Fiber laser cutter China
22

ما هي المعادن الأنسب لللحام بالليزر؟

أفضل المعادن المستخدمة في اللحام بالليزر هي الفولاذ المقاوم للصدأ، وسبائك الألومنيوم، وسبائك التيتانيوم. تتميز هذه المواد بمعدلات امتصاص عالية لطاقة الليزر (خاصة تحت حماية الغاز الخامل)، وقلة المسامية، وصلابة وصلات اللحام. أما النحاس، والذهب، والمعادن شديدة الانعكاس، فتتطلب أطوال موجية خاصة بالليزر أو معالجات سطحية من أجل لحام فعال.

حلول للتحديات الشائعة في اللحام بالليزر

1. عيوب المسامية
  • السبب : الغاز المحبوس (مثل الهيدروجين، والنيتروجين) أثناء التصلب السريع لحمام اللحام.
  • الحلول :
    • استخدم غاز واقٍ من الأرجون/الهيليوم (معدل التدفق: 15–25 لتر/دقيقة) لعزل حمام الانصهار عن الهواء.
    • طبق اهتزاز شعاع جيبى لتوسيع حمام الانصهار والسماح بخروج الغاز.
    • تنظيف المواد مسبقًا لإزالة الزيت، أو الأكاسيد، أو الرطوبة.
2. التشوه الحراري
  • السبب : دورات تسخين/تبريد غير متساوية في الصفائح الرقيقة أو الهندسات المعقدة.
  • الحلول :
    • تحسين أدوات تثبيت بنظام هيدروليكي/هوائي لتثبيت الأجزاء ضمن تحمل ±0.1 مم.
    • اعتماد تسلسلات لحام متداخلة (مثل، تخطي اللحام) لتحقيق توازن توزيع الحرارة.
3. قمع الرذاذ
  • السبب : التبخر المفاجئ للشوائب السطحية (مثل الزنك على الفولاذ المجلفن).
  • الحلول :
    • طبق طلاءات مضادة للرذاذ (مثل، رذاذات السيليكون) قبل اللحام.
    • استخدم أنماط الليزر النبضي (مثل، عرض نبضة 1 مللي ثانية) لتقليل الطاقة القصوى وتثبيت حمام الانصهار.

اللحام بالليزر مقابل اللحام التقليدي: تحليل التكلفة والفائدة

المقياس اللحام بالليزر اللحام بتقنية TIG اللحام بتقنية MIG
السرعة 5–10 م/دقيقة 0.3–0.6 م/دقيقة 1–2 م/دقيقة
كفاءة الطاقة 30–50% (ليزر الألياف) 10–20% 20–30%
معدل العيوب <1% 3–5% 2–4%
تكلفة العمالة منخفضة (أوتوماتيكية) عالية (عامل ماهر) متوسطة
التطبيقات النموذجية خلايا البطاريات، والفضاء الجوي لحام الأنابيب، والأعمال اليدوية لوحة السيارات

مثال على وفورات التكلفة :
استبدال اللحام بتقنية TIG בליزر ألياف بقوة 6 كيلوواط في إنتاج قطع غيار السيارات يقلل من تكاليف الوحدة بنسبة 40% ويزيد الإنتاجية بنسبة 300%.

مخاطر السلامة وإجراءات الحماية

  1. إشعاع الليزر

    • المخاطر : حروق العين/الجلد من الأشعة المباشرة/المنعكسة (حتى الضوء المتناثر بطول موجي 1064 نانومتر).
    • الحماية :
      • تركيب أحواض مغلقة متشابكة وستائر ليزر خاصة بطول الموجة (OD 6+).
      • الاستخدام الإلزامي لـ نظارات أمان الليزر (OD 7 لأجهزة الليزر الليفية).

  2. الأبخرة والجسيمات

    • المخاطر : أبخرة معدنية سامة (مثل الكروم، والمنجنيز) من المواد المتبخرة.
    • الحماية :
      • نشر تهوية العادم المحلي (سرعة التقاط ≥2.5 م/ث).
      • تجهيز المشغلين بـ أجهزة تنفس من فئة P2/N95 .

  3. مخاطر الحريق

    • المخاطر : اشتعال المواد القابلة للاشتعال بالقرب من مسار الشعاع.
    • الوقاية :
      • إزالة المواد القابلة للاشتعال في غضون 3 أمتار من محطة العمل.
      • تركيب طفايات حريق CO₂ مصممة لحرائق الكهرباء.

فترات الاستبدال للمواد الاستهلاكية الرئيسية

يؤدي عدم استبدال الأجزاء المعرضة للتلف إلى زيادة وقت التوقف عن العمل ومعدلات العيوب:

  • العدسات الواقية : استبدال كل 40–80 ساعة إذا قللت الحفر السطحية أو الخدوش من جودة الشعاع.
  • البصريات المركزة : فحص كل 3 months ; يعتمد عمرها الافتراضي على الطاقة (مثل، أنظمة 2 كيلوواط: 1–2 سنة).
  • الفوهات : تنظيف أو استبدال فوهات كربيد كل 2 weeks في بيئات ذات رشاشات عالية.
  • كابلات الألياف : تحقق ربع سنويًا؛ متوسط العمر الافتراضي هو 5-8 سنوات مع التحكم المناسب في لف الكابلات ونصف قطر الانحناء.

الخلاصة

يتفوق اللحام بالليزر مع الفولاذ المقاوم للصدأ والألومنيوم والتيتانيوم، حيث يوفر الدقة والسرعة والكفاءة من حيث التكلفة مقارنة بالطرق التقليدية. من خلال معالجة المسامية والتشوه والرشاشات من خلال المعلمات المحسّنة والوقاية وصيانة المعدات، يمكن للشركات المصنعة تعظيم العائد على الاستثمار مع ضمان سلامة المشغل. كما أن الاستبدال المنتظم للمواد الاستهلاكية مثل العدسات والفوهات يضمن الأداء المستقر.