد اللحام، وتشوه اللحام، وتغيرات في ظروف التبلور لمعدن الوصلة الملحومة، مما يتسبب في انخفاض الخصائص الميكانيكية للحام.
لذلك، ووفقًا للخصائص المختلفة لمشهد اللحام، فقد تطورت عملية اللحام لتشمل لحام الحشو بالليزر، واللحام بالنحاس بالليزر، واللحام بالليزر ثنائي الشعاع، واللحام المركب بالليزر، وما إلى ذلك.
لحام تعبئة الأسلاك بالليزر
في عملية اللحام بالليزر لسبائك الألومنيوم والتيتانيوم والنحاس، ونظرًا لانخفاض امتصاص ضوء الليزر (<10%) في هذه المواد، فإن البلازما المتولدة ضوئيًا تُشكل حجبًا جزئيًا لضوء الليزر، مما يُسهل تكوّن الشرر ويؤدي إلى ظهور عيوب مثل المسامية والتشققات. إضافةً إلى ذلك، تتأثر جودة اللحام أيضًا عندما تكون المسافة بين قطع العمل أكبر من قطر البقعة أثناء عملية الترسيب بالرش للصفائح الرقيقة.
لحل المشكلات المذكورة أعلاه، يمكن الحصول على نتائج لحام أفضل باستخدام طريقة مادة الحشو. يمكن أن تكون مادة الحشو سلكًا أو مسحوقًا، أو يمكن استخدام طريقة حشو مُعدة مسبقًا. نظرًا لصغر بقعة التركيز، يصبح اللحام أضيق ويتخذ شكلًا محدبًا قليلًا على السطح بعد تطبيق مادة الحشو.
اللحام بالليزر
بخلاف اللحام الانصهاري، الذي يصهر جزأين ملحومين في نفس الوقت، يضيف اللحام بالنحاس مادة حشو ذات نقطة انصهار أقل من المادة الأساسية إلى سطح اللحام، ويصهر مادة الحشو لملء الفجوة عند درجة حرارة أقل من نقطة انصهار المادة الأساسية وأعلى من نقطة انصهار مادة الحشو، ثم يتكثف لتشكيل لحام صلب.
يُعد اللحام بالنحاس مناسبًا للأجهزة الإلكترونية الدقيقة الحساسة للحرارة، والصفائح الرقيقة، والمواد المعدنية المتطايرة.
علاوة على ذلك، يمكن تصنيفها بشكل أكبر على أنها لحام ناعم (<450 درجة مئوية) ولحام صلب (>450 درجة مئوية) اعتمادًا على درجة الحرارة التي يتم عندها تسخين مادة اللحام.
لحام ليزر مزدوج الشعاع
تتيح عملية اللحام بشعاع مزدوج تحكمًا مرنًا ومريحًا في وقت وموضع تشعيع الليزر، وبالتالي ضبط توزيع الطاقة.
يستخدم بشكل أساسي في اللحام بالليزر لسبائك الألومنيوم والمغنيسيوم، ولحام الوصلات والصفائح المتداخلة للسيارات، واللحام بالليزر واللحام بالانصهار العميق.
يمكن الحصول على الشعاع المزدوج بواسطة ليزرين مستقلين أو عن طريق تقسيم الشعاع باستخدام مقسم الشعاع.
يمكن أن يكون الشعاعان مزيجًا من الليزر ذي خصائص المجال الزمني المختلفة (نبضي مقابل مستمر)، وأطوال موجية مختلفة (أطوال موجية متوسطة الأشعة تحت الحمراء مقابل أطوال موجية مرئية) وقدرات مختلفة، والتي يمكن اختيارها وفقًا للمادة المعالجة الفعلية.
4. اللحام المركب بالليزر
نظراً لاستخدام شعاع الليزر كمصدر حرارة وحيد، فإن لحام الليزر أحادي المصدر الحراري يتميز بمعدل تحويل طاقة منخفض ومعدل استخدام منخفض، كما أن واجهة منفذ مادة اللحام الأساسية معرضة بسهولة لعدم المحاذاة، وسهولة ظهور المسام والتشققات وغيرها من العيوب، ولحل هذه المشكلة، يمكنك استخدام خصائص التسخين لمصادر حرارية أخرى لتحسين تسخين الليزر على قطعة العمل، وهو ما يسمى عادةً باللحام المركب بالليزر.
الشكل الرئيسي للحام المركب بالليزر هو اللحام المركب لليزر والقوس الكهربائي، وتأثير 1 + 1 > 2 يكون كما يلي.
بعد مرور شعاع الليزر بالقرب من القوس المطبق،انخفضت كثافة الإلكترون بشكل ملحوظتتخفف سحابة البلازما المتولدة عن طريق اللحام بالليزر، ممايمكن أن يؤدي ذلك إلى تحسين معدل امتصاص الليزر بشكل كبير، بينما سيؤدي القوس الكهربائي على المادة الأساسية التي يتم تسخينها مسبقًا إلى زيادة معدل امتصاص الليزر.
2. الاستخدام العالي للطاقة في القوس الكهربائي والإجماليسيزداد استهلاك الطاقة.
3- منطقة عمل اللحام بالليزر صغيرة، مما يسهل حدوث عدم محاذاة منفذ اللحام، بينما يكون التأثير الحراري للقوس كبيرًا، مما قدتقليل عدم محاذاة منفذ اللحامفي الوقت نفسه،تتحسن جودة اللحام وكفاءة القوس الكهربائيوذلك بسبب تأثير تركيز وتوجيه شعاع الليزر على القوس.
4- يتميز اللحام بالليزر بدرجة حرارة قصوى عالية، ومنطقة متأثرة بالحرارة كبيرة، وسرعة تبريد وتصلب سريعة، مما يسهل توليد الشقوق والمسام؛ بينما تكون المنطقة المتأثرة بالحرارة للقوس صغيرة، مما يقلل من تدرج درجة الحرارة وسرعة التبريد والتصلب.يمكن أن يقلل من تكوين المسام والتشققات ويزيلها.
هناك شكلان شائعان للحام المركب بالليزر والقوس الكهربائي: اللحام المركب بالليزر TIG (كما هو موضح أدناه) واللحام المركب بالليزر MIG.
وهناك أيضاً أشكال أخرى من اللحام مثل اللحام بالليزر وقوس البلازما، واللحام المركب بالليزر ومصدر الحرارة الاستقرائي.
نبذة عن مافن ليزر
تُعدّ شركة مافن ليزر رائدةً في مجال تطبيقات الليزر الصناعية في الصين، ومزوداً موثوقاً لحلول معالجة الليزر العالمية. نُدرك تماماً اتجاهات التطور في الصناعات التحويلية، ونُواصل تطوير منتجاتنا وحلولنا، ونحرص على دمج الأتمتة والمعلوماتية والذكاء الاصطناعي في هذه الصناعات. نُقدّم معدات لحام الليزر، ومعدات تعليم الليزر، ومعدات تنظيف الليزر، ومعدات قطع مجوهرات الذهب والفضة بالليزر لمختلف الصناعات، بما في ذلك سلسلة كاملة من المعدات عالية الطاقة، ونسعى باستمرار لتوسيع نطاق تأثيرنا في مجال معدات الليزر.
تاريخ النشر: 13 يناير 2023
