المزايا الفريدة لتقنية اللحام بالليزر

1. تقنية اللحام بالليزر

2. المعايير الرئيسية لـتقنية اللحام بالليزر

(1) كثافة الطاقة

(2) شكل موجة نبضة الليزر

(3) عرض نبضة الليزر

(4) مقدار عدم التركيز

(5) أوضاع عدم التركيز

(6) سرعة اللحام

(7) غاز الحماية

1. حماية حوض اللحام من التلوث الجوي.
2. حماية عدسة التركيز من تلوث بخار المعدن وتناثر القطرات المنصهرة - وهي وظيفة بالغة الأهمية في لحام الليزر عالي الطاقة حيث يكون التناثر عالي الطاقة.
3. يعمل هذا الجهاز على تشتيت سحابة البلازما المتولدة أثناء اللحام بالليزر عالي الطاقة بكفاءة. يمتص بخار المعدن طاقة الليزر ويتأين إلى بلازما؛ ويمكن أن يؤدي وجود كمية زائدة من البلازما إلى إضعاف طاقة شعاع الليزر.

3. التأثيرات الفريدة لتقنية اللحام بالليزر

1. تأثير تنقية اللحام: عندما يُسلط شعاع الليزر على خط اللحام، تمتص شوائب الأكسيد الموجودة في المادة طاقة الليزر بكفاءة أعلى بكثير من المعدن الأساسي. تُسخن هذه الشوائب بسرعة، وتتبخر، وتُطرد، مما يقلل بشكل كبير من محتوى الشوائب في اللحام. وبالتالي،اللحام بالليزرلا يقتصر الأمر على تجنب تلوث قطعة العمل فحسب، بل يعمل أيضًا على تنقية المادة بشكل فعال.
2. تأثير الصدمة الانفجارية الضوئية: عند كثافات طاقة عالية للغاية، يتسبب الإشعاع الليزري المكثف في تبخر سريع للمعدن في خط اللحام. وتحت ضغط بخار المعدن عالي السرعة، يتعرض المعدن المنصهر في حوض اللحام لتناثر انفجاري. تنتشر الموجة الصدمية القوية عميقًا في المادة، مكونةً ثقبًا دقيقًا. ومع تحرك شعاع الليزر أثناء اللحام، يملأ المعدن المنصهر المحيط الثقب باستمرار ويتصلب ليشكل لحامًا قويًا وعميق الاختراق.
3. تأثير ثقب المفتاح في اللحام العميق: عندما يُسلط شعاع ليزر بكثافة طاقة تصل إلى 10⁷ واط/سم² على المادة، يتجاوز معدل الطاقة الداخلة إلى اللحام بكثير معدل فقدان الحرارة عن طريق التوصيل والحمل الحراري والإشعاع. يؤدي هذا إلى تبخر سريع للمعدن في المنطقة المُشعَّعة بالليزر، مُشكِّلاً ثقب مفتاح في حوض اللحام تحت ضغط بخار عالٍ.
    

   على غرار الثقب الأسود الفلكي، يمتص ثقب المفتاح معظم طاقة الليزر الساقطة، مما يسمح للشعاع باختراق قاع الثقب مباشرةً. ويحدد عمق ثقب المفتاح عمق اختراق اللحام.

4. تأثير تركيز الليزر على جدران ثقب المفتاح: أثناء تشكيل ثقب المفتاح في حوض اللحام، تسقط أشعة الليزر عادةً بزاوية كبيرة على جدران ثقب المفتاح. تنعكس هذه الأشعة عن الجدران وتنتشر نحو قاع ثقب المفتاح، مما يؤدي إلى تراكب الطاقة داخله. تُعرف هذه الظاهرة بتأثير تركيز الليزر على جدران ثقب المفتاح، وهي تُعزز بشكل فعال شدة الليزر داخل ثقب المفتاح، وتُساهم في القدرات الفريدة للحام بالليزر.

4. مزايا تقنية اللحام بالليزر

1. عملية لحام فائقة السرعة: يتيح زمن الإشعاع الليزري القصير لحامًا سريعًا، مما لا يعزز الإنتاجية فحسب، بل يقلل أيضًا من أكسدة المواد ويخفض المنطقة المتأثرة بالحرارة. وهذا ما يجعله مثاليًا للحام المكونات الحساسة للحرارة مثل الترانزستورات. لا ينتج عن اللحام بالليزر أي خبث، كما أنه يلغي الحاجة إلى إزالة الأكسيد قبل اللحام. بل ويمكنه حتى اللحام عبر الزجاج، مما يجعله مناسبًا بشكل خاص لتصنيع الأدوات الدقيقة.
2. توافق واسع للمواد: يمكن للحام بالليزر وصل المعادن المتطابقة وغير المتشابهة، وحتى تركيبات المعادن واللافلزات. على سبيل المثال، يصعب لحام الدوائر المتكاملة ذات الركائز الخزفية باستخدام الطرق التقليدية نظرًا لارتفاع درجة انصهار الخزف وضرورة تجنب الضغط الميكانيكي. يوفر اللحام بالليزر حلاً مناسبًا لمثل هذه التطبيقات. مع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن اللحام بالليزر لا يناسب جميع تركيبات المواد غير المتشابهة.

5. سيناريوهات التطبيق والصناعات التي تستخدم اللحام بالليزر

1. لحام التوصيل الحراري: يستخدم بشكل أساسي في عمليات التشغيل الدقيقة، مثل معالجة حواف الصفائح المعدنية الرقيقة وتصنيع الأجهزة الطبية.
2. اللحام والتسليح بالنحاس ذو الاختراق العميق: يُستخدم على نطاق واسع في صناعة السيارات. يُستخدم اللحام ذو الاختراق العميق في لحام هياكل السيارات، وناقلات الحركة، والأغلفة الخارجية؛ بينما يُستخدم التسليح بالنحاس بشكل أساسي في تجميع هياكل السيارات.
3. اللحام بالتوصيل الليزري للمواد غير المعدنية: يتميز بنطاق تطبيق واسع، بما في ذلك إنتاج السلع الاستهلاكية، وتصنيع السيارات، وتصنيع الأغلفة الإلكترونية، والتكنولوجيا الطبية.
4. اللحام الهجين: مناسب بشكل خاص للهياكل الفولاذية الخاصة، مثل تصنيع سطح السفينة.