اللحام بالليزر هو طريقة دقيقة وفعالة لربط المواد
باختصار، يوفر اللحام بالليزر نتائج عالية السرعة وعالية الجودة مع الحد الأدنى من التشوه.
فهو قابل للتكيف مع مجموعة واسعة من المواد ويمكن تصميمه لتلبية الاحتياجات المحددة لكل تطبيق.
من أهم مميزات اللحام بالليزر هو تعدد استخداماته.
يمكن استخدامه في لحام ليس فقط المعادن مثل الألومنيوم والنحاس والفولاذ المقاوم للصدأ ولكن أيضًا مجموعة من المواد الأخرى.
بما في ذلك بعض المواد البلاستيكية الحرارية والزجاج والمركبات.
وهذا يجعلها مفيدة في مجموعة متنوعة من الصناعات، من تصنيع السيارات إلى الإلكترونيات وحتى إنتاج الأجهزة الطبية.
ما هو اللحام بالليزر؟ [الجزء الثاني]
تمثيل المستقبل المتطور
اللحام بالليزر هو تقنية متطورة تستخدم شعاع ليزر عالي الطاقة لربط المواد بدقة، وعادةً المعادن، عن طريق إذابتها عند نقطة التلامس.
تخلق هذه العملية رابطة قوية ودائمة مع الحد الأدنى من التشوه مقارنة بطرق اللحام التقليدية.
فهو سريع وفعال وقادر على إنتاج نتائج عالية الجودة.
قلب اللحام بالليزر
إن جوهر عملية اللحام بالليزر هو شعاع الليزر نفسه، والذي يولد قدرًا هائلاً من الحرارة.
عندما يتم تركيز الليزر على سطح معدني، فإنه يذيب المادة، مما يشكل بركة صغيرة منصهرة.
يتصلب هذا التجمع بسرعة، عادة في غضون ميلي ثانية، بمجرد ابتعاد الليزر، مما يؤدي إلى اتصال قوي بين الأجزاء.
وتتم هذه العملية بشكل خاضع لسيطرة شديدة، مما يعني أن المناطق التي يتم لحامها فقط هي التي تتأثر، بينما لا تتأثر بقية المواد إلى حد كبير.
فهم اللحام بالليزر
الطريقة البسيطة لفهم اللحام بالليزر هي التفكير في عدسة مكبرة تركز أشعة الشمس على بقعة صغيرة.
تمامًا كما يمكن للضوء المركّز أن يذيب قطعة من الورق، فإن شعاع الليزر يركز طاقة مكثفة على سطح معدني.
مما يؤدي إلى ذوبانه، وفي بعض الحالات، إلى تبخره.
كثافة الطاقة في لحام شعاع الليزر
يتم قياس قوة الليزر من حيث كثافة الطاقة.
وهذا رقم مرتفع بشكل لا يصدق، إذ يصل إلى ملايين الواط لكل سنتيمتر مربع.
كلما زادت قوة الليزر، كلما كانت عملية اللحام أسرع، وكلما زادت قدرة الحرارة على اختراق المادة بشكل أعمق.
ومع ذلك، فإن قوة الليزر الأعلى تؤدي أيضًا إلى ارتفاع تكلفة المعدات.
مما يجعله عاملًا مهمًا عند النظر في التكلفة الإجمالية للجهاز.
هل أنت جديد في مجال اللحام بالليزر واللحام بالليزر المحمول؟
نحن نستطيع المساعدة!
لماذا يعتبر الليزر الليفي هو الأفضل في اللحام بالليزر؟
شرح بعض الأنواع الشائعة من الليزر في اللحام بالليزر
كل نوع من الليزر لديه نقاط القوة والضعف، مما يجعلها مناسبة لتطبيقات مختلفة في اللحام بالليزر.
تعتبر ألياف الليزر الأكثر تنوعًا وكفاءة، خاصةً في لحام المعادن.
في حين أن ليزر ثاني أكسيد الكربون مفيد لقطع العمل الدائرية ولكنه يتطلب المزيد من الصيانة.
تعد ليزرات Nd:YAG مثالية لمهام محددة مثل إصلاح القوالب، ولكن كفاءتها المنخفضة في استخدام الطاقة وتكاليف صيانتها العالية قد تكون محدودة.
وأخيرا، توفر أشعة الليزر الثنائية كفاءة طاقة ممتازة ولكنها أقل فعالية عندما تكون هناك حاجة إلى دقة عالية.
لحام الألياف بالليزر: الأكثر شيوعًا وفعالية
تعد ألياف الليزر حاليًا هي التقنية الأكثر شيوعًا وثباتًا في مجال اللحام بالليزر.
تشتهر هذه المحطات بكفاءتها العالية في استخدام الطاقة، والتي تصل إلى حوالي 30%.
مما يساعد على إدارة حرارية أفضل وخفض تكاليف التشغيل.
يتم امتصاص الطول الموجي للأشعة تحت الحمراء المنبعثة من ليزر الألياف بشكل جيد بواسطة معظم المعادن.
مما يجعلها فعالة للغاية لمجموعة واسعة من مهام اللحام.
أحد أهم مميزات ليزر الألياف هو قدرته على توليد وتوجيه شعاع الليزر عبر كابل الألياف البصرية.
يتيح هذا الحصول على جودة شعاع عالية ودقة متزايدة وكثافة طاقة أعلى، مما يؤدي إلى عمق اختراق جيد عند اللحام.
بالإضافة إلى ذلك، تتميز أجهزة الليزر الأليافية باستخدام الحد الأدنى من المواد الاستهلاكية، مما يقلل من تكاليف الصيانة والتعقيد.
ويمكن أيضًا دمجها بسهولة مع الروبوتات أو آلات CNC، مما يجعلها متعددة الاستخدامات في البيئات الصناعية.
ومن الفوائد الأخرى أنه لا يوجد حد تقريبًا لقوة ليزر الألياف، مما يتيح إجراء اللحام عالي الأداء حتى على المواد السميكة.
ليزر ثاني أكسيد الكربون: رائع لتطبيقات معينة
كان ليزر ثاني أكسيد الكربون هو النوع الأول من الليزر المستخدم في اللحام بالليزر الصناعي ولا يزال يستخدم في تطبيقات معينة.
تصدر هذه الليزر شعاع ليزر يعتمد على الغاز ولا يمكن توجيهه عبر الألياف البصرية.
مما يؤدي إلى انخفاض جودة الشعاع مقارنة بألياف الليزر.
وهذا يجعلها أقل دقة لبعض تطبيقات اللحام.
تُستخدم ليزرات ثاني أكسيد الكربون عادةً في لحام قطع العمل الدائرية لأن الليزر يمكن تثبيته في مكانه أثناء دوران قطعة العمل.
ومع ذلك، فإنها تتطلب المزيد من الصيانة بسبب الحاجة المتكررة للمواد الاستهلاكية مثل المرايا والغازات.
مع كفاءة طاقة متوسطة تبلغ حوالي 20%، فإن ليزر ثاني أكسيد الكربون ليس بنفس كفاءة الطاقة مثل ليزر الألياف.
مما يؤدي إلى ارتفاع تكاليف التشغيل.
ليزر Nd:YAG: أثبت فعاليته مع بعض القيود
ليزر Nd:YAG (النيوديوميوم المضاف إليه الإيتريوم والألومنيوم العقيق) هو تقنية مثبتة في اللحام بالليزر
لكنها تأتي مع بعض القيود.
إنها تتمتع بكفاءة طاقة منخفضة، عادة حوالي 5٪.
مما يؤدي إلى مشاكل في الإدارة الحرارية وارتفاع تكاليف التشغيل.
إن إحدى نقاط قوة ليزر Nd:YAG هي قدرته على توجيه شعاع الليزر باستخدام الألياف البصرية، مما يحسن جودة الشعاع.
ومع ذلك، لا يزال من الصعب تركيز شعاع الليزر على بقعة صغيرة، مما يحد من دقته في تطبيقات معينة.
غالبًا ما يتم استخدام ليزر Nd:YAG لمهام محددة مثل إصلاح القوالب، حيث يكون التركيز الأكبر مقبولًا.
كما أن تكاليف صيانتها مرتفعة، حيث تحتاج المواد الاستهلاكية مثل المرايا والمصابيح إلى الاستبدال بشكل منتظم.
ليزر الثنائي: من الصعب التركيز بسبب ضعف جودة الشعاع
أصبحت أشعة الليزر الثنائية أكثر شيوعًا في التطبيقات التي تتطلب كفاءة عالية في استخدام الطاقة (حوالي 40%).
تؤدي هذه الكفاءة العالية إلى إدارة حرارية أفضل وتكاليف تشغيل أقل مقارنة ببعض أنواع الليزر الأخرى.
ومع ذلك، فإن أحد العيوب الرئيسية لليزر الثنائي هو أن جودة شعاعه رديئة للغاية.
مما يجعل من الصعب تركيز الليزر على حجم بقعة صغيرة.
وهذا يحد من دقتها في بعض تطبيقات اللحام.
وعلى الرغم من ذلك، لا تزال أشعة الليزر الثنائية مفيدة لبعض المواد، وخاصة البلاستيك، ويمكن استخدامها بشكل فعال في تلك التطبيقات.
هل تريد البدء في استخدام آلة لحام الليزر بالألياف المحمولة؟
اللحام بالليزر التوصيلي وثقب المفتاح
فهم تقنية اللحام الشائعة
يمكن تقسيم اللحام بالليزر إلى نوعين رئيسيين: اللحام التوصيلي واللحام بالثقب الرئيسي.
تختلف هاتين العمليتين في كيفية تفاعل الليزر مع المادة والنتائج التي ينتجونها.
الاختلافات الرئيسية
جودة اللحام
عادةً ما ينتج اللحام التوصيلي نتائج أنظف مع تناثر أقل وعيوب أقل، في حين أن اللحام بالثقب الرئيسي يمكن أن يسبب المزيد من التناثر والمسامية ومنطقة أكبر متأثرة بالحرارة.
توزيع حرارة اللحام
يقوم اللحام بالتوصيل بتوزيع الحرارة بالتساوي في جميع الاتجاهات، بينما يركز اللحام بالثقب الرئيسي الحرارة في اتجاه أضيق وأكثر عمودية، مما يؤدي إلى اختراق أعمق.
سرعة اللحام
تعتبر عملية اللحام بالثقب الرئيسي أسرع، مما يجعلها مناسبة للإنتاج بكميات كبيرة، في حين أن اللحام بالتوصيل أبطأ ولكنه يوفر المزيد من الدقة.
اللحام بالتوصيل
اللحام بالتوصيل عملية ألطف وأبطأ. في هذه الطريقة، يُذيب شعاع الليزر سطح المعدن.
جعل المعدن يصل إلى درجة حرارة انصهاره (النقطة التي يتحول فيها إلى سائل).
ولكن لا تتجاوز ذلك إلى درجة حرارة التبخر (حيث يتحول المعدن إلى غاز).
يتم توزيع الحرارة بالتساوي في جميع أنحاء المادة، مما يعني أن انتقال الحرارة يحدث في جميع الاتجاهات داخل المعدن.
نظرًا لأن اللحام التوصيلي يذيب المادة بشكل تدريجي، فإنه ينتج نتائج ذات جودة أعلى.
ويتضمن ذلك الحد الأدنى من التناثر (القطرات الصغيرة من المادة المنصهرة التي يمكن أن تتسرب أثناء اللحام) والأبخرة المنخفضة، مما يجعل العملية أنظف.
ومع ذلك، نظرًا لكونها أبطأ، يتم استخدام اللحام التوصيلي عادةً في التطبيقات التي تتطلب الدقة والمفاصل عالية الجودة بدلاً من السرعة.
لحام ثقب المفتاح
من ناحية أخرى، فإن عملية لحام ثقب المفتاح هي عملية أسرع وأكثر عدوانية.
في هذه الطريقة، يقوم شعاع الليزر بإذابة وتبخير المعدن، مما يؤدي إلى إنشاء ثقب صغير وعميق أو ثقب مفتاح في المادة.
تتسبب الحرارة الشديدة لليزر في وصول المعدن إلى درجة حرارة الانصهار ودرجة حرارة التبخر.
مع تحول جزء من المسبح المنصهر إلى غاز.
وبما أن المادة تتبخر، تنتقل الحرارة بشكل أكثر عمودية على شعاع الليزر، مما يؤدي إلى حوض لحام أعمق وأضيق.
تعتبر هذه العملية أسرع بكثير من اللحام التوصيلي، مما يجعلها مثالية لخطوط الإنتاج ذات الحجم الكبير.
ومع ذلك، فإن الحرارة السريعة والشديدة يمكن أن تسبب تناثر اللحام، كما أن الذوبان السريع يمكن أن يؤدي أيضًا إلى المسامية (فقاعات غاز صغيرة محاصرة داخل اللحام).
ومنطقة أكبر متأثرة بالحرارة (HAZ) (المنطقة المحيطة باللحام والتي تتغير بسبب الحرارة).
هل تريد أن تعرف ما هي تقنية اللحام الصحيحة؟
لتطبيقك و عملك؟
من مقاطع الفيديو الجذابة إلى المقالات الإعلامية
اللحام TIG مقابل اللحام بالليزر: أيهما أفضل؟
وقت النشر: ٢٥ ديسمبر ٢٠٢٤