تحليل نموذجي لتطبيقات اللحام بالليزر بأقطار قلب مختلفة

يؤثر قطر قلب الليزر على فقد الإرسال وتوزيع كثافة طاقة الضوء. لذا، يُعدّ اختيار قطر القلب المناسب أمرًا بالغ الأهمية. يؤدي القطر الكبير جدًا إلى تشوه النمط وتشتت الضوء أثناء الإرسال، مما يؤثر على جودة الشعاع ودقة التركيز. أما القطر الصغير جدًا فيؤدي إلى تدهور تناظر كثافة الطاقة الضوئية في الألياف أحادية النمط، وهو ما لا يُساعد على نقل الضوء.ليزر عالي الطاقة.

1. مزايا وتطبيقات الليزر ذي القطر الأساسي الصغير (<100 ميكرومتر)

مواد عاكسة للغاية: الألومنيوم، والنحاس، والفولاذ المقاوم للصدأ، والنيكل، والموليبدينوم، إلخ؛

(1)تتطلب المواد ذات الانعكاسية العالية اختيار ليزر ذي قطر نواة صغير. يُستخدم شعاع الليزر ذو الكثافة العالية للطاقة لتسخين المادة بسرعة إلى حالة سائلة أو متبخرة، مما يُحسّن معدل امتصاص الليزر للمادة ويحقق معالجة فعالة وسريعة. قد يؤدي اختيار ليزر ذي قطر نواة كبير إلى انعكاسية عالية، مما قد يُسبب لحامًا افتراضيًا أو حتى احتراق الليزر.

المواد الحساسة للتشقق: النيكل، والنحاس المطلي بالنيكل، والألومنيوم، والفولاذ المقاوم للصدأ، وسبائك التيتانيوم، إلخ.

تتطلب هذه المادة عمومًا تحكمًا دقيقًا في المنطقة المتأثرة بالحرارة وحوض انصهار صغير، لذا فمن الأنسب اختيار ليزر ذي قطر قلب صغير؛

معالجة الليزر عالية السرعة:

(3)تتطلب عملية اللحام العميق معالجة ليزرية عالية السرعة، ومن الضروري اختيار ليزر ذي كثافة طاقة عالية لضمان كفاية طاقة الخط لصهر المادة بسرعة عالية، خاصةً في لحام التراكب ولحام الاختراق، حيث تتطلب هذه العمليات عمق اختراق أكبر. ويُفضل اختيار ليزر ذي قطر قلب صغير مناسب.

2. مزايا وتطبيقات الليزر ذي القطر الأساسي الكبير (>100 ميكرومتر)

يتم تحقيق قطر قلب كبير وبقعة كبيرة، ومنطقة تغطية حرارية كبيرة، ومنطقة عمل واسعة، وانصهار دقيق فقط لسطح المادة، وهو أمر مناسب جدًا للتطبيقات في التكسية بالليزر، وإعادة الصهر بالليزر، والتلدين بالليزر، والتصليد بالليزر، وما إلى ذلك. في هذه المجالات، تعني بقعة الضوء الكبيرة كفاءة إنتاج أعلى وعيوبًا أقل (اللحام الحراري الموصل يكاد يخلو من العيوب).

من ناحيةاللحام، تُستخدم البقعة الكبيرة بشكل أساسي لـاللحام المركبتُستخدم هذه التقنية في عمليات اللحام باستخدام ليزر ذي قطر قلب صغير: حيث تعمل البقعة الكبيرة على إذابة سطح المادة جزئيًا، متحولةً من الحالة الصلبة إلى السائلة، مما يُحسّن بشكل كبير من معدل امتصاص المادة لليزر. ثم يُستخدم قلب صغير. في هذه العملية، وبفضل التسخين المسبق للبقعة الكبيرة، والمعالجة اللاحقة، وتدرج درجة الحرارة الكبير المُطبق على حوض الانصهار، فإن المادة لا تكون عرضةً لعيوب التشقق الناتجة عن التسخين والتبريد السريعين. كما أنها تُنتج لحامًا أكثر نعومةً وتُقلل من تناثر المعدن مقارنةً باستخدام الليزر وحده.