ما هي العوامل التي تؤثر على سمك اللحام بالليزر

ما هي العوامل التي تؤثر على سمك اللحام بالليزر؟

اللحام بالليزر هو أسلوب شائع لربط المعادن يستخدم على نطاق واسع في التصنيع والبناء. من بينها، سمك اللحام هو معلمة رئيسية، ويشير سمك اللحام إلى سمك المفصل الملحوم، والذي يؤثر بشكل مباشر على قوة واستقرار المفصل الملحوم. يعد فهم العوامل التي تؤثر على سمك اللحام أمرًا بالغ الأهمية لضمان شكل اللحام وجودته. ستناقش هذه المقالة العوامل الرئيسية التي تؤثر على سمك اللحام بالليزر، بما في ذلك طريقة اللحام والمواد المعدنية وعملية اللحام ومتطلبات التصميم.

تأثير طريقة اللحام بالليزر على سماكة اللحام

طرق اللحام بالليزر المختلفة مناسبة لسيناريوهات التطبيق المختلفة ولها متطلبات مختلفة لسمك اللحام. سيكون لهذه الطرق اختلافات في الطاقة وسرعة التسخين ووضع التركيز وطاقة اللحام أثناء عملية اللحام ، لذلك لها قيود مختلفة لسماكات اللحام المختلفة.

قوة الليزر وجودة الشعاع

تعد قوة الليزر وجودة الحزمة من العوامل المهمة التي لها تأثير معين على سمك اللحام بالليزر.

طاقة الليزر: تشير طاقة الليزر إلى الطاقة المنقولة بواسطة شعاع الليزر. بالنسبة لنفس المواد وظروف اللحام ، يمكن أن توفر طاقة الليزر الأعلى عمومًا عمق اختراق أكبر للحام ، وهو مناسب لحام المواد السميكة. ومع ذلك ، يمكن أن تسبب طاقة الليزر الزائدة ذوبانًا مفرطًا للحام وتضخم المنطقة المتأثرة بالحرارة ، مما قد يتسبب في حدوث تشوه ومشاكل في الجودة. لذلك ، من الضروري تحقيق التوازن بين متطلبات جودة وسرعة اللحام عند اختيار قوة الليزر.
جودة الشعاع: جودة الشعاع لها تأثير كبير على توزيع الطاقة وتركيز الأداء أثناء اللحام. يمكن أن توفر جودة الحزمة الأفضل حجمًا بؤريًا أصغر وقدرة أعلى على تركيز الحزمة ، مما يجعل طاقة اللحام أكثر تركيزًا ، وبالتالي تحسين دقة اللحام وأداء التحكم.

طريقة شعاع التركيز وموقف التركيز

تؤثر طريقة تركيز الحزمة وموضع التركيز أيضًا على سماكة اللحام أثناء عملية اللحام بالليزر.

طريقة تركيز الشعاع: تتضمن طرق تركيز الشعاع الشائعة التركيز على التركيز المسطح، والتركيز على العدسة المحدبة، والتركيز على العدسة المقعرة، وما إلى ذلك. تتميز طرق التركيز المختلفة بقدرة مختلفة على التكيف مع سمك اللحام.
موضع التركيز: عندما يكون موضع التركيز فوق سطح اللحام ، يمكن تحقيق عمق لحام أكبر ومنطقة أكبر تتأثر بالحرارة. هذا الوضع البؤري مناسب لحام المواد السميكة ويمكن أن يزيد من عمق اختراق اللحام. عندما يكون موضع التركيز تحت سطح اللحام ، يمكن تحقيق عمق اختراق لحام أصغر ومنطقة أصغر تتأثر بالحرارة. هذا الوضع البؤري مناسب للحام المواد الرقيقة ، والتي يمكن أن تقلل من التشويه والتلف الحراري.

سرعة المسح وقطر شعاع الليزر

سرعة المسح: السرعة التي يتحرك بها شعاع الليزر في منطقة اللحام أثناء اللحام بالليزر تسمى سرعة المسح. يمكن أن توفر سرعة المسح المنخفضة وقتًا أطول للحام بحيث يمكن نقل الحرارة إلى منطقة اللحام بشكل كامل ، مما يجعلها مناسبة لقطع المواد السميكة. تعني سرعة المسح الأعلى أن شعاع الليزر يبقى في منطقة اللحام لفترة أقصر ، وهو أكثر ملاءمة لقطع المواد الرقيقة.
قطر شعاع الليزر: يمكن أن يوفر قطر شعاع الليزر الأصغر كثافة طاقة أعلى ويجعل الحرارة في منطقة اللحام أكثر تركيزًا. هذا يساعد على تحقيق عمق اختراق أقل للحام ومناسب لحام المواد الرقيقة. تعد أقطار شعاع الليزر الأكبر مفيدة في لحام المواد السميكة أو مهام اللحام التي تتطلب ملء مساحات أكبر.

تأثير خواص المواد على سمك اللحام

إن تأثير المواد المختلفة على سمك اللحام بالليزر متعدد الأوجه لأن المواد المختلفة لها موصلية حرارية مختلفة ، ونقاط انصهار ، وسلوك انصهار. فيما يلي بعض العوامل الرئيسية التي يجب مراعاتها:

معامل الامتصاص

يحدد معامل الامتصاص للمادة مدى كفاءة امتصاصها لطاقة الليزر. تميل المواد ذات معاملات الامتصاص العالية لأطوال موجات الليزر المستخدمة في عملية اللحام إلى امتصاص المزيد من الطاقة وتسخينها بسرعة أكبر ، مما يؤدي إلى اختراق أعمق ولحام أكثر سمكًا. على سبيل المثال ، تتمتع المعادن مثل الفولاذ بمعاملات امتصاص عالية لأطوال موجات ليزر معينة ، مما يسمح باختراق أعمق ولحامات أكثر سمكًا من المواد ذات معاملات الامتصاص المنخفضة مثل الألومنيوم.

توصيل حراري

تؤثر الموصلية الحرارية للمواد على توزيع الحرارة أثناء اللحام بالليزر. تميل المواد ذات الموصلية الحرارية المنخفضة ، مثل الفولاذ المقاوم للصدأ ، إلى الاحتفاظ بمزيد من الحرارة ، مما يؤدي إلى اختراق أعمق ولحامات أكثر سمكًا. تميل المواد ذات الموصلية الحرارية العالية ، مثل النحاس أو الألومنيوم ، إلى نقل الحرارة بعيدًا عن منطقة اللحام بشكل أكثر كفاءة ، مما يؤدي إلى اختراق لحام أقل سمكًا وانخفاض سمك اللحام. لذلك ، فهي تتطلب طاقة ليزر أعلى أو أوقات تعريض أطول لتحقيق اختراق عميق ولحامات أكثر سمكًا.

نقطة الانصهار

تؤثر نقطة انصهار المادة على درجة الحرارة المطلوبة للصهر واللحام. عند اللحام بالليزر ، يجب أن تصل المادة إلى نقطة الانصهار لتشكيل حوض اللحام. تتطلب المواد ذات نقاط الانصهار المنخفضة طاقة ليزر أقل للوصول إلى درجة حرارة الانصهار ، مما يؤدي إلى زيادة الاختراق وسماكة اللحام. وعلى العكس من ذلك ، قد تتطلب المواد ذات نقاط الانصهار الأعلى طاقة ليزر أعلى ، مما ينتج عنه تغلغل أقل في اللحام وانخفاض سماكة اللحام.

عاكس

تؤثر انعكاسية المادة على كمية طاقة الليزر الممتصة أو المنعكسة. تعكس المواد عالية الانعكاس (مثل الألومنيوم أو النحاس) معظم طاقة الليزر ، مما يؤدي إلى انخفاض الامتصاص وعمق اللحام المحدود. في المقابل ، ستمتص المواد (مثل الفولاذ الكربوني) ذات الانعكاسية المنخفضة (مثل الفولاذ الكربوني) المزيد من طاقة الليزر ، وبالتالي تحقيق عمق أعمق ولحامات أكثر سمكًا.

سماكة

تؤثر سماكة مادة اللحام أيضًا على سمك اللحام. عادة ما يكون اللحام بالليزر أكثر ملاءمة للمواد الرقيقة لأن طاقة الليزر يمكن أن تكون أكثر دقة وفعالية. قد تتطلب المواد السميكة مسارات لحام متعددة أو طاقة ليزر أعلى لتحقيق ذوبان كامل ، مما قد يؤثر على سمك اللحام النهائي.

معامل التمدد الحراري

معامل التمدد الحراري هو درجة تمدد المادة أو انكماشها مع تغيرات درجة الحرارة. عندما يتم تطبيق طاقة الليزر أثناء اللحام ، سوف تتعرض المادة للتسخين السريع والتبريد اللاحق. قد تحدث المواد ذات معاملات التمدد الحراري العالية (على سبيل المثال ، بعض أنواع البلاستيك) بشكل ملحوظ أثناء اللحام ، مما يؤدي إلى تغييرات في سمك اللحام.

الأداء المعدني

يمكن أن يؤثر الأداء المعدني للمواد ، مثل مكوناتها ، وهيكل الحبيبات ، وعناصر السبائك ، أيضًا على سمك اللحام. على سبيل المثال ، قد تغير بعض عناصر السبائك معامل الامتصاص أو التوصيل الحراري للمادة ، مما يؤثر على المدخلات الحرارية وعمق اللحام.

سلوك التبخير والغليان

من المرجح أن تتبخر بعض المواد أو تغلي عندما تتعرض لدرجات حرارة عالية. أثناء عملية اللحام بالليزر، يمكن أن يتسبب هذا التبخير أو الغليان في رش مادة الصهر وتقليل عمق ذوبان اللحام وتقليل سمك اللحام. يتأثر سلوك التشكيل بعوامل مثل ضغط بخار المادة، ونقطة الغليان، وحرارة التبخر المحتملة.

اتباع السلوك والتصلب

المواد المختلفة لها خصائص انصهار وتصلب مختلفة ، مما يؤثر على تكوين وتصلب حوض الانصهار. ستؤثر المواد الضيقة أو المدمجة في نطاق مصهور أو التخثر والانكماش الواضحين على سمك اللحام الذي يمكن تحقيقه.

وتجدر الإشارة إلى أن هذه العوامل تتفاعل مع بعضها البعض وتتفاعل مع معلمات عملية اللحام بالليزر (مثل قوة الليزر وقطر الحزمة وسرعة اللحام). لذلك ، يجب مراعاة تحسين عملية اللحام بالليزر لمواد معينة ، وتحقيق التوازن بين هذه المواد لتحقيق سماكة وجودة اللحام المطلوبة. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تؤثر عملية اللحام بالليزر المحددة (مثل لحام الثقوب الصغيرة أو اللحام بالتوصيل) على العلاقة بين خصائص المواد وسماكة اللحام.

تأثير التحكم في عملية اللحام بالليزر على سماكة اللحام

سيؤثر إعداد المعلمة وطريقة التشغيل في عملية اللحام بالليزر أيضًا على سمك اللحام. على سبيل المثال ، سيؤثر اختيار المعلمات مثل تيار اللحام وسرعة اللحام ووقت اللحام بشكل مباشر على حجم وشكل الوصلة الملحومة. بالإضافة إلى ذلك ، تعتبر العمليات مثل التسخين المسبق والمعالجة اللاحقة للحرارة أثناء عملية اللحام من العوامل المهمة أيضًا للتحكم في سماكة اللحام.

التسخين والمعالجة اللاحقة للحرارة

التسخين المسبق والمعالجة اللاحقة للحرارة هما طريقتان شائعتان للتحكم في عملية اللحام. فيما يلي حالة عامة لتأثير التسخين المسبق والمعالجة اللاحقة للحرارة على سمك اللحام:

التسخين المسبق: الغرض من التسخين المسبق هو تحسين الضغط الحراري ومعدل التبريد أثناء عملية اللحام. من خلال التسخين المسبق ، يمكن زيادة درجة حرارة المادة ، ويمكن تقليل تدرج درجة الحرارة أثناء عملية اللحام ، ويمكن تقليل الإجهاد الحراري ، وبالتالي تقليل مخاطر التشوه والشقوق. يجب تقييم التسخين المسبق للمواد الرقيقة وتعديلها على أساس كل حالة على حدة.
المعالجة بعد الحرارة: المعالجة بعد الحرارة هي تسخين أو تبريد منطقة اللحام بعد اللحام. الغرض من المعالجة بعد الحرارة هو تحسين هيكل وأداء اللحام، وتقليل الإجهاد المتبقي، وتحسين جودة اللحام.

اختيار شكل اللحام والحشو

شكل اللحام: شكل اللحام يشمل اللحام الخطي ، اللحام على شكل V ، اللحام على شكل U ، اللحام على شكل J ، إلخ. لأشكال اللحام المختلفة تأثيرات مختلفة على سمك اللحام. على سبيل المثال ، اللحامات المستقيمة مناسبة لحام المواد الرقيقة ، والتي يمكن أن توفر قوة لحام وختم أفضل. يتميز اللحام على شكل V بعمق لحام أكبر ومناسب لحام المواد السميكة ، إلخ.
الحشو: مادة الحشو هي مادة تضاف إلى اللحام أثناء عملية اللحام لملء وتقوية المنطقة الملحومة. بالنسبة للمواد الأقل سمكًا ، قد تكون خيارات الحشو محدودة أكثر. بالنسبة للمواد السميكة ، يمكن استخدام الحشوات لملء اللحامات ذات العرض والعمق الأكبر.

تأثير متطلبات التصميم والتطبيق على سماكة اللحام

تشير متطلبات التصميم إلى متطلبات المنتجات أو الهياكل الخاصة باللحام بالليزر ، بما في ذلك القوة ، والختم ، والمظهر ، وما إلى ذلك. يكون تأثير متطلبات التصميم على سمك اللحام بالليزر كما يلي:

متطلبات قوة أعلى

بالنسبة للمنتجات أو الهياكل التي تتطلب قوة أعلى ، قد يكون من الضروري زيادة قوة الوصلة الملحومة عن طريق زيادة سماكة اللحام.

متطلبات إحكام أعلى

إذا كان المنتج أو الهيكل يحتاج إلى أداء ختم عالي ، فقد يكون من الضروري أيضًا زيادة أداء الختم لمنطقة اللحام عن طريق زيادة سماكة اللحام.

متطلبات المظهر

إذا كان المنتج أو الهيكل له متطلبات عالية من حيث المظهر ، فمن الضروري الانتباه إلى التفاوت وجودة السطح في منطقة اللحام. يمكن أن تضر أعماق اللحام الكبيرة وأحجام الخرزة بالمظهر ، لذلك يجب أن يكون هذا متوازنًا في التصميم.

متطلبات الاستمارة

تشير متطلبات التطبيق إلى سيناريوهات التطبيق المحددة ومتطلبات اللحام بالليزر. ينعكس تأثير بيئة العمل على سمك اللحام بالليزر بشكل أساسي في درجة الحرارة والاهتزاز والجو المحيط. على سبيل المثال ، قد تتسبب بيئة درجة الحرارة المرتفعة في توسع المنطقة المتأثرة بالحرارة في منطقة اللحام ، ويجب اتخاذ التدابير المقابلة للتحكم في سماكة اللحام.

لخص

باختصار ، هناك العديد من العوامل التي تؤثر على سمك اللحام بالليزر. بالإضافة إلى طرق اللحام وخصائص المواد وعمليات اللحام ومتطلبات التصميم ، فإنه يتضمن أيضًا العديد من الجوانب. عند إجراء عمليات اللحام ، يجب مراعاة هذه العوامل بشكل شامل ، ويجب اختيار سمك اللحام المناسب وفقًا للحالة المحددة.
فقط عندما يفي سمك اللحام بالمتطلبات، يمكن ضمان جودة وموثوقية الوصلة الملحومة، لتلبية احتياجات الهندسة والمنتجات. إذا كنت تفكر اللحام بالليزر، الرجاء التواصل AccTek Laser وسوف نقترح الحل الأفضل لاحتياجاتك.

معدات الليزر

معلومات الاتصال

احصل على حلول الليزر