كيف يؤثر سمك المادة على اختيار معلمات اللحام بالليزر؟

كتقنية لحام فعالة ودقيقة، تم استخدام اللحام بالليزر على نطاق واسع في التصنيع الحديث. يستخدم شعاع الليزر كمصدر للحرارة، ويصدر مولد الليزر شعاع ليزر عالي الكثافة للطاقة لإذابة المواد وتوصيلها. بالمقارنة مع طرق اللحام التقليدية (لحام قوس المعدن بالغاز (GMAW/MIG)، ولحام قوس التنغستن بالغاز (GTAW/TIG)، ولحام قوس المعدن المحمي (SMAW) ولحام قوس القلب المذاب (FCAW))، فإن اللحام بالليزر له العديد من المزايا الفريدة، مثل الدقة العالية والكفاءة العالية لعملية اللحام ومنطقة أصغر متأثرة بالحرارة. ومع ذلك، يتأثر تأثير وجودة اللحام بالليزر بالعديد من العوامل، ومن بينها سمك المادة وهو عامل رئيسي. ستستكشف هذه المقالة كيف يؤثر سمك المادة على اختيار اللحام. آلة لحام بالليزر المعلمات وتوفير طرق التحسين لسمك المواد المختلفة.

أساسيات اللحام بالليزر

دعونا نتعرف على عملية اللحام بالليزر والمكونات الرئيسية والمزايا مقارنة باللحام التقليدي.

وصف عملية اللحام بالليزر

اللحام بالليزر هو عملية لحام تستخدم شعاع الليزر كمصدر للحرارة لصهر وتوصيل المعادن أو المواد الأخرى. تتضمن العملية الخطوات التالية:

تركيز شعاع الليزر: يتم تركيز شعاع الليزر المنبعث من مولد الليزر على رأس اللحام من خلال نظام بصري.
تسخين المواد: تعمل الكثافة العالية للطاقة في شعاع الليزر على تسخين المادة إلى نقطة انصهارها، مما يتسبب في ذوبان المادة أو تبخرها محليًا.
تكوين بركة منصهرة: تشكل المادة المنصهرة بركة منصهرة، ويعمل العمل المستمر لشعاع الليزر على إبقاء البركة المنصهرة سائلة.
التصلب والتوصيل: عندما يتحرك شعاع الليزر أو يتوقف، يبرد حوض المنصهر ويتصلب، مما يكمل عملية اللحام.

هناك نوعان من عمليات اللحام بالليزر، اللحام بالتوصيل الحراري واللحام بالثقب الرئيسي.

اللحام بالتوصيل الحراري: يسخن شعاع الليزر سطح المادة فوق نقطة انصهار المادة، وينتج فقط ذوبانًا على سطح اللحام، ولا يتم اختراق الجزء الداخلي من قطعة العمل بالكامل، ولا يحدث أي تبخر بشكل أساسي. تُستخدم هذه العملية بشكل أساسي في لحام المواد ذات الجدران الرقيقة. ينتج اللحام بالتوصيل الحراري لحامات ناعمة وجميلة.
لحام ثقب المفتاح: في لحام ثقب المفتاح، يسخن شعاع الليزر سطح المادة إلى نقطة التبخر ويخترق المادة. تتبخر المادة لتكوين ثقب صغير. يمتص الثقب المملوء بالبخار كل طاقة الشعاع الساقط تقريبًا. تبلغ درجة حرارة التوازن في الثقب حوالي 2500 درجة مئوية. تنتقل الحرارة من الجدار الخارجي للثقب عالي الحرارة لإذابة المعدن المحيط بالثقب. يمتلئ ثقب المفتاح ببخار عالي الحرارة ناتج عن التبخر المستمر للمادة تحت إشعاع الشعاع. يدخل شعاع الليزر الثقب باستمرار، وتتدفق المادة خارج الثقب باستمرار. مع تحرك الشعاع، يكون الثقب دائمًا في حالة تدفق مستقرة. أي أن المعدن المنصهر حول الثقب الصغير وجدار الثقب يتحركان للأمام بسرعة الشعاع. يملأ المعدن المنصهر الفجوة التي خلفتها حركة الثقب الصغير، ثم يتكثف لتشكيل لحام.

المكونات الرئيسية لأنظمة اللحام بالليزر

المكونات الرئيسية لنظام اللحام بالليزر هي:

مولد الليزر: يقوم بتوليد وإصدار طاقة الليزر. تشمل مولدات الليزر الشائعة مولدات الليزر الليفي ومولدات الليزر الغازي وما إلى ذلك.
النظام البصري: يتضمن عدسات التركيز والمرايا لضبط وتركيز شعاع الليزر.
نظام نقل الليزر: هو نظام لنقل شعاع الليزر من مصدر الليزر إلى موضع اللحام.
رأس اللحام: يتضمن مرآة التركيز بالليزر ومرآة المحاذاة وفوهة الغاز الواقية لعملية اللحام الفعلية.
نظام التحكم: يستخدم للتحكم في مختلف معلمات اللحام بالليزر، مثل طاقة الليزر، وسرعة اللحام، وما إلى ذلك.

مزايا اللحام بالليزر مقارنة بطرق اللحام التقليدية

تتمتع اللحام بالليزر بالمزايا التالية مقارنة بطرق اللحام التقليدية:

جودة اللحام

منطقة التأثر بالحرارة في اللحام بالليزر صغيرة، لأن كثافة طاقة شعاع الليزر عالية، ووقت التسخين قصير، وفقدان الحرارة صغير، وبالتالي فإن منطقة التأثر بالحرارة في المادة صغيرة، مما يمكن أن يقلل من التشوه والتشقق والأكسدة وغيرها من مشاكل المادة.
نسبة العمق إلى العرض في لحام اللحام بالليزر عالية، لأن قطر شعاع الليزر صغير والطاقة مركزة، لذلك يمكن أن يشكل لحامًا عميقًا وضيقًا، مما يحسن قوة اللحام وختمه.
إن لحام اللحام بالليزر سلس وجميل، لأن نقطة شعاع الليزر مستقرة، ويمكن التحكم بدقة في موضع اللحام والمعلمات، وبالتالي يمكن أن يشكل لحامًا سلسًا وجميلًا، مما يقلل من الطحن والتلميع اللاحق.
هناك عدد أقل من عيوب اللحام في اللحام بالليزر، لأن اللحام بالليزر لا يتطلب استخدام مواد مساعدة مثل الأقطاب الكهربائية، وقضبان اللحام، وغازات الحماية، وبالتالي يمكن تجنب توليد عيوب اللحام مثل تلوث الأقطاب الكهربائية، والمسام، وشوائب الخبث، والشقوق.

كفاءة اللحام

تتميز عملية اللحام بالليزر بسرعة لحام عالية. نظرًا لأن كثافة طاقة شعاع الليزر عالية ووقت التسخين قصير، يمكن إكمال عملية اللحام بسرعة، مما يحسن كفاءة الإنتاج.
تتميز اللحام بالليزر بمرونة لحام عالية. نظرًا لأن شعاع الليزر هو مصدر حرارة غير ملامس، فيمكن نقله والتحكم فيه عن طريق الألياف الضوئية والعاكس والروبوت وما إلى ذلك، بحيث يمكنه التكيف مع أوضاع وأشكال اللحام المعقدة المختلفة، مما يحسن مرونة الإنتاج.
تتمتع عملية اللحام بالليزر بدرجة عالية من أتمتة اللحام. نظرًا لأنه يمكن التحكم في عملية اللحام بالليزر وتعديلها بدقة بواسطة الكمبيوتر أو نظام CNC، فيمكن تحقيق درجة عالية من الأتمتة والذكاء، مما يقلل من التدخل اليدوي والأخطاء.

تطبيقات اللحام

تتمتع عملية اللحام بالليزر بقدرة قوية على التكيف مع المواد، لأن مصدر الحرارة في عملية اللحام بالليزر هو مصدر حرارة غير ملامس، والذي يمكنه لحام العديد من المواد المعدنية أو غير المعدنية، وحتى لحام أنواع مختلفة من المواد لتحقيق اتصال المواد غير المتشابهة.
تتمتع اللحام بالليزر بقدرة قوية على التكيف مع الصناعة، لأن مصدر الحرارة في اللحام بالليزر هو مصدر حرارة فعال، يمكنه تحقيق لحام عالي الجودة وعالي السرعة وعالي الأتمتة، لذلك يمكن تطبيقه على مختلف الصناعات الراقية، مثل الفضاء والسيارات والإلكترونيات والطبية، إلخ.

تأثير سمك المادة على معاملات اللحام

يتأثر تأثير اللحام بالليزر بالعديد من المعلمات، ومن بينها سمك المادة الذي يعد عاملاً مهمًا. يؤثر سمك المادة بشكل مباشر على إعدادات معلمات اللحام بالليزر، بما في ذلك طاقة الليزر ومدة النبضة والتردد وسرعة اللحام وموضع التركيز وقطر الشعاع. فيما يلي مناقشة تفصيلية لكيفية تأثر هذه المعلمات بسمك المادة.

طاقة الليزر

يؤثر سمك المادة بشكل مباشر على اختيار قوة الليزر. تتطلب المواد الأكثر سمكًا قوة ليزر أعلى لضمان إدخال حرارة كافية لإذابة مفصل اللحام بالكامل. تتطلب المواد الأرق قوة ليزر أقل لتجنب ارتفاع درجة الحرارة والذوبان المفرط. يمكن أن يؤدي اختيار قوة الليزر المناسبة إلى تجنب عيوب اللحام مثل المسام واللحام غير المكتمل وما إلى ذلك.

مدة النبض والتردد

في اللحام بالليزر النبضي، تتأثر مدة النبضة وترددها أيضًا بسمك المادة. بالنسبة للمواد الرقيقة، يمكن أن توفر مدة النبضة الأقصر والتردد الأعلى دورات تسخين وتبريد سريعة، وبالتالي تحسين جودة اللحام. بالنسبة للمواد الأكثر سمكًا، يمكن أن توفر مدة النبضة الأطول والتردد المنخفض مدخلات حرارية أكثر كفاية لضمان جودة اللحام.

سرعة اللحام

ترتبط سرعة اللحام بشكل مباشر بسمك المادة. تتطلب المواد الأكثر سمكًا عادةً سرعات لحام أبطأ لضمان قدرة شعاع الليزر على اختراق المادة وإذابتها بالكامل. يمكن للمواد الأرق استخدام سرعات لحام أسرع لتجنب ارتفاع درجة الحرارة والذوبان عبر المادة. يمكن للضبط المعقول لسرعة اللحام التحكم بشكل فعال في مدخلات الحرارة أثناء عملية اللحام، وبالتالي تحسين جودة وقوة المفصل الملحوم.

موقف التركيز

يؤثر موضع تركيز الليزر بشكل كبير على جودة اللحام. بالنسبة للمواد الرقيقة، يتم عادةً ضبط تركيز الليزر بالقرب من سطح المادة للحصول على أفضل تأثير لحام. بالنسبة للمواد الأكثر سمكًا، قد يلزم تعديل تركيز الليزر داخل المادة لضمان قدرة شعاع الليزر على اختراق المادة وإذابتها بشكل فعال. يمكن أن يضمن موضع التركيز الصحيح اتساق وقوة وصلة اللحام.

قطر الشعاع

يشير قطر الشعاع إلى قطر شعاع الإخراج لآلة اللحام بالليزر. بشكل عام، كلما كان قطر الشعاع أصغر، كانت جودة اللحام أفضل. تتطلب المواد الأكثر سمكًا عادةً قطر شعاع أكبر لتوفير كثافة طاقة وعمق لحام كافيين. يمكن للمواد الأرق استخدام قطر شعاع أصغر لتحسين دقة اللحام والتحكم في التفاصيل. عند الاستخدام، تحتاج إلى تحديد قطر الشعاع المناسب لضمان جودة اللحام.

تحسين معلمات اللحام بالليزر لسمك مواد مختلفة

اعتمادًا على سمك المادة، يجب تحسين معلمات اللحام بالليزر وفقًا لذلك لضمان جودة وأداء المفصل الملحوم. فيما يلي اقتراحات التحسين لمعلمات اللحام بالليزر لسمك المواد المختلفة:

المواد الرقيقة (<1 مم)

قوة الليزر: يجب اختيار قوة ليزر منخفضة لتجنب ارتفاع درجة الحرارة والذوبان المفرط. وعادة ما يتم اختيارها في نطاق عشرات الواط إلى مئات الواط.
مدة النبضة والتردد: تساعد مدة النبضة الأقصر والتردد الأعلى على توفير دورات تسخين وتبريد سريعة، مما يقلل من التأثيرات الحرارية.
سرعة اللحام: يمكن استخدام سرعات اللحام الأعلى لتحسين كفاءة الإنتاج وتجنب ارتفاع درجة الحرارة.
موضع التركيز: يجب ضبط تركيز الليزر بالقرب من سطح المادة للحصول على أفضل تأثير لحام.
قطر الشعاع: استخدم قطر شعاع أصغر لتحسين الدقة والتحكم في تفاصيل اللحام.

مواد ذات سماكة متوسطة (1 مم - 5 مم)

قوة الليزر: يجب اختيار قوة ليزر متوسطة لضمان عمق اللحام وجودته. وعادة ما يتم اختيارها في نطاق عدة مئات من الواط إلى كيلوواط.
مدة النبضة والتردد: وفقًا لسمك المادة المحددة، حدد مدة النبضة المتوسطة والتردد لتحقيق التوازن بين تأثيرات التسخين والتبريد.
سرعة اللحام: يجب اختيار سرعة اللحام المعتدلة وفقًا لسمك المادة لضمان جودة اللحام وكفاءة الإنتاج.
موضع التركيز: يجب ضبط تركيز الليزر في منتصف المادة لضمان عمق اللحام وتوحيده.
قطر الشعاع: اختر قطر شعاع معتدلاً لتحقيق التوازن بين توزيع الطاقة ودقة اللحام.

مادة سميكة (>5 مم)

قوة الليزر: يجب اختيار قوة ليزر أعلى لتوفير كمية حرارة كافية لضمان عمق اللحام وجودته. وعادة ما يتم اختيارها في نطاق عدة كيلووات.
مدة النبضة والتردد: يمكن أن توفر مدة النبضة الأطول والتردد المنخفض كمية كافية من الحرارة لإذابة المواد الأكثر سمكًا.
سرعة اللحام: يجب اختيار سرعة لحام أبطأ لضمان قدرة شعاع الليزر على اختراق المادة وإذابتها بشكل فعال.
موضع التركيز: يجب ضبط تركيز الليزر داخل المادة لضمان قدرة شعاع الليزر على اختراق المادة وإذابتها بشكل فعال.
قطر الشعاع: استخدم قطر شعاع أكبر لتوفير كثافة طاقة وعمق لحام كافيين.

لخص

باعتبارها تقنية لحام فعّالة ودقيقة، تتأثر عملية اللحام بالليزر بالعديد من العوامل، ومن بينها سمك المادة الذي يعد عاملاً رئيسيًا. يؤثر سمك المادة بشكل مباشر على اختيار معلمات اللحام بالليزر، بما في ذلك طاقة الليزر ومدة النبضة والتردد وسرعة اللحام وموضع التركيز وقطر الشعاع. بالنسبة لسمك المواد المختلفة، يمكن للضبط المعقول لمعلمات اللحام بالليزر تحسين جودة اللحام بشكل فعال.

احصل على حلول الليزر

إن اختيار آلة اللحام بالليزر المناسبة يمكن أن يساعد في تحسين استهلاك الطاقة وتحقيق كفاءة تشغيلية عالية. يضمن العمل مع مورد موثوق به الوصول إلى التكنولوجيا المتقدمة والمشورة المخصصة والدعم المستمر. في AccTek Laser، نقدم مجموعة شاملة من معدات اللحام بالليزر المصممة لتلبية مجموعة متنوعة من الاحتياجات الصناعية. يمكن لخبرائنا مساعدتك في اختيار النموذج والتكوين الأكثر كفاءة في استخدام الطاقة، مع مراعاة عوامل مثل نوع المادة وسمكها وحجم الإنتاج. كما نقدم ميزات متطورة مثل مولدات الليزر عالية الكفاءة وأنظمة التبريد الذكية وبرامج إدارة الطاقة لتحقيق أقصى قدر من الأداء وتقليل استخدام الطاقة. بالإضافة إلى ذلك، يقدم فريقنا خدمات الصيانة المنتظمة والدعم الفني للحفاظ على معداتك بأعلى كفاءة. من خلال الشراكة معنا، يمكنك تحقيق وفورات كبيرة في الطاقة وتقليل تكاليف التشغيل وتعزيز جهود الاستدامة الخاصة بك. إذا كان لديك أي أسئلة، يرجى الاتصال بنا في الوقت المناسب، تلتزم AccTek Laser بتزويد كل عميل بحلول الليزر المثالية!

معدات الليزر

معلومات الاتصال

احصل على حلول الليزر