ما هي الغازات اللازمة للحام بالليزر؟

اللحام بالليزر هو طريقة لحام عالية الدقة تستخدم شعاع الليزر لإذابة مادة قطعة العمل ثم تشكيل اللحام بعد التبريد. في اللحام بالليزر، يلعب الغاز دورًا رئيسيًا. لا يؤثر الغاز الواقي على تشكيل خط اللحام، وجودة خط اللحام، واختراق خط اللحام، وعرض الاختراق فحسب، بل يؤثر أيضًا بشكل مباشر على جودة وكفاءة اللحام بالليزر. ما هي الغازات اللازمة للحام بالليزر؟ ستلقي هذه المقالة نظرة متعمقة على أهمية غازات اللحام بالليزر والغازات المستخدمة وماذا تفعل.

لماذا نحتاج إلى الغاز في اللحام بالليزر؟

أثناء عملية اللحام بالليزر، يتم تركيز شعاع الليزر عالي الكثافة على منطقة اللحام لقطعة العمل، مما يتسبب في ذوبان فوري للمادة السطحية لقطعة العمل. الغاز مطلوب أثناء اللحام بالليزر لحماية منطقة اللحام والتحكم في درجة الحرارة وتحسين جودة اللحام وحماية النظام البصري. يعد اختيار نوع الغاز المناسب ومعلمات الإمداد من العوامل المهمة في ضمان عملية لحام ليزر فعالة ومستقرة والحصول على نتائج لحام عالية الجودة.

حماية مناطق اللحام

أثناء عملية اللحام بالليزر، تتعرض منطقة اللحام للبيئة الخارجية وتتأثر بسهولة بالأكسجين والغازات الأخرى الموجودة في الهواء. يؤدي الأكسجين إلى تفاعلات الأكسدة التي قد تؤدي إلى انخفاض جودة اللحام وإنشاء المسام والشوائب. يمكن حماية اللحام بشكل فعال من تلوث الأكسجين عن طريق توفير الغاز المناسب، عادة غاز خامل مثل الأرجون، إلى منطقة اللحام.

التحكم في الحرارة

يمكن أن يساعد اختيار الغاز وإمداداته في التحكم في درجة حرارة منطقة اللحام. ومن خلال ضبط معدل التدفق ونوع الغاز، يمكن أن يتأثر معدل تبريد منطقة اللحام. وهذا مهم للتحكم في المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ) أثناء اللحام وتقليل التشوه الحراري.

تحسين جودة اللحام

يمكن لبعض الغازات المساعدة، مثل الأكسجين أو النيتروجين، تحسين جودة وأداء اللحامات. على سبيل المثال، يمكن أن يؤدي إضافة الأكسجين إلى تحسين اختراق اللحام وزيادة سرعة اللحام، مع التأثير أيضًا على شكل اللحام وعمقه.

تبريد الغاز

في اللحام بالليزر، عادة ما تتأثر منطقة اللحام بدرجات الحرارة المرتفعة. يمكن أن يساعد استخدام نظام تبريد الغاز في التحكم في درجة حرارة منطقة اللحام ومنع ارتفاع درجة الحرارة. يعد ذلك ضروريًا لتقليل الضغط الحراري في منطقة اللحام وتحسين جودة اللحام.

حماية الغاز للأنظمة البصرية

يتم تركيز شعاع الليزر على منطقة اللحام من خلال نظام بصري. أثناء عملية اللحام، قد تلوث المواد المنصهرة والهباء الجوي المكونات البصرية. ومن خلال إدخال الغازات إلى منطقة اللحام، يتم تقليل خطر التلوث وإطالة عمر النظام البصري.

ما هي الغازات المستخدمة في اللحام بالليزر؟

في اللحام بالليزر، يمكن للغاز عزل الهواء عن لوحة اللحام ومنعه من التفاعل مع الهواء. بهذه الطريقة، سيكون سطح اللحام للوحة المعدنية أكثر بياضًا وأكثر جمالاً. كما أن استخدام الغاز يحمي العدسات من غبار اللحام. عادة يتم استخدام الغازات التالية:

غاز وقائي

تلعب الغازات الواقية، والتي تسمى أحيانًا "الغازات الخاملة"، دورًا مهمًا في عملية اللحام بالليزر. غالبًا ما تستخدم عمليات اللحام بالليزر الغازات الخاملة لحماية حوض اللحام. تشمل الغازات الواقية شائعة الاستخدام في اللحام بالليزر الأرجون والنيون. تختلف خصائصها الفيزيائية والكيميائية، وبالتالي فإن تأثيرها على اللحام يختلف أيضًا.

الأرجون: الأرجون هو أحد الغازات الخاملة الأكثر استخدامًا. لديها درجة عالية من التأين تحت تأثير الليزر، والتي لا تساعد على التحكم في تكوين سحب البلازما، والتي سيكون لها تأثير معين على الاستخدام الفعال لليزر. إن الطبيعة الخاملة للأرجون تبقيه بعيدًا عن عملية اللحام، بينما يبدد الحرارة جيدًا أيضًا، مما يساعد على التحكم في درجة الحرارة في منطقة اللحام.
النيون: يستخدم النيون غالبًا كغاز خامل، يشبه الأرجون، ويستخدم بشكل أساسي لحماية منطقة اللحام من الأكسجين والملوثات الأخرى في البيئة الخارجية. من المهم ملاحظة أن النيون غير مناسب لجميع تطبيقات اللحام بالليزر. يتم استخدامه بشكل أساسي لبعض مهام اللحام الخاصة، مثل لحام المواد السميكة أو عند الحاجة إلى طبقات لحام أعمق.

الغاز المساعد

أثناء عملية اللحام بالليزر، بالإضافة إلى الغاز الواقي الرئيسي، يمكن أيضًا استخدام الغازات المساعدة لتحسين أداء اللحام وجودته. فيما يلي بعض الغازات المساعدة الشائعة المستخدمة في اللحام بالليزر:

الأكسجين: يستخدم الأكسجين بشكل شائع كغاز مساعد ويمكن استخدامه لزيادة الحرارة وعمق اللحام أثناء اللحام. يمكن أن تؤدي إضافة الأكسجين إلى زيادة سرعة اللحام والاختراق، ولكن يجب التحكم فيها بعناية لتجنب زيادة الأكسجين الذي يسبب مشاكل الأكسدة.
النيتروجين: غالبًا ما يستخدم النيتروجين كغاز مساعد في اللحام بالليزر. طاقة التأين للنيتروجين معتدلة، أعلى من الأرجون وأقل من الهيدروجين. درجة التأين عادة ما تكون تحت تأثير الليزر. يمكن أن يقلل بشكل أفضل من تكوين سحب البلازما، ويوفر لحامات ومظهر عالي الجودة، ويقلل من تأثير الأكسجين على اللحامات. يمكن أيضًا استخدام النيتروجين للتحكم في درجة حرارة منطقة اللحام وتقليل تكوين الفقاعات والمسام.
خليط الهيدروجين / الهيدروجين: يعمل الهيدروجين على تحسين جودة اللحامات ويقلل من تكوين المسامية. وتستخدم مخاليط الأرجون والهيدروجين في بعض التطبيقات الخاصة، مثل لحام الفولاذ المقاوم للصدأ. يتراوح محتوى الهيدروجين في الخليط عادةً من 2% إلى 15%.
الهيليوم: عادة ما يستخدم الهيليوم في اللحام بالليزر عالي الطاقة لأنه يمتلك موصلية حرارية منخفضة ولا يتأين بسهولة، مما يسمح لليزر بالمرور بسلاسة وطاقة الشعاع للوصول إلى سطح قطعة العمل دون أي عوائق. يفضي إلى لحام قوة أعلى. يمكن أيضًا استخدام الهيليوم لتحسين جودة اللحام والتحكم في درجات حرارة اللحام. هذا هو غاز الحماية الأكثر فعالية المستخدم في اللحام بالليزر، لكنه مكلف نسبيًا.

غاز التبريد

غالبًا ما يستخدم غاز التبريد أثناء اللحام بالليزر للتحكم في درجة حرارة منطقة اللحام ومنع ارتفاع درجة الحرارة والحفاظ على جودة اللحام. فيما يلي بعض غازات التبريد شائعة الاستخدام:

الماء: الماء هو وسيلة تبريد شائعة تستخدم غالبًا لتبريد مولدات الليزر وأنظمة اللحام الضوئية بالليزر. يمكن أن تساعد أنظمة التبريد بالمياه في الحفاظ على درجة حرارة ثابتة لمولد الليزر والمكونات البصرية لضمان استقرار وأداء شعاع الليزر.
الغازات الجوية: في بعض عمليات اللحام بالليزر، يمكن استخدام الغازات الجوية المحيطة للتبريد. على سبيل المثال، في النظام البصري لمولد الليزر، يمكن لغاز الغلاف الجوي المحيط أن يوفر تأثير التبريد.
الغازات الخاملة: يمكن أيضًا استخدام الغازات الخاملة مثل الأرجون والنيتروجين كغازات تبريد. تتميز بموصلية حرارية أقل ويمكن استخدامها للتحكم في درجة حرارة منطقة اللحام وتقليل المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ).
النيتروجين السائل: النيتروجين السائل هو وسيلة تبريد منخفضة للغاية يمكن استخدامها في اللحام بالليزر عالي الطاقة. إنه يوفر تأثير تبريد فعال للغاية ويضمن التحكم في درجة الحرارة في منطقة اللحام.

اختيار الغاز في التطبيقات المختلفة

في التطبيقات المختلفة للحام بالليزر، يعد اختيار الغاز المناسب أمرًا بالغ الأهمية، لأن مجموعات الغاز المختلفة يمكن أن تنتج جودة لحام وسرعة وكفاءة مختلفة. فيما يلي بعض الإرشادات لمساعدتك في اختيار الغاز المناسب لتطبيقك المحدد:

نوع مادة اللحام

تتطلب المواد المختلفة تركيبات غازية مختلفة. بشكل عام:

يستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ عادة الأرجون أو خليط الأرجون / الهيدروجين.
غالبًا ما تستخدم سبائك الألومنيوم والألمنيوم الأرجون النقي.
غالبًا ما تستخدم سبائك التيتانيوم النيتروجين.
غالبًا ما يستخدم الفولاذ عالي الكربون الأكسجين كغاز مساعد.

سرعة اللحام والاختراق

إذا كانت هناك حاجة إلى سرعة لحام أعلى أو اختراق لحام أعمق، فيمكن تعديل مجموعة الغاز. غالبًا ما تؤدي إضافة الأكسجين إلى تحسين السرعة والاختراق، ولكن يجب التحكم فيها بعناية لتجنب مشاكل الأكسدة.

جودة اللحام

يمكن لبعض مجموعات الغاز تحسين جودة اللحامات ومظهرها. على سبيل المثال، يمكن أن يوفر النيتروجين مظهرًا أفضل وجودة سطحية أفضل.

التحكم في المسام والفقاعات

بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب لحامات عالية الجودة، يجب إيلاء اهتمام خاص لتشكيل المسام والفقاعات. يمكن أن يؤدي اختيار الغاز المناسب إلى تقليل مخاطر هذه العيوب.

السيطرة على المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ)

اعتمادًا على المواد التي يتم تنظيفها ، قد يتم إنشاء نفايات خطرة تتطلب إجراءات مناولة خاصة أثناء عملية التنظيف. هذا يمكن أن يضيف إلى التكلفة الإجمالية لعملية التنظيف بالليزر.

اعتبارات المعدات والتكلفة

يتأثر اختيار الغاز أيضًا بنوع المعدات والتكلفة. قد تتطلب بعض الغازات أنظمة إمداد خاصة أو تكاليف أعلى.

بالنسبة لتطبيقات محددة، يوصى بالعمل مع مهندس لحام أو مصنع محترف لمعدات اللحام بالليزر للحصول على المشورة المهنية وتحسين عملية اللحام. عادة ما تكون هناك حاجة لبعض التجارب والتحسين قبل اختيار مجموعة الغاز النهائية. اعتمادًا على التطبيق المحدد، يمكن تجربة مجموعات ومعلمات غاز مختلفة للعثور على ظروف اللحام المثالية.

لخص

باختصار، يحتاج اللحام بالليزر إلى استخدام الغاز لحماية مناطق اللحام والتحكم في درجة الحرارة وتحسين جودة اللحام وحماية الأنظمة البصرية. يعد اختيار أنواع الغاز المناسبة ومعلمات الإمداد عاملاً مهمًا في ضمان عملية لحام ليزر فعالة ومستقرة والحصول على نتائج لحام عالية الجودة. قد تتطلب المواد والتطبيقات المختلفة أنواعًا مختلفة ونسبًا مختلطة لتلبية متطلبات اللحام المحددة.
إذا كنت بحاجة إلى العثور على تخصيص مناسب آلة لحام بالليزر، يمكنك الاتصال بالحساب. سوف نقدم لك حلاً كاملاً بناءً على ميزانيتك وتطبيقك، بما في ذلك الآلات المناسبة والتركيب والتدريب الفني. عندما تختار أ AccTek Laser، ستحصل على أكثر من مجرد آلة لحام ليزر ممتازة. سوف تحصل أيضًا على مساعدة من فريق خبراء خاص، وهم ملتزمون بتقديم خدمات دعم وتدريب وصيانة لا مثيل لها للعملاء.

معدات الليزر

معلومات الاتصال

احصل على حلول الليزر