كيفية اختيار أفضل خلطات الغاز لعملية اللحام بالليزر؟
الأنواع والفوائد والتطبيقات
مقدمة:
أشياء رئيسية يجب معرفتها قبل الغوص
اللحام بالليزر هو طريقة لحام عالية الدقة، تستخدم شعاع ليزر لصهر مادة قطعة العمل، ثم تشكيل لحام بعد التبريد. ويلعب الغاز دورًا رئيسيًا في اللحام بالليزر.
لا يؤثر الغاز الواقي على تشكيل خط اللحام وجودة خط اللحام واختراق خط اللحام وعرض الاختراق فحسب، بل يؤثر أيضًا بشكل مباشر على جودة وكفاءة اللحام بالليزر.
ما هي الغازات اللازمة لعملية اللحام بالليزر؟ستلقي هذه المقالة نظرة متعمقة علىأهمية غازات اللحام بالليزر، الغازات المستخدمة، وماذا تفعل.
وسوف نوصي أيضاأفضل آلة لحام بالليزرلتلبية احتياجاتك.
لماذا نحتاج إلى الغاز في اللحام بالليزر؟
لحام شعاع الليزر
أثناء عملية اللحام بالليزر، يتم تركيز شعاع الليزر عالي الكثافة في الطاقة على منطقة اللحام الخاصة بقطعة العمل.
يسبب ذوبانًا فوريًا لمادة السطح لقطعة العمل.
يُعد الغاز ضروريًا أثناء اللحام بالليزر لحماية منطقة اللحام.
التحكم في درجة الحرارة وتحسين جودة اللحام وحماية النظام البصري.
يعد اختيار نوع الغاز المناسب ومعايير التزويد من العوامل المهمة في ضمان الكفاءة.
وعملية اللحام بالليزر مستقرة والحصول على نتائج لحام عالية الجودة.
1. حماية مناطق اللحام
أثناء عملية اللحام بالليزر، تتعرض منطقة اللحام للبيئة الخارجية وتتأثر بسهولة بالأكسجين والغازات الأخرى الموجودة في الهواء.
يُحفّز الأكسجين تفاعلات أكسدة قد تُؤدي إلى انخفاض جودة اللحام، وتكوين مسام وشوائب. يُمكن حماية اللحام بفعالية من تلوث الأكسجين بتزويد منطقة اللحام بغاز مناسب، عادةً ما يكون غازًا خاملًا مثل الأرجون.
2. التحكم في الحرارة
يُساعد اختيار الغاز وتزويده على التحكم في درجة حرارة منطقة اللحام. من خلال تعديل معدل تدفق الغاز ونوعه، يُمكن التأثير على معدل تبريد منطقة اللحام. يُعدّ هذا الأمر مهمًا للتحكم في المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ) أثناء اللحام وتقليل التشوه الحراري.
3. تحسين جودة اللحام
بعض الغازات المساعدة، مثل الأكسجين والنيتروجين، تُحسّن جودة وأداء اللحامات. على سبيل المثال، تُحسّن إضافة الأكسجين اختراق اللحام وتزيد من سرعته، مع التأثير على شكله وعمقه.
4. تبريد الغاز
في اللحام بالليزر، تتأثر منطقة اللحام عادةً بدرجات الحرارة المرتفعة. يساعد استخدام نظام تبريد الغاز على التحكم في درجة حرارة منطقة اللحام ومنع ارتفاع درجة حرارتها. يُعد هذا ضروريًا لتقليل الإجهاد الحراري في منطقة اللحام وتحسين جودتها.
اللحام الآلي بشعاع الليزر
5. حماية الأنظمة البصرية من الغازات
يتم تركيز شعاع الليزر على منطقة اللحام من خلال نظام بصري.
أثناء عملية اللحام، قد تتسبب المادة المنصهرة والهباء الجوي الناتج عنها في تلويث المكونات البصرية.
من خلال إدخال الغازات إلى منطقة اللحام، يتم تقليل خطر التلوث وإطالة عمر النظام البصري.
1. الغاز الوقائي:
تلعب غازات الحماية، والتي تُسمى أحيانًا "الغازات الخاملة"، دورًا هامًا في عملية اللحام بالليزر. غالبًا ما تستخدم عمليات اللحام بالليزر غازات خاملة لحماية منطقة اللحام. ومن بين الغازات الواقية الشائعة الاستخدام في اللحام بالليزر الأرجون والنيون. وتختلف خصائصها الفيزيائية والكيميائية، وبالتالي يختلف تأثيرها على اللحام.
الغاز الوقائي:الأرجون
الأرجون هو أحد الغازات الخاملة الأكثر استخدامًا.
إنها تتمتع بدرجة عالية من التأين تحت تأثير الليزر، مما لا يساعد على التحكم في تكوين سحب البلازما، مما سيكون له تأثير معين على الاستخدام الفعال لليزر.
الطبيعة الخاملة للأرجون تبقيه خارج عملية اللحام، كما أنه يبدد الحرارة بشكل جيد، مما يساعد على التحكم في درجة الحرارة في منطقة اللحام.
الغاز الوقائي:نيون
يستخدم النيون غالبًا كغاز خامل، مشابه للأرجون، ويُستخدم بشكل أساسي لحماية منطقة اللحام من الأكسجين والمواد الملوثة الأخرى في البيئة الخارجية.
ومن المهم ملاحظة أن النيون غير مناسب لجميع تطبيقات اللحام بالليزر.
يتم استخدامه بشكل أساسي لبعض مهام اللحام الخاصة، مثل لحام المواد الأكثر سمكًا أو عندما تكون هناك حاجة إلى طبقات لحام أعمق.
2. الغاز المساعد:
أثناء عملية اللحام بالليزر، بالإضافة إلى الغاز الوقائي الرئيسي، يُمكن استخدام غازات مساعدة لتحسين أداء وجودة اللحام. فيما يلي بعض الغازات المساعدة الشائعة الاستخدام في اللحام بالليزر.
الغاز المساعد:الأكسجين
يستخدم الأكسجين عادة كغاز مساعد ويمكن استخدامه لزيادة الحرارة وعمق اللحام أثناء اللحام.
إن إضافة الأكسجين يمكن أن تزيد من سرعة اللحام واختراقه، ولكن يجب التحكم فيها بعناية لتجنب أن يؤدي الأكسجين الزائد إلى مشاكل الأكسدة.
الغاز المساعد:الهيدروجين/ خليط الهيدروجين
يساعد الهيدروجين على تحسين جودة اللحامات ويقلل من تكوين المسامية.
تُستخدم خلائط الأرجون والهيدروجين في بعض التطبيقات الخاصة، مثل لحام الفولاذ المقاوم للصدأ. يتراوح محتوى الهيدروجين في الخليط عادةً بين 2% و15%.
الغاز الوقائي:نتروجين
ويستخدم النيتروجين أيضًا في كثير من الأحيان كغاز مساعد في اللحام بالليزر.
طاقة تأين النيتروجين معتدلة، أعلى من طاقة تأين الأرجون وأقل من طاقة تأين الهيدروجين.
عادةً ما يتم تحقيق درجة التأين بتأثير الليزر، مما يُقلل من تكوّن سحب البلازما، ويضمن جودة ومظهرًا أفضل للحام، ويُقلل من تأثير الأكسجين على اللحامات.
يمكن أيضًا استخدام النيتروجين للتحكم في درجة حرارة منطقة اللحام وتقليل تكوين الفقاعات والمسام.
الغاز الوقائي:الهيليوم
يستخدم الهيليوم عادة في اللحام بالليزر عالي الطاقة لأنه يتمتع بموصلية حرارية منخفضة ولا يتأين بسهولة، مما يسمح لليزر بالمرور بسلاسة وطاقة الشعاع للوصول إلى سطح قطعة العمل دون أي عوائق.
مُساعد على اللحام عالي الطاقة. يُمكن استخدام الهيليوم أيضًا لتحسين جودة اللحام والتحكم في درجات حرارته. يُعدّ هذا الغاز الواقي الأكثر فعالية في اللحام بالليزر، ولكنه باهظ الثمن نسبيًا.
3. غاز التبريد:
يُستخدم غاز التبريد بكثرة أثناء اللحام بالليزر للتحكم في درجة حرارة منطقة اللحام، ومنع ارتفاع درجة الحرارة، والحفاظ على جودة اللحام. فيما يلي بعض غازات التبريد الشائعة الاستخدام:
غاز التبريد/الوسيط:ماء
الماء هو وسيلة تبريد شائعة الاستخدام في كثير من الأحيان لتبريد مولدات الليزر وأنظمة اللحام الضوئية بالليزر.
يمكن أن تساعد أنظمة تبريد المياه في الحفاظ على درجة حرارة ثابتة لمولد الليزر والمكونات البصرية لضمان استقرار شعاع الليزر وأدائه.
غاز التبريد/الوسيط:الغازات الجوية
في بعض عمليات اللحام بالليزر، يمكن استخدام الغازات الجوية المحيطة للتبريد.
على سبيل المثال، في النظام البصري لمولد الليزر، يمكن للغاز الجوي المحيط أن يوفر تأثير تبريد.
غاز التبريد/الوسيط:الغازات الخاملة
يمكن أيضًا استخدام الغازات الخاملة مثل الأرجون والنيتروجين كغازات تبريد.
إنها تتمتع بموصلية حرارية أقل ويمكن استخدامها للتحكم في درجة حرارة منطقة اللحام وتقليل المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ).
غاز التبريد/الوسيط:النيتروجين السائل
النيتروجين السائل عبارة عن وسط تبريد ذو درجة حرارة منخفضة للغاية ويمكن استخدامه في اللحام بالليزر عالي الطاقة للغاية.
ويوفر تأثير تبريد فعال للغاية ويضمن التحكم في درجة الحرارة في منطقة اللحام.
4. الغاز المختلط:
تُستخدم مخاليط الغازات بشكل شائع في اللحام لتحسين جوانب مختلفة من العملية، مثل سرعة اللحام، وعمق الاختراق، واستقرار القوس. وهناك نوعان رئيسيان من مخاليط الغازات: مخاليط ثنائية ومخاليط ثلاثية.
مخاليط الغازات الثنائية:الأرجون + الأكسجين
إضافة كمية صغيرة من الأكسجين إلى الأرجون يُحسّن استقرار القوس، ويُحسّن جودة حوض اللحام، ويزيد من سرعة اللحام. يُستخدم هذا الخليط عادةً في لحام الفولاذ الكربوني، والفولاذ منخفض السبائك، والفولاذ المقاوم للصدأ.
مخاليط الغازات الثنائية:الأرجون + ثاني أكسيد الكربون
تزيد إضافة ثاني أكسيد الكربون إلى الأرجون من قوة اللحام ومقاومته للتآكل، مع تقليل تناثره. يُستخدم هذا الخليط غالبًا في لحام الفولاذ الكربوني والفولاذ المقاوم للصدأ.
مخاليط الغازات الثنائية:الأرجون + الهيدروجين
يزيد الهيدروجين من درجة حرارة القوس، ويحسّن سرعة اللحام، ويقلل عيوبه. وهو مفيدٌ بشكل خاص في لحام سبائك النيكل والفولاذ المقاوم للصدأ.
مخاليط الغازات الثلاثية:الأرجون + الأكسجين + ثاني أكسيد الكربون
يجمع هذا الخليط بين فوائد خليطي الأرجون والأكسجين والأرجون وثاني أكسيد الكربون. فهو يقلل من تناثر اللحام، ويحسن سيولة حوض اللحام، ويعزز جودته. ويُستخدم على نطاق واسع في لحام مختلف سماكات الفولاذ الكربوني، والفولاذ منخفض السبائك، والفولاذ المقاوم للصدأ.
مخاليط الغازات الثلاثية:الأرجون + الهيليوم + ثاني أكسيد الكربون
يُحسّن هذا الخليط استقرار القوس الكهربائي، ويرفع درجة حرارة حوض اللحام، ويزيد من سرعة اللحام. ويُستخدم في لحام القوس الكهربائي ذي الدائرة القصيرة وفي تطبيقات اللحام الثقيلة، مما يُحسّن التحكم في الأكسدة.
اختيار الغاز في التطبيقات المختلفة
اللحام بالليزر المحمول
في مختلف تطبيقات اللحام بالليزر، يُعد اختيار الغاز المناسب أمرًا بالغ الأهمية، لأن تركيبات الغازات المختلفة قد تُنتج جودة لحام وسرعة وكفاءة مختلفة. إليك بعض الإرشادات لمساعدتك في اختيار الغاز المناسب لتطبيقك المحدد:
نوع مادة اللحام:
الفولاذ المقاوم للصدأيستخدم عادةالأرجون أو خليط الأرجون والهيدروجين.
الألومنيوم وسبائك الألومنيومغالبا ما تستخدمالأرجون النقي.
سبائك التيتانيومغالبا ما تستخدمنتروجين.
الفولاذ عالي الكربونغالبا ما تستخدمالأكسجين كغاز مساعد.
سرعة اللحام والاختراق:
إذا كانت هناك حاجة إلى سرعة لحام أعلى أو اختراق أعمق، فيمكن تعديل تركيبة الغاز. غالبًا ما تُحسّن إضافة الأكسجين السرعة والاختراق، ولكن يجب التحكم فيها بعناية لتجنب مشاكل الأكسدة.
التحكم في المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ):
بناءً على نوع المادة المُنظَّفة، قد تتولد نفايات خطرة تتطلب إجراءات معالجة خاصة أثناء عملية التنظيف، مما قد يزيد من التكلفة الإجمالية لعملية التنظيف بالليزر.
جودة اللحام:
يمكن لبعض تركيبات الغازات تحسين جودة ومظهر اللحامات. على سبيل المثال، يُحسّن النيتروجين مظهر اللحامات وجودة سطحها.
التحكم في المسام والفقاعات:
في التطبيقات التي تتطلب لحامات عالية الجودة، يجب إيلاء اهتمام خاص لتكوين المسام والفقاعات. اختيار الغاز المناسب يقلل من خطر هذه العيوب.
اعتبارات المعدات والتكلفة:
يتأثر اختيار الغاز أيضًا بنوع المعدات وتكلفتها. قد تتطلب بعض الغازات أنظمة إمداد خاصة أو تكاليف أعلى.
بالنسبة للتطبيقات المحددة، يوصى بالعمل مع مهندس لحام أو شركة مصنعة لمعدات اللحام بالليزر للحصول على المشورة المهنية وتحسين عملية اللحام.
عادة ما تكون هناك حاجة إلى بعض التجارب والتحسينات قبل تحديد تركيبة الغاز النهائية.
اعتمادًا على التطبيق المحدد، يمكن تجربة مجموعات ومعلمات غاز مختلفة للعثور على ظروف اللحام المثالية.
أشياء تحتاج إلى معرفتها حول: اللحام بالليزر المحمول
آلة اللحام بالليزر الموصى بها
لتحسين أعمالك في تشغيل المعادن ومعالجة المواد، يُعد اختيار المعدات المناسبة أمرًا بالغ الأهمية. توصي شركة MimoWork Laser بـآلة لحام الليزر المحمولةللربط المعدني الدقيق والفعال.
قدرة عالية وقوة كهربائية عالية لتطبيقات اللحام المختلفة
تتميز آلة اللحام بالليزر المحمولة بقوة 2000 وات بحجمها الصغير ولكنها تتميز بجودة اللحام الرائعة.
يوفر مصدر الليزر الليفي المستقر وكابل الألياف المتصل به توصيل شعاع الليزر بشكل آمن وثابت.
بفضل الطاقة العالية، يمكن تحسين ثقب اللحام بالليزر وتمكين وصلة اللحام من أن تكون أكثر ثباتًا حتى بالنسبة للمعادن السميكة.
مع مظهر آلة صغيرة ومدمجة، تم تجهيز آلة اللحام بالليزر المحمولة بمسدس لحام ليزر محمول متحرك وخفيف الوزن ومريح لتطبيقات اللحام متعددة الليزر في أي زاوية وسطح.
إن الأنواع المختلفة الاختيارية من فوهات اللحام بالليزر وأنظمة تغذية الأسلاك الأوتوماتيكية تجعل عملية اللحام بالليزر أسهل وصديقة للمبتدئين.
تعمل تقنية اللحام بالليزر عالية السرعة على زيادة كفاءة الإنتاج لديك ومخرجاته بشكل كبير مع تمكين تأثير اللحام بالليزر الممتاز.
تلخيص
باختصار، يتطلب اللحام بالليزر استخدام الغاز لحماية مناطق اللحام، والتحكم في درجة الحرارة، وتحسين جودة اللحام، وحماية الأنظمة البصرية. يُعد اختيار أنواع الغاز المناسبة ومعايير التزويد عاملاً هامًا في ضمان عملية لحام ليزر فعالة ومستقرة، والحصول على نتائج لحام عالية الجودة. قد تتطلب المواد والتطبيقات المختلفة أنواعًا ونسبًا مختلفة لتلبية متطلبات اللحام المحددة.
تواصل معنا اليوملتعرف المزيد عن قواطع الليزر الخاصة بنا وكيف يمكنها تحسين عملية إنتاج القطع الخاصة بك.
روابط ذات صلة
هل لديك أي أفكار حول آلات اللحام بالليزر؟
وقت النشر: ١٣ يناير ٢٠٢٥