الرئيسية التكنولوجيا والتقنيات لحام شعاع الليزر

لحام شعاع الليزر

لحام شعاع الليزر
لحام شعاع الليزر

هي عملية لحام انصهار يتم فيها ربط قطعتين معدنيتن معًا باستخدام الليزر. يوفر شعاع الليزر مصدرًا مركزًا للحرارة ، يركز على التجويف بين القطعتين المعدنيتين المراد ربطهما. تُستخدم هذه العملية بشكل متكرر في التطبيقات ذات الحجم الكبير باستخدام الأتمتة ، كما هو الحال في صناعة السيارات.1sciencedirect-Laser Beam Welding  يعتمد مبدأ تقنية اللحام بالليزر على وضعين مختلفين جوهريًا: اللحام بالتوصيل الحراري ولحام الاختراق (لحام ثقب المفتاح). 2disenlaser- Laser Welding Machine

اللحام بالتوصيل الحراري 

يعتمد أسلوب التفاعل بين شعاع الليزر ومادة اللحام على كثافة طاقة الحزمة لتسخين قطعة العمل. كثافة طاقة اللحام بالتوصيل الحراري أقل من 104 ~ 105 واط / سم 2 ، مع اختراق ضحل وسرعة لحام بطيئة. عندما تكون كثافة الطاقة أكبر من 105 ~ 107 واط / سم 2 ، يتم تسخين سطح المادة وتقطيع الثقوب ، ليصبح لحام عميق الاختراق ، مع سرعة لحام سريعة ونسبة عرض إلى ارتفاع كبيرة. مبدأ العمل في اللحام بالتوصيل الحراري بالليزر هو إشعاع شعاع الليزر الذي يسخن السطح المعدني ، ثم تنتشر الحرارة إلى الداخل من خلال التوصيل الحراري. عن طريق تعديل طاقة الليزر ، تردد التكرار ، قوة الذروة وغيرها، يتم صهر قطعة العمل لتصبح مجموعة منصهرة محددة.

لحام الاختراق 

يستخدم هذا النوع من لحام الليزر بشكل عام شعاع ليزر مستمر لإكمال توصيل المواد. تشبه العملية المعدنية حقًا لحام شعاع الإلكترون ، ويتم الانتهاء من تحويل الطاقة من خلال هيكل ثقب المفتاح. تتبخر المادة وتشكل ثقوبًا صغيرة تحت إشعاع ليزر عالي الكثافة. يشبه الثقب المملوء بالبخار ثقبًا أسود ، يمتص تقريبًا كل طاقة شعاع الليزر الساقطة. تصل درجة حرارة الاتزان في الحفرة إلى حوالي 2500. تنتقل الحرارة من الجدار الخارجي للفتحة ذات درجة الحرارة المرتفعة ، مما يؤدي إلى صهر المعدن المحيط. تمتلئ الفتحة ببخار عالي الحرارة ناتج عن التبخر المستمر لمادة الجدار تحت إشعاع شعاع الليزر.

المعدن المنصهر يحيط بالفتحة ، وتحيط المادة الصلبة بالمعدن السائل (في معظم عمليات اللحام التقليدية وعملية اللحام بالتوصيل الحراري بالليزر ، تترسب الطاقة أولاً على سطح المادة ، ثم تُنقل إلى الداخل عن طريق النقل). يتم الاحتفاظ بالتوتر السطحي لطبقة الجدار وتدفق السائل خارج جدار الفتحة في توازن ديناميكي مع ضغط البخار المتولد باستمرار في الحفرة.

يدخل شعاع الضوء إلى الفتحة الصغيرة باستمرار ، وتتدفق المادة الموجودة خارج الفتحة الصغيرة باستمرار. عندما يتحرك شعاع الضوء ، يكون ثقب المفتاح دائمًا في حالة تدفق مستقرة. وهذا يعني أن الثقب الصغير والمعدن المنصهر المحيط بجدار الفتحة يتحركان للأمام مع سرعة تقدم شعاع الضوء الرئيسي ، ويملأ المعدن المنصهر الفجوة المتبقية بعد إزالة الفتحة الصغيرة وتكثيفها ، مما يؤدي إلى تشكيل اللحام.

آلة اللحام بالليزر 

اكتسب اللحام بالليزر شعبية كبيرة كتقنية انضمام واعدة بجودة عالية ودقة عالية وأداء عالي وسرعة عالية ومرونة جيدة وتشوه أو تشوه منخفض ، بالإضافة إلى تطبيقاته العديدة بسبب سهولة الاستخدام مع الروبوتات ، الطاقة ، والأتمتة الكاملة ، والتنظيم ، وخطوط الإنتاج ، إلخ.١

آلة اللحام بالليزر ، الجيل الجديد من معدات اللحام بأشعة الليزر مع اللحام غير المتصل. المكونات الرئيسية هي ليزر الألياف والمبردات الصناعية ورؤوس اللحام وأنظمة التحكم الذكية. يمكن أيضًا تجهيزها بجهاز تغذية الأسلاك الأوتوماتيكي لتحقيق اللحام الإضافي.المنطقة المتأثرة بالحرارة صغيرة أثناء اللحام ، قطعة العمل بدون تشوه أو اسوداد ، مع عمق لحام كبير ولحام ثابت. يمكنها بسهولة إكمال عمليات اللحام مثل اللحام النقطي ، اللحام التناكبي ، اللحام المكدس ، اللحام الختم إلخ. استبدال طرق اللحام التقليدية مثل لحام الأرغون بالقوس واللحام بالقوس واللحام المحمي بالغاز. يمكن تقسيم آلات اللحام بالليزر إلى آلات اللحام بالليزر المحمولة ، وآلات اللحام بالليزر المكتبية ، وآلات اللحام بالليزر الروبوتية.٢

تطبيق اللحام بالليزر فوائد ومزايا آلة اللحام بالليزر

يتم تطبيق ماكينة اللحام بالليزر الصناعية على لحام الفولاذ المقاوم للصدأ ، والفولاذ الكربوني ، والنحاس ، وألواح الصلب السيليكونية ، والألمنيوم ، والذهب ، والتنتالوم ، والفضة ، والنيكل ، والكروم ، والتيتانيوم ، والمعادن الأخرى أو سبائكها بالإضافة إلى مختلف المواد المتباينة. تستخدم على نطاق واسع في المخالفات المعقدة في معالجة الصفائح المعدنية ، والخزائن والمطابخ ، والأثاث والأجهزة المنزلية ، واللوحات الإعلانية ، والشخصيات الإعلانية ، والقوالب ، والحرف اليدوية ، وأدوات الأجهزة ، ومصاعد السلالم ، والأرفف ، والأفران ، وخزانات المياه ، ونافذة الأبواب المعدنية ودرابزين ، والأثاث من الفولاذ المقاوم للصدأ وصناديق التوزيع وعملية اللحام للصناعات الأخرى.

فوائد ومزايا آلة اللحام بالليزر
  1. سرعة عالية ، تشوه صغير تكنولوجيا اللحام بالليزر تحقق أتمتة اللحام: يمكن لشعاع الليزر عالي الكثافة أن يكمل ذوبان أو تبخير المادة الأساسية بسرعة ، دون التأثير على المواد المحيطة ، مما يقلل من تشوه وتشوه الأجزاء ، وخاصة الطلب الفعال على حجم اللحام الكبير ومتطلبات تشوه المواد العالية ، مثل صناعة السيارات وصناعة المجوهرات.
  2. دقة عالية اللحام بالليزر عالي الدقة وإمكانية التحكم: يسمح الليزر باللحام الجزئي ، الدقيق جدًا ، النظيف جدًا ، وحتى غير المرئي تقريبًا ، ويمكنه أيضًا تقسيم شعاع الليزر إلى عدة حزم لتوفير لحام أكثر دقة. اللحام بالليزر مناسب بشكل خاص للحام الأجزاء الصغيرة ، مثل صناعة المكونات الإلكترونية وصناعة الطيران.
  3. نطاق تطبيق واسع، تستخدم آلة اللحام بالليزر بشكل أساسي في لحام المعادن ، بما في ذلك المعادن المقاومة للصهر ، مثل الفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ الكربوني والحديد والنحاس والألمنيوم والمواد المعدنية الشائعة الأخرى وسبائكها. يمكن أيضًا تكييفها مع أجزاء اللحام من مختلف الأشكال والمواد ، بما في ذلك اللحام على شكل خاص ، ولحام الحشو ، واللحام المتقطع ، واللحام النقطي ، واللحام التناكبي ، ولحام اللفة ، ولحام الفتحة ، ولحام الدعامات ، ولحام الأخدود ومعظم أنواع اللحام.
  4. تكلفة صيانة منخفضة، يعتمد اللحام بالليزر على عملية عدم التلامس ، لذلك لا يوجد خطر تآكل في الماكينة. ولا داعي لاستبدال الأدوات أو الأقطاب الكهربائية ، فتكلفة التشغيل أقل. الأجزاء المستهلكة من آلة اللحام بالليزر هي فقط عدسة واقية وفوهة لحام نحاسية بتكلفة رخيصة. خبراء اللحام الإضافيين ليسوا ضروريين ، يمكن للمشغل المشترك استخدام الماكينة بعد تدريب لمدة 30 دقيقة ، ولا تحتاج نتائج اللحام إلى الصقل مرة أخرى ، مما يوفر تكاليف العمالة.
  5. جودة لحام عالية، تجعل الأتمتة العالية المسموح بها في عملية اللحام بالليزر من الممكن اكتشاف وحل معظم مشاكل جودة اللحام ، كما أن نتائج اللحام قابلة للتكرار ومتسقة للغاية. مُجهزة بمعدات مبردة بالماء ، يمكنها العمل بشكل مستمر لمدة 24 ساعة.
  6. صديق للبيئة، ينتج عن اللحام بالقوس التقليدي كمية كبيرة من الغبار والحثالة أثناء عملية اللحام ، مما يضر بالبيئة. لا ينتج عن اللحام بالليزر نفايات ويلبي متطلبات الإنتاج الأخضر والتنمية المستدامة.
المزايا التي يوفرها

يوفر التحكم الدقيق في لحام شعاع الليزر الكثير من المزايا:

  • قوة اللحام: اللحام بالليزر له طبقات لحام ضيقة ونسبة عمق إلى عرض جيدة وقوة أعلى.
  • المنطقة المتأثرة بالحرارة: المنطقة المتأثرة بالحرارة صغيرة ، وتبرد بسرعة ، ولا تتأثر المواد المحيطة. مجموعة واسعة من التطبيقات: تستخدم في لحام الفولاذ الكربوني والفولاذ عالي القوة والفولاذ المقاوم للصدأ والنحاس والألمنيوم والمعادن الشائعة الأخرى والمعادن الثمينة والمواد غير المتشابهة.
  • عمل دقيق: شعاع الليزر عالي الطاقة القابل للتحكم يسمح بلحام المكونات الدقيقة بدقة.
  • لا ضرر للمادة الأساسية: في جميع طرق اللحام ، يحافظ اللحام بالليزر على الأجزاء بأقل قدر من التشوه أو الانكماش.
  • لا يوجد لحام تلامس: لا يوجد اتصال مباشر بين رأس الليزر والمواد الأساسية.
  • صديق للبيئة: لا يتطلب اللحام بالليزر مواد مساعدة ، وبالتالي فإن كمية النفايات الناتجة صغيرة جدًا.
عيوب اللحام بالليزر

لكن تجدر الإشارة إلى أن آلة اللحام بالليزر لها أيضًا عيوب معينة:

1. آلة لحام المعادن بالليزر باهظة الثمن والاستثمار الأولي مرتفع.
2. دقة التركيب العالية مطلوبة أثناء المعالجة.
3. كفاءة تحويل طاقة اللحام منخفضة ، عادة أقل من 10٪.
4. يتم تقوية اللحام بسرعة ، مع الأخذ في الاعتبار تأثير المسامية والهشاشة.
5. الحد الأقصى لسمك اللحام 20 مم ، واللحام بالليزر غير مناسب لخط الإنتاج.٢ 

فريق فلويد بيديا Floydpedia التصنيفات
الأديان الإبراهيمية
الإسلام والحياة
الحياة والمجتمع
التعليم
التاريخ
الجغرافيا
التغذية
الرياضة والبدن
الصحة والطبابة
العلوم والمعرفة
الأداب واللغات
التجارة والإقتصاد
التكنولوجيا والتقنيات
شخصيات وسير ذاتية
السياحة والسفر
الموضة والزينة

المقال السابقالشريحة الإلكترونية
المقال التاليمرض فيروس كورونا (COVID-19)