مع شعبية أجهزة اللحام بالليزر المحمولة في الصناعة ، يرغب الناس في معرفة المزيد عن اللحام بالليزر. توضح هذه المقالة وضعين مختلفين للحام بالليزر والعوامل التي لها تأثير على فعالية اللحام بالليزر.
يمكن تحقيق اللحام بالليزر باستخدام شعاع الليزر المستمر أو النبضي ، ويمكن تصنيفها على أنها لحام بنقل الحرارة أو لحام بالليزر عميق الانصهار على أساس مبدأ اللحام بالليزر. فيما يلي وصف لهذين وضعي اللحام بالليزر.
لحام التوصيل الحراري
يتضمن اللحام بالتوصيل الحراري انتشار الحرارة في قطعة العمل عن طريق نقل الحرارة. يتم صهر قطعة العمل ويتم تشكيل حوض ذوبان محدد عن طريق التحكم في معلمات الليزر مثل العرض والطاقة وقوة الذروة وتردد تكرار نبضة الليزر. ينتج وضع اللحام بالليزر هذا ظاهرة انصهار فقط على سطح اللحام ، ولا يتم صهر الجزء الداخلي من قطعة العمل بالكامل ولا يتم إنتاج تبخير بشكل أساسي. يتم استخدام عمق الذوبان الضحل وسرعة اللحام البطيئة بعد اللحام في الغالب في لحام المواد المعدنية رقيقة الجدران بسرعة منخفضة.
اللحام بالليزر العميق
لا يخترق اللحام بالاندماج العميق بالليزر المادة تمامًا فحسب ، بل يبخر المادة أيضًا ، مكونًا كمية كبيرة من البلازما. بسبب الحرارة المرتفعة ، سيظهر ثقب المفتاح في مقدمة حوض الذوبان. اللحام بالاندماج العميق هو أكثر أوضاع اللحام بالليزر استخدامًا بسبب طاقة الإدخال العالية وسرعة اللحام العالية ونسبة العمق إلى العرض الكبيرة. تتضمن آلات اللحام بالليزر للحام التروس ولحام الصفائح المعدنية بشكل أساسي اللحام بالصهر العميق بالليزر.
معلمات العملية المختلفة لها تأثيرات مختلفة على تأثير اللحام بالليزر. تم وصف ثلاثة عوامل لها تأثير على تأثير اللحام بالليزر هنا.
طاقة الليزر
يوجد حد لكثافة طاقة الليزر في اللحام بالليزر ، والذي يكون تحته عمق الذوبان ضحلًا ، وبمجرد الوصول إلى هذه القيمة أو تجاوزها ، يزداد عمق الذوبان بشكل كبير. فقط عندما تتجاوز كثافة طاقة الليزر على قطعة العمل قيمة العتبة (تعتمد على المادة) ، يتم إنشاء البلازما ، مما يشير إلى استقرار اللحام بالانصهار العميق.
إذا كانت طاقة الليزر أقل من هذا الحد ، يحدث فقط انصهار سطح قطعة العمل ، أي أن اللحام يستمر في نوع ثابت لنقل الحرارة. وعندما تكون كثافة طاقة الليزر قريبة من الظروف الحرجة لتشكيل الفتحات الصغيرة ، فإن اللحام بالانصهار العميق واللحام بالتوصيل يتناوبان وتصبحان عمليات لحام غير مستقرة ، مما يؤدي إلى تقلبات كبيرة في عمق الذوبان. عند اللحام بالانصهار العميق بالليزر ، تتحكم طاقة الليزر في كل من عمق الاختراق وسرعة اللحام. بشكل عام ، بالنسبة لشعاع ليزر بقطر معين ، يزداد عمق الذوبان مع زيادة قوة الحزمة.
سرعة اللحام
سرعة اللحام لها تأثير كبير على عمق الذوبان. ستؤدي زيادة سرعة اللحام إلى جعل عمق الذوبان ضحلًا ، لكن السرعة المنخفضة جدًا ستؤدي إلى ذوبان مفرط للمادة واللحام من خلال قطعة العمل. لذلك ، بالنسبة لطاقة ليزر معينة وسماكة معينة لمادة معينة ، يجب أن يكون لها نطاق سرعة لحام مناسب ، حيث يمكن الحصول على قيمة السرعة المقابلة عند أقصى عمق للذوبان.
الغاز الوقائي
غالبًا ما تستخدم عملية اللحام بالليزر غازات خاملة لحماية البركة المنصهرة ، والتي يمكن تجاهلها عندما يمكن لحام مواد معينة بغض النظر عن أكسدة السطح ، ولكن في معظم التطبيقات ، غالبًا ما يتم استخدام الهيليوم والأرجون والنيتروجين لحماية قطعة العمل من الأكسدة أثناء اللحام عملية.
لا يتأين الهيليوم بسهولة ، مما يسمح بمرور الليزر من خلاله ووصول طاقة الحزمة إلى سطح قطعة العمل دون عوائق. هذا هو غاز التدريع الأكثر فعالية المستخدم في اللحام بالليزر ، لكنه أغلى ثمناً. الأرجون أرخص وأكثر كثافة ، لذا فهو يحمي بشكل أفضل. ومع ذلك ، فهو عرضة لتأين البلازما المعدني بدرجة حرارة عالية ونتيجة لذلك يمنع جزءًا من الحزمة من الوصول إلى قطعة العمل ، مما يقلل من طاقة الليزر الفعالة للحام ويضعف أيضًا سرعة اللحام وعمق الذوبان. النيتروجين هو أرخص أنواع غازات التدريع ، لكنه غير مناسب لأنواع معينة من لحام الفولاذ المقاوم للصدأ. ويرجع ذلك أساسًا إلى المشكلات المعدنية ، مثل الامتصاص ، والذي يؤدي أحيانًا إلى حدوث مسامية في منطقة اللفة.
تتمثل الوظيفة الثانية لاستخدام غاز التدريع في حماية عدسة التركيز داخل مسدس اللحام بالليزر من تلوث بخار المعدن ورذاذ قطرات السائل المنصهرة. يعد هذا ضروريًا بشكل خاص في اللحام بالليزر عالي الطاقة ، حيث تصبح المقذوفات قوية جدًا. تتمثل الوظيفة الثالثة لغاز التدريع في تشتيت واقي البلازما الناتج عن اللحام بالليزر عالي الطاقة.
