تتضمن عملية اللحام بالليزر الأساسية تركيز شعاع ليزر على منطقة الوصل بين مادتين باستخدام نظام توصيل بصري. عند ملامسة الشعاع للمادتين، ينقل طاقته، مسببًا تسخينًا سريعًا وصهرًا لمنطقة صغيرة.
جدول المحتويات
1. ما هي آلة اللحام بالليزر؟
آلة اللحام بالليزر هي أداة صناعية تستخدم شعاع الليزر كمصدر حرارة مركزة لربط مواد متعددة معًا.
تتضمن بعض الخصائص الرئيسية لآلات اللحام بالليزر ما يلي:
1. مصدر الليزر:تستخدم معظم أجهزة اللحام بالليزر الحديثة ثنائيات ليزر الحالة الصلبة التي تُنتج شعاع ليزر عالي الطاقة في طيف الأشعة تحت الحمراء. تشمل مصادر الليزر الشائعة ليزر ثاني أكسيد الكربون، والألياف، والثنائيات.
2. البصريات:يمر شعاع الليزر عبر سلسلة من المكونات البصرية، كالمرايا والعدسات والفوهات، التي تُركّز الشعاع وتوجهه بدقة إلى منطقة اللحام. وتُثبّت أذرع تلسكوبية أو رافعات شعاع الليزر في موضعه.
3. الأتمتة:تتميز العديد من آلات اللحام بالليزر بتكاملها مع التحكم الرقمي الحاسوبي (CNC) والروبوتات لأتمتة أنماط وعمليات اللحام المعقدة. كما تضمن المسارات القابلة للبرمجة ومستشعرات التغذية الراجعة الدقة.
4. مراقبة العملية:تراقب كاميرات مدمجة وأجهزة قياس الطيف وأجهزة استشعار أخرى عملية اللحام آنيًا. ويمكن اكتشاف أي مشاكل في محاذاة الشعاع أو اختراقه أو جودته ومعالجتها بسرعة.
5. أقفال الأمان:تحمي الأغطية الواقية والأبواب وأزرار الإيقاف الإلكتروني المشغلين من شعاع الليزر عالي الطاقة. وتُوقف أنظمة الترابط الليزر في حال انتهاك بروتوكولات السلامة.
باختصار، آلة اللحام بالليزر هي أداة صناعية دقيقة يتم التحكم فيها بواسطة الكمبيوتر وتستخدم شعاع ليزر مركّز لتطبيقات اللحام الآلية القابلة للتكرار.
2. كيف تعمل اللحام بالليزر؟
تتضمن بعض المراحل الرئيسية في عملية اللحام بالليزر ما يلي:
1. توليد شعاع الليزر:يقوم الصمام الثنائي ليزر الحالة الصلبة أو أي مصدر آخر بإنتاج شعاع الأشعة تحت الحمراء.
2. توصيل الشعاع: تساعد المرايا والعدسات والفوهة على تركيز الشعاع بدقة في نقطة ضيقة على قطعة العمل.
3. تسخين المواد:يقوم الشعاع بتسخين المادة بسرعة، بكثافة تقترب من 106 واط/سم2.
4. الصهر والربط:تتشكل بركة صغيرة منصهرة حيث تندمج المواد. ومع تصلب البركة، ينشأ وصلة لحام.
5. التبريد وإعادة التصلب: تبرد منطقة اللحام بمعدلات عالية تزيد عن 104 درجة مئوية/ثانية، مما يؤدي إلى إنشاء بنية دقيقة صلبة وذات حبيبات دقيقة.
6. التقدم:يتحرك الشعاع أو تُعاد وضع الأجزاء، وتُكرر العملية لإكمال خط اللحام. يمكن أيضًا استخدام غاز عازل خامل.
باختصار، يستخدم اللحام بالليزر شعاع ليزر شديد التركيز ودورة حرارية محكومة لإنتاج لحامات منطقة عالية الجودة تتأثر بالحرارة بشكل منخفض.
لقد قدمنا معلومات مفيدة حول آلات اللحام بالليزر
بالإضافة إلى حلول مخصصة لعملك
3. هل اللحام بالليزر أفضل من اللحام بالغاز الخامل (MIG)؟
عند مقارنتها بعمليات اللحام التقليدية باستخدام الغاز الخامل المعدني (MIG)...
يوفر اللحام بالليزر العديد من المزايا:
1. الدقة: يمكن تركيز أشعة الليزر على بقعة صغيرة جدًا بقطر 0.1-1 مم، مما يتيح لحامات دقيقة للغاية وقابلة للتكرار. هذا مثالي للأجزاء الصغيرة عالية التحمل.
2. السرعة:معدلات اللحام بالليزر أسرع بكثير من اللحام بالغاز الخامل (MIG)، خاصةً على المقاييس الأرق. هذا يُحسّن الإنتاجية ويُقلل من زمن الدورة.
3. الجودة:يُنتج مصدر الحرارة المُركّز تشوهاتٍ ضئيلةً ومناطقَ تأثرٍ حراريٍّ ضيقة. وهذا يُنتج لحاماتٍ قويةً وعاليةَ الجودة.
4. الأتمتة:يمكن أتمتة اللحام بالليزر بسهولة باستخدام الروبوتات وأنظمة التحكم الرقمي بالحاسوب (CNC). هذا يُتيح أنماطًا معقدة وتناسقًا أفضل مقارنةً بلحام MIG اليدوي.
5. المواد:يمكن لليزر أن يجمع بين العديد من تركيبات المواد، بما في ذلك اللحامات متعددة المواد والمعادن المختلفة.
ومع ذلك، فإن اللحام MIG لهبعض المزاياعلى الليزر في تطبيقات أخرى:
1. التكلفة:تتمتع معدات MIG بتكلفة استثمارية أولية أقل من أنظمة الليزر.
2. المواد الأكثر سمكًا:تعتبر تقنية MIG أكثر ملاءمة للحام المقاطع الفولاذية الأكثر سمكًا التي يزيد سمكها عن 3 مم، حيث يمكن أن يشكل امتصاص الليزر مشكلة.
3. غاز الحماية:تستخدم تقنية MIG درعًا من الغاز الخامل لحماية منطقة اللحام، بينما يستخدم الليزر غالبًا مسار شعاع محكم.
لذا، باختصار، يُفضل استخدام اللحام بالليزر بشكل عامالدقة والأتمتة وجودة اللحام.
لكن MIG تظل قادرة على المنافسة في إنتاجمقاييس أكثر سمكًا في حدود الميزانية.
تعتمد العملية الصحيحة على تطبيق اللحام المحدد ومتطلبات الأجزاء.
4. هل اللحام بالليزر أفضل من اللحام بتقنية TIG؟
لحام الغاز الخامل بالتنغستن (TIG) هي عملية يدوية تتطلب مهارة فنية يمكنها أن تنتج نتائج ممتازة على المواد الرقيقة.
ومع ذلك، فإن اللحام بالليزر له بعض المزايا مقارنة بتقنية TIG:
1. السرعة:اللحام بالليزر أسرع بكثير من اللحام بتقنية TIG في تطبيقات الإنتاج بفضل دقته الآلية، مما يُحسّن الإنتاجية.
2. الدقة:يتيح شعاع الليزر المُركّز دقة تحديد المواقع بدقة تصل إلى أجزاء من مئة من المليمتر. وهذا لا يُمكن تحقيقه باستخدام يد بشرية بتقنية TIG.
3. التحكم:يتم التحكم بشكل صارم في متغيرات العملية مثل مدخلات الحرارة وهندسة اللحام باستخدام الليزر، مما يضمن نتائج متسقة دفعة بعد دفعة.
4. المواد:تعتبر تقنية TIG هي الأفضل للمواد الموصلة الرقيقة، في حين يفتح اللحام بالليزر مجموعة أوسع من مجموعات المواد المتعددة.
5. الأتمتة: تمكن أنظمة الليزر الروبوتية من إجراء اللحام بشكل آلي بالكامل دون تعب، في حين يتطلب اللحام بالتنغستن الخامل (TIG) بشكل عام الاهتمام والخبرة الكاملة من جانب المشغل.
ومع ذلك، فإن لحام TIG يحافظ على ميزةأعمال الدقة الرفيعة أو لحام السبائكحيث يجب تعديل مدخلات الحرارة بعناية. في هذه التطبيقات، تُعدّ لمسة الفني الماهر قيّمة.
5. ما هي عيوب اللحام بالليزر؟
كما هو الحال مع أي عملية صناعية، فإن اللحام بالليزر له بعض الجوانب السلبية المحتملة التي يجب مراعاتها:
1. التكلفة: على الرغم من أن أنظمة الليزر عالية الطاقة أصبحت أكثر تكلفة، إلا أنها تتطلب استثمارًا رأسماليًا كبيرًا مقارنة بطرق اللحام الأخرى.
2. المواد الاستهلاكية:تتدهور فوهات الغاز والبصريات بمرور الوقت ويجب استبدالها، مما يزيد من تكلفة الملكية.
3. السلامة:هناك حاجة إلى بروتوكولات صارمة وحالات أمان مغلقة لمنع التعرض لشعاع الليزر عالي الكثافة.
4. التدريب:يحتاج المشغلون إلى التدريب للعمل بأمان وصيانة معدات اللحام بالليزر بشكل صحيح.
5. خط الرؤية:يتحرك شعاع الليزر في خطوط مستقيمة، لذا فإن الأشكال الهندسية المعقدة قد تتطلب استخدام أشعة متعددة أو إعادة وضع قطعة العمل.
6. الامتصاصية:قد يكون من الصعب لحام بعض المواد مثل الفولاذ السميك أو الألومنيوم إذا لم تتمكن من امتصاص الطول الموجي المحدد لليزر بكفاءة.
ومع اتخاذ الاحتياطات المناسبة والتدريب وتحسين العملية، فإن اللحام بالليزر يوفر مزايا الإنتاجية والدقة والجودة للعديد من التطبيقات الصناعية.
6. هل يحتاج اللحام بالليزر إلى الغاز؟
بخلاف عمليات اللحام المحمية بالغاز، لا يتطلب اللحام بالليزر استخدام غاز خامل محمي يتدفق فوق منطقة اللحام. وذلك للأسباب التالية:
1. ينتقل شعاع الليزر المركّز عبر الهواء لإنشاء حوض لحام صغير عالي الطاقة يذوب المواد ويجمعها.
2. الهواء المحيط غير مؤين مثل قوس البلازما الغازي ولا يتداخل مع تكوين الشعاع أو اللحام.
3. تتصلب اللحامات بسرعة كبيرة بسبب الحرارة المركزة بحيث تتشكل قبل أن تتكون الأكاسيد على السطح.
ومع ذلك، قد تستفيد بعض تطبيقات اللحام بالليزر المتخصصة من استخدام غاز مساعد:
1. بالنسبة للمعادن التفاعلية مثل الألومنيوم، يعمل الغاز على حماية حوض اللحام الساخن من الأكسجين الموجود في الهواء.
2. في أعمال الليزر عالية الطاقة، يعمل الغاز على تثبيت عمود البلازما الذي يتشكل أثناء اللحامات ذات الاختراق العميق.
3. تعمل نفثات الغاز على إزالة الأبخرة والحطام لضمان نقل الشعاع بشكل أفضل على الأسطح المتسخة أو المطلية.
باختصار، مع أن الغاز الخامل ليس ضروريًا تمامًا، إلا أنه قد يوفر مزايا لتطبيقات أو مواد لحام الليزر الصعبة. ولكن غالبًا ما تؤدي العملية أداءً جيدًا بدونه.
▶ ما هي المواد التي يمكن لحامها بالليزر؟
يمكن لحام جميع المعادن تقريبًا بالليزر بما في ذلكالفولاذ والألمنيوم والتيتانيوم وسبائك النيكل وغيرها.
حتى تركيبات المعادن المختلفة ممكنة. المفتاح هو أنهايجب أن يمتص طول موجة الليزر بكفاءة.
▶ ما هو سمك المواد التي يمكن لحامها؟
صفائح رقيقة مثل0.1 مم وسمكها 25 مميمكن عادةً لحامها بالليزر، اعتمادًا على التطبيق المحدد وقوة الليزر.
قد تتطلب الأقسام الأكثر سمكًا لحامًا متعدد المراحل أو بصريات خاصة.
▶ هل اللحام بالليزر مناسب للإنتاج بكميات كبيرة؟
بالتأكيد. تُستخدم خلايا اللحام بالليزر الروبوتية بشكل شائع في بيئات الإنتاج الآلية عالية السرعة، في تطبيقات مثل تصنيع السيارات.
من الممكن تحقيق معدلات إنتاج تصل إلى عدة أمتار في الدقيقة.
▶ ما هي الصناعات التي تستخدم اللحام بالليزر؟
يمكن العثور على تطبيقات اللحام بالليزر الشائعة فيصناعة السيارات والإلكترونيات والأجهزة الطبية والفضاء والأدوات والأجزاء الدقيقة الصغيرة.
التكنولوجيا هيالتوسع المستمر في قطاعات جديدة.
▶ كيف أختار نظام اللحام بالليزر؟
تشمل العوامل التي يجب مراعاتها مواد قطعة العمل، والحجم/السمك، واحتياجات الإنتاج، والميزانية، وجودة اللحام المطلوبة.
يمكن للموردين ذوي السمعة الطيبة المساعدة في تحديد نوع الليزر والطاقة والبصريات والأتمتة المناسبة لتطبيقك المحدد.
▶ ما هي أنواع اللحامات التي يمكن صنعها؟
تتضمن تقنيات اللحام بالليزر النموذجية اللحامات الطرفية واللحامات المتداخلة واللحامات المقطعية واللحامات الثاقبة واللحامات الكسوية.
كما ظهرت بعض الطرق المبتكرة مثل التصنيع الإضافي بالليزر لتطبيقات الإصلاح والنماذج الأولية.
▶ هل اللحام بالليزر مناسب لأعمال الإصلاح؟
نعم، تعتبر عملية اللحام بالليزر مناسبة جدًا لإصلاح المكونات عالية القيمة بدقة.
يقلل إدخال الحرارة المركزة من الضرر الإضافي للمواد الأساسية أثناء الإصلاح.
هل تريد البدء باستخدام آلة اللحام بالليزر؟
لماذا لا تفكر فينا؟
وقت النشر: ١٢ فبراير ٢٠٢٤