متنوع

اللحام بالليزر: أنواعه ومميزاته وتطبيقاته

اللحام بالليزر: أنواعه ومميزاته وتطبيقاته

يعد اللحام بالليزر (تضخيم الضوء عن طريق الانبعاث المحفز للإشعاع) أحد أكثر أشكال اللحام تقدمًا تقنيًا. تمتد تطبيقاتها عبر مجموعة متنوعة من الصناعات من الفضاء إلى صناعة المجوهرات الراقية.

ومع ذلك ، هناك العديد من أنواع اللحام التي تم استخدامها قبل وقت طويل من اللحام بالليزر ، لذلك يطرح السؤال لماذا نحتاج إلى تقنية الليزر عندما يكون لدينا بدائل أخرى؟

سوف نتعمق في ذلك بعد أن نتطرق بإيجاز إلى بداية التكنولوجيا. كان أينشتاين هو من تنبأ بالانبعاثات المحفزة ، وهو المبدأ الأساسي لليزر.

ذات صلة: اللحام بالموجات فوق الصوتية: تقنية واعدة للحام كلا من البلاستيك والمعادن

ومع ذلك ، في عام 1967 فقط استخدمنا الليزر لأول مرة لقدراته في اللحام والقطع. استخدم الليزر المستخدم في تجارب عام 1967 غازًا مدعومًا بالأكسجين مع حزمة ليزر CO2 مركزة.

قاد المشروع الدكتور بيتر هولدكروفت. تم شرح التجربة وتفاصيلها في ورقة بعنوان القطع بالليزر النفاث الغازي من قبل A B J Sullivan و P T Houldcroft.

أدى القطع بالليزر إلى أساس اللحام بالليزر لأنه يتضمن صهر المعدن دون ثقبه.

يستخدم اللحام بالليزر شعاعًا عالي التركيز من الضوء على بقعة صغيرة جدًا بحيث تمتص المنطقة الواقعة تحت شعاع الليزر الضوء وتصبح نشطة للغاية. عند استخدام أشعة الليزر القوية ، تتأثر الإلكترونات الموجودة في المنطقة لدرجة تذوب فيها المادة نتيجة تكسير الذرات للروابط مع بعضها البعض.

يمكن أيضًا استخدام اللحام بالليزر للانضمام إلى البلاستيك.

إن ذوبان المادتين عند طبقاتهما يدمجهما في مفصل. من المدهش كيف يمكن للضوء أن يكون قويًا بما يكفي للمعادن المعدنية في غضون أجزاء من الثانية. لتحقيق مثل هذه الأشعة الليزرية القوية ، تستخدم آلة اللحام بالليزر عدة أجزاء توجه وتضخم الليزر.

الليزر الغازي ، والليزر ذو الحالة الصلبة ، وليزر الألياف هي أكثر أنواع الليزر شيوعًا المستخدمة في آلة اللحام بالليزر.

عادة ، يتم توفير شعاع الليزر لآلة اللحام بالليزر باستخدام الألياف الضوئية. توجد آلات لحام مفردة الألياف وهناك العديد من آلات لحام الألياف. تحتوي آلات لحام الألياف المتعددة على ليزر متصل بكل ليف ، مع كل ليف يزيد من قوة الليزر.

لتركيز الشعاع إلى نقطة قبل مغادرته الآلة ، غالبًا ما يتم استخدام عدسة موازاة مع عدسة تركيز.

أربعة مفاصل لحام رئيسية قادرة على لحام الليزر:

  • بعقب اللحام
  • حشو لاب اللحام
  • تداخل اللحام
  • حافة شفة اللحام

إذا كنت تبحث في اللحام بالليزر ، فربما تكون قد لاحظت الرفيق الدائم لفوهة الليزر وهي فوهة أخرى توفر غازًا يسمى غاز المعالجة أو غاز القطع.

في الأساس ، هو تدفق الغاز ، وهو الأكثر شيوعًا ثاني أكسيد الكربون ، والذي يتم توجيهه أيضًا نحو موقع اللحام بهدف منع ملامسة سطح اللحام مع الغلاف الجوي.

بدون استخدام غاز القطع ، هناك خياران فقط لجو اللحام - إما جو عادي أو فراغ. من المؤكد أن اللحام بالليزر في الفراغ ممكن ، لكنه غير معقول بسبب تكلفته العالية ومتطلبات الإعداد المتخصص.

في الجو العادي ، يمكن أن يؤدي اللحام بالليزر بدون معالجة الغاز إلى تأثيرات غير مواتية. نظرًا لأن النيتروجين في الهواء يكون بتركيز عالٍ جدًا ، فإنه يمكن أن يختلط مع المعدن المنصهر ويسبب تكوين فراغات أو ثقوب داخل اللحام. مثل هذه الحوادث يمكن أن تؤدي إلى فشل اللحام.

يمكن أن تتسبب عوامل مثل الرطوبة في الهواء في إنتاج الهيدروجين عند اللحام. يؤدي انتشار الهيدروجين في المعدن أيضًا إلى ضعف مفاصل اللحام. ومن ثم ، فإن اللحام بالليزر في جو عادي بدون حماية لا يتم الترفيه عنه على الإطلاق.

تأتي آلات اللحام مزودة بملحق غاز القطع الذي يطلق الغاز على سطح اللحام مع التأكد من عدم اختلاط الشوائب مع اللحام.

يمكن إجراء اللحام بالليزر بطريقتين - اللحام بالتوصيل الحراري ولحام ثقب المفتاح.

لحام التوصيل الحراري: في هذه العملية ، يتم تسخين السطح المعدني فوق درجة انصهار المعدن ، ولكن ليس لدرجة تبخره. تُستخدم هذه العملية في اللحامات التي لا تحتاج إلى قوة لحام عالية.

ميزة اللحام بالتوصيل الساخن هي أن اللحام النهائي سيكون سلسًا للغاية وجماليًا. يستخدم الليزر منخفض الطاقة في نطاق <500W في اللحام بالتوصيل الحراري.

لحام ثقب المفتاح: في هذه العملية ، يقوم شعاع الليزر بتسخين المعدن بطريقة تبخر سطح التلامس ، مما يحفر بعمق في المعدن. هذا يخلق ثقب المفتاح حيث يتم إنشاء حالة شبيهة بالبلازما مع ارتفاع درجات الحرارة فوق 10000 كلفن.

تتطلب هذه العملية أشعة ليزر ذات طاقة عالية بطاقة تزيد عن 105 واط / مم 2.

غالبًا ما يستخدم اللحام بالليزر جنبًا إلى جنب مع اللحام القوسي لإنشاء شيء يسمى Hybrid Laser Arc Welding. في اللحام القوسي بالليزر الهجين ، يتم استخدام أي من عمليات اللحام القوسي مثل MIG أو TIG أو SAW مع اللحام بالليزر ذي الاختراق العميق.

والنتيجة هي لحام يتمتع بمزايا كل من اللحام بالليزر واللحام القوسي.

سوف يكون للحام الناتج مفاصل عميقة الاختراق ، وذلك بفضل اللحام بالليزر ، كما أنه سيحسن التسامح مع تركيب المفصل. يتم أيضًا تقليل التأثيرات غير المرغوب فيها الأخرى مثل التشقق والمسامية الداخلية.

يوفر اللحام بالليزر العديد من المزايا التي لا توجد غالبًا في طرق اللحام الأخرى. بعض الخصائص المميزة للحام بالليزر هي:

  • يمكن أتمتة عملية اللحام بأكملها بسهولة باستخدام إعداد CAD / CAM
  • لا يتم استخدام قطب كهربائي في هذه العملية
  • لا يحدث أي شكل من أشكال تآكل الأدوات
  • اللحام بالليزر محدد للغاية في الاستهداف
  • يتم الحصول على لحامات عالية الجودة

ذات صلة: دليل لكسب المال من اللحام: خيارات ونصائح المهنة

يستخدم لحام شعاع الليزر في اللحامات عالية الدقة. نظرًا لأنه لا يستخدم أي قطب كهربائي ، فإن اللحام النهائي سيكون خفيفًا ولكنه قوي. من المؤكد أن الاستثمار الأولي باهظ التكلفة ، لكن جودة وخصائص اللحام بالليزر لا يمكن تكرارها بسهولة.

نظرًا لأن أجهزة الليزر أكثر قوة وكفاءة في استخدام الطاقة ، فإن مستقبل اللحام بالليزر يكون بالتأكيد مشرقًا!


شاهد الفيديو: Tig لحام المشي كأس لحام الأنابيب 2 12 بوصة sch80 أنابيب الصلب الكربوني (ديسمبر 2021).