تأثير الغاز الوقائي في اللحام بالليزر
ما الذي يمكن أن يوفره لك الغاز الوقائي المناسب؟
Iفي اللحام بالليزر، يمكن أن يكون لاختيار الغاز الواقي تأثير كبير على تشكيل وجودة وعمق وعرض خط اللحام.
في الغالبية العظمى من الحالات، يكون لإدخال الغاز الواقي تأثير إيجابي على اللحام بينما الاستخدام غير السليم للغاز الواقي يمكن أن يكون له آثار ضارة على اللحام.
الآثار الصحيحة وغير الصحيحة لاستخدام الغاز الوقائي هي كما يلي:
الاستخدام السليم
الاستخدام غير السليم
1. الحماية الفعالة لحوض اللحام
إن الإدخال الصحيح للغاز الواقي يمكن أن يحمي حوض اللحام بشكل فعال من الأكسدة أو حتى يمنع الأكسدة تمامًا.
1. تدهور اللحام
قد يؤدي الإدخال غير الصحيح للغاز الواقي إلى ضعف جودة اللحام.
2. تقليل التناثر
يمكن أن يؤدي إدخال الغاز الواقي بشكل صحيح إلى تقليل تناثر الغاز أثناء عملية اللحام بشكل فعال.
2. التشقق وانخفاض الخواص الميكانيكية
قد يؤدي اختيار نوع الغاز الخاطئ إلى حدوث تشققات في اللحام وانخفاض الأداء الميكانيكي.
3. تشكيل موحد لدرز اللحام
يساهم الإدخال الصحيح للغاز الواقي في تعزيز الانتشار المتساوي لحوض اللحام أثناء التصلب، مما يؤدي إلى الحصول على خط لحام موحد وجميل من الناحية الجمالية.
3. زيادة الأكسدة أو التداخل
قد يؤدي اختيار معدل تدفق غاز خاطئ، سواءً كان مرتفعًا جدًا أو منخفضًا جدًا، إلى زيادة أكسدة خط اللحام. كما قد يُسبب اضطرابات شديدة في المعدن المنصهر، مما يؤدي إلى انهيار خط اللحام أو تكوينه بشكل غير متساوٍ.
4. زيادة استخدام الليزر
يمكن أن يؤدي الإدخال الصحيح للغاز الواقي إلى تقليل تأثير الحماية الذي تسببه سحب بخار المعدن أو سحب البلازما على الليزر بشكل فعال، وبالتالي زيادة كفاءة الليزر.
4. الحماية غير الكافية أو التأثير السلبي
يمكن أن يؤدي اختيار طريقة إدخال الغاز الخاطئة إلى عدم توفير الحماية الكافية لخط اللحام أو حتى يكون له تأثير سلبي على تكوين خط اللحام.
5. تقليل مسامية اللحام
يُمكن للإدخال الصحيح للغاز الواقي أن يُقلل بفعالية من تكوّن مسام الغاز في خط اللحام. باختيار نوع الغاز المُناسب، ومعدل التدفق، وطريقة الإدخال، يُمكن تحقيق نتائج مثالية.
5. التأثير على عمق اللحام
يمكن أن يكون لإدخال الغاز الواقي تأثير معين على عمق اللحام، وخاصة في لحام الصفائح الرقيقة، حيث يميل إلى تقليل عمق اللحام.
أنواع مختلفة من الغازات الوقائية
الغازات الواقية الشائعة الاستخدام في اللحام بالليزر هي النيتروجين (N2) والأرجون (Ar) والهيليوم (He). تتميز هذه الغازات بخصائص فيزيائية وكيميائية مختلفة، مما يؤدي إلى تأثيرات متفاوتة على خط اللحام.
1. النيتروجين (N2)
يتمتع غاز النيتروجين (N2) بطاقة تأين معتدلة، أعلى من طاقة الأرجون (Ar) وأقل من طاقة الهيليوم (He). يتأين النيتروجين بدرجة معتدلة تحت تأثير الليزر، مما يقلل بفعالية من تكوّن سحب البلازما ويزيد من كفاءة الليزر. مع ذلك، يمكن للنيتروجين التفاعل كيميائيًا مع سبائك الألومنيوم والفولاذ الكربوني عند درجات حرارة معينة، مُكوّنًا النتريدات. هذا قد يزيد من هشاشة وصلة اللحام ويقلل من صلابتها، مما يؤثر سلبًا على خصائصها الميكانيكية. لذلك، لا يُنصح باستخدام النيتروجين كغاز واقي لحامات سبائك الألومنيوم والفولاذ الكربوني. من ناحية أخرى، يمكن للنيتروجين التفاعل مع الفولاذ المقاوم للصدأ، مُكوّنًا النتريدات التي تُعزز قوة وصلة اللحام. لذلك، يمكن استخدامه كغاز واقي لحامات الفولاذ المقاوم للصدأ.
2. غاز الأرجون (Ar)
يتميز غاز الأرجون بأقل طاقة تأين نسبيًا، مما يؤدي إلى درجة تأين أعلى تحت تأثير الليزر. هذا لا يُناسب التحكم في تكوين سُحب البلازما، وقد يؤثر سلبًا على فعالية استخدام الليزر. مع ذلك، يتميز الأرجون بتفاعلية منخفضة جدًا، ومن غير المرجح أن يتفاعل كيميائيًا مع المعادن الشائعة. بالإضافة إلى ذلك، يتميز الأرجون بفعاليته من حيث التكلفة. علاوة على ذلك، وبفضل كثافته العالية، يغوص الأرجون فوق حوض اللحام، مما يوفر حماية أفضل له. لذلك، يمكن استخدامه كغاز حماية تقليدي.
3. غاز الهيليوم (He)
يتميز غاز الهيليوم بأعلى طاقة تأين، مما يؤدي إلى انخفاض درجة التأين بشكل كبير تحت تأثير الليزر. كما يسمح بتحكم أفضل في تكوين سحابة البلازما، ويمكن لليزر التفاعل بفعالية مع المعادن. علاوة على ذلك، يتميز الهيليوم بتفاعلية منخفضة جدًا ولا يتفاعل كيميائيًا بسهولة مع المعادن، مما يجعله غازًا ممتازًا لعزل اللحام. ومع ذلك، نظرًا لارتفاع تكلفة الهيليوم، فإنه لا يُستخدم عادةً في الإنتاج الضخم للمنتجات. ويُستخدم عادةً في البحث العلمي أو في المنتجات ذات القيمة المضافة العالية.
طريقتان لاستخدام الغاز الوقائي
حاليًا، هناك طريقتان رئيسيتان لإدخال غاز الحماية: النفخ الجانبي خارج المحور وغاز الحماية المحوري، كما هو موضح في الشكل 1 والشكل 2 على التوالي.
الشكل 1: غاز الحماية المنفوخ جانبيًا خارج المحور
الشكل 2: غاز الحماية المحوري
يعتمد الاختيار بين طريقتي النفخ على عدة اعتبارات.
بشكل عام، يوصى باستخدام طريقة النفخ الجانبي خارج المحور لحجب الغاز.
كيفية اختيار الغاز الوقائي المناسب؟
أولاً، من المهم توضيح أن مصطلح "أكسدة" اللحامات هو مصطلح عامي. نظرياً، يشير إلى تدهور جودة اللحام نتيجةً للتفاعلات الكيميائية بين معدن اللحام والمكونات الضارة في الهواء، مثل الأكسجين والنيتروجين والهيدروجين.
يتضمن منع أكسدة اللحام تقليل أو تجنب تلامس هذه المكونات الضارة مع معدن اللحام عالي الحرارة. ولا تقتصر هذه الحالة على معدن حوض اللحام المنصهر فحسب، بل تشمل أيضًا الفترة الممتدة من انصهاره حتى تصلب الحوض وانخفاض درجة حرارته إلى ما دون حد معين.
عملية اللحام
على سبيل المثال، في لحام سبائك التيتانيوم، عندما تكون درجة الحرارة أعلى من 300 درجة مئوية، يحدث امتصاص سريع للهيدروجين؛ وفوق 450 درجة مئوية، يحدث امتصاص سريع للأكسجين؛ وفوق 600 درجة مئوية، يحدث امتصاص سريع للنيتروجين.
لذلك، يلزم توفير حماية فعّالة لحام سبيكة التيتانيوم أثناء مرحلة تصلبها وانخفاض درجة حرارتها عن 300 درجة مئوية لمنع الأكسدة. بناءً على الوصف السابق، يتضح أن غاز الحماية المنفوخ يجب أن يوفر الحماية ليس فقط لحوض اللحام في الوقت المناسب، بل أيضًا لمنطقة اللحام التي تصلبت للتو. لذلك، تُفضّل عادةً طريقة النفخ الجانبي خارج المحور الموضحة في الشكل 1 لأنها توفر نطاق حماية أوسع مقارنةً بطريقة الحماية المحورية الموضحة في الشكل 2، وخاصةً لمنطقة اللحام التي تصلبت للتو.
ومع ذلك، بالنسبة لبعض المنتجات المحددة، يجب أن يتم اختيار الطريقة بناءً على بنية المنتج وتكوين المفصل.
اختيار محدد لطريقة إدخال الغاز الوقائي
1. اللحام المستقيم
إذا كان شكل لحام المنتج مستقيمًا، كما هو موضح في الشكل 3، وكان تكوين المفصل يتضمن وصلات بعقب، أو وصلات تداخل، أو لحامات شرائح، أو لحامات مكدسة، فإن الطريقة المفضلة لهذا النوع من المنتجات هي طريقة النفخ الجانبي خارج المحور كما هو موضح في الشكل 1.
الشكل 3: اللحام المستقيم
2. لحام هندسي مغلق مستوي
كما هو موضح في الشكل 4، يكون اللحام في هذا النوع من المنتجات مستوٍ مغلقًا، مثل شكل دائري أو مضلع أو خط متعدد المقاطع. يمكن أن تشمل تكوينات الوصلات وصلات طرفية أو وصلات متداخلة أو لحامات مكدسة. بالنسبة لهذا النوع من المنتجات، تُفضل استخدام غاز التدريع المحوري الموضح في الشكل 2.
الشكل 4: لحام هندسي مغلق مستوي
يؤثر اختيار غاز الحماية للحامات الهندسية المغلقة المستوية بشكل مباشر على جودة وكفاءة وتكلفة إنتاج اللحام. ومع ذلك، نظرًا لتنوع مواد اللحام، يُعد اختيار غاز اللحام عملية معقدة في عمليات اللحام الفعلية. يتطلب ذلك دراسة شاملة لمواد اللحام، وطرقه، ومواضعه، والنتيجة المرجوة. يمكن تحديد غاز اللحام الأنسب من خلال اختبارات اللحام لتحقيق أفضل النتائج.
عرض الفيديو | لمحة عن اللحام بالليزر المحمول
تعرف على المزيد حول ما هو جهاز اللحام بالليزر المحمول
يوضح هذا الفيديو ما هي آلة اللحام بالليزر وما هيالتعليمات والهياكل التي تحتاج إلى معرفتها.
وهذا أيضًا هو الدليل النهائي الخاص بك قبل شراء جهاز اللحام بالليزر المحمول.
هناك تركيبات أساسية لآلة اللحام بالليزر 1000 واط 1500 واط 2000 واط.
اللحام بالليزر متعدد الاستخدامات لمتطلبات متنوعة
في هذا الفيديو، نستعرض عدة طرق لحام يمكنك تنفيذها باستخدام آلة لحام ليزر محمولة. تُمكّنك هذه الآلة من تحقيق التوازن بين مبتدئ اللحام ومحترف اللحام.
نحن نقدم خيارات من 500 واط إلى 3000 واط.
جهاز اللحام بالليزر المحمول الموصى به
الأسئلة الشائعة
- في اللحام بالليزر، يُعدّ غاز الحماية عنصرًا أساسيًا لحماية منطقة اللحام من التلوث الجوي. يُولّد شعاع الليزر عالي الكثافة المستخدم في هذا النوع من اللحام كمية كبيرة من الحرارة، مما يُشكّل بركة من المعدن المنصهر.
يُستخدم الغاز الخامل غالبًا لحماية حوض المنصهر أثناء عملية اللحام بآلات اللحام بالليزر. عند لحام بعض المواد، قد لا يُؤخذ تأكسد السطح في الاعتبار. مع ذلك، في معظم التطبيقات، يُستخدم الهيليوم والأرجون والنيتروجين وغازات أخرى كحماية. فيما يلي، دعونا نلقي نظرة على سبب حاجة آلات اللحام بالليزر إلى غاز التدريع عند اللحام.
في اللحام بالليزر، يؤثر غاز الحماية على شكل اللحام وجودته ونفاذيته وعرض الانصهار. في معظم الحالات، يُحدث نفخ غاز الحماية تأثيرًا إيجابيًا على اللحام.
- مخاليط الأرجون والهيليوممخاليط الأرجون والهيليوم: يُنصح بها عمومًا في معظم تطبيقات لحام الألومنيوم بالليزر، وذلك حسب مستوى طاقة الليزر. مخاليط الأرجون والأكسجين: تُوفر كفاءة عالية وجودة لحام مقبولة.
- الغازات المستخدمة في تصميم وتطبيق ليزر الغاز هي التالية: ثاني أكسيد الكربون (CO2)، والهيليوم-النيون (H وNe)، والنيتروجين (N).
هل لديك أي أسئلة حول اللحام بالليزر المحمول؟
وقت النشر: ١٩ مايو ٢٠٢٣