اللحام بالليزر

في طريقة اللحام بالليزر ، يتم استخدام حزمة ضوئية مركزة ذات كثافة طاقة عالية (قطر الحزمة 0.1 ... 2 مم) لتوصيل الأجزاء. وفقًا لنوع شعاع الضوء ، يمكن أن يكون اللحام بالليزر نابضًا ومستمرًا. يتم لحام المفاصل الموضعية بطريقة نبضية ، من أجل اللحامات المستمرة ، يتم استخدام الإشعاع النبضي الدوري أو المستمر. يستخدم اللحام النبضي أيضًا عندما يكون ضروريًا لضمان الحد الأدنى من التشوهات الناتجة عن تسخين درجة الحرارة والدقة العالية ، باستمرار - للحام عالي السرعة في الإنتاج التسلسلي أو الضخم.

يستخدم اللحام بالليزر لربط مواد مختلفة: الفولاذ ، التيتانيوم ، الألمنيوم ، المعادن المقاومة للصهر ، النحاس ، السبائك المعدنية ، المعادن الثمينة ، المعادن ثنائية المعدن ، بسماكة عشرات إلى عدة مليمترات. ومع ذلك ، فإن لحام المعادن العاكسة بالليزر مثل الألومنيوم والنحاس صعب إلى حد ما. يظهر اللحام بالليزر للمعادن في الشكل. 2.

يتم لحام المعادن النشطة باستخدام غاز التدريع على شكل طائرة نفاثة موجهة في منطقة التعرض لشعاع الضوء.

الصورة 1 - اللحام في ليزر الحالة الصلبة: 1 - وسط نشط (ياقوت ، عقيق ، نيوديميوم) ، 2 - مصباح مضخة ، 3 - مرآة غير شفافة ، 4 - مرآة شفافة ، 5 - ألياف بصرية ، 6 - نظام بصري ، 7 - تفاصيل ، 8 - شعاع الليزر عند نقطة التركيز ، 9 ، 10 - مقسم شعاع الليزر.

الصورة 2 - قابلية المواد للحام

وفقًا لعمق الاختراق ، هناك ثلاثة أنواع من اللحام بالليزر:

1) اللحام الدقيق (أقل من 100 ميكرون) ،

2) اللحام المصغر (0.1 ... 1 مم) ،

3) اللحام الكلي (أكثر من 1 مم).

نظرًا لأن عمق الاختراق لا يتجاوز عادةً 4 مم ، فإن اللحام بالليزر يستخدم على نطاق واسع بشكل أساسي في تصنيع الأدوات الدقيقة ، وفي تصنيع الأجهزة الإلكترونية ، والساعات ، وفي صناعة الطائرات ، وفي صناعة السيارات ، وفي لحام الأنابيب ، ويستخدم أيضًا على نطاق واسع في صناعة المجوهرات.

قبل اللحام التناكبي والتراكب ، تأكد من وجود فجوة 0.1 ... 0.2 مم. مع وجود فجوات كبيرة ، قد يحدث الإرهاق ونقص التوليف.

المعلمات الرئيسية لوضع اللحام بالليزر هي:

1) مدة النبض والطاقة ،

2) تردد النبض ،

3) قطر شعاع الضوء ،

4) المسافة من أصغر جزء من الحزمة المركزة إلى السطح ،

5) سرعة اللحام. تصل إلى 5 مم / ثانية. لزيادة السرعة ، يتم زيادة تردد النبض أو استخدام الوضع المستمر.

تستخدم الصناعة نوعين من الليزر للحام بالليزر:

1) الحالة الصلبة - ليزر الياقوت والنيوديميوم و YAG (على أساس عقيق الإيتريوم من الألومنيوم) ؛

2) غاز ثاني أكسيد الكربون ليزر.

في الآونة الأخيرة ، ظهرت آلات اللحام بالليزر ، العنصر النشط منها عبارة عن ألياف ضوئية مصنوعة من الكوارتز.تسمح مثل هذه الليزرات بلحام المواد "ذات المشاكل" - النحاس والنحاس الأصفر ذات الانعكاس العالي والتيتانيوم.

يتم عرض إمكانات آلات اللحام بالليزر المختلفة في الجدولين 1 و 2.

يتم عرض أمثلة على أوضاع اللحام بالليزر بغاز ثاني أكسيد الكربون في الجدول 3.

الجدول 1 - سماكة الصفيحة وطاقة اللحام بالليزر

الجدول 2 - قابلية تطبيق الليزر

الجدول 3 - طرق اللحام التناكبي بالليزر باستخدام الليزر الغازي

يبلغ قطر شعاع الليزر عادة 0.3 مم. قد تعاني اللحامات التناكبية الملحومة بحزمة أصغر من 0.3 مم من عدم الالتصاق ونقص الاختراق. عادة ما يتم اللحام بالليزر حتى 10 كيلو واط بدون حشو.

نظرًا للمساحة الصغيرة التي تتأثر بالحرارة أثناء اللحام بالليزر ، يبرد اللحام بسرعة كبيرة. يمكن أن يكون لهذا عواقب سلبية وإيجابية على جودة المفصل الملحوم. تعطي العديد من المعادن أفضل الخصائص الفيزيائية والميكانيكية مع التبريد السريع للمفاصل. ومع ذلك ، عند لحام الفولاذ المقاوم للصدأ ، يمكن أن يؤدي ذلك إلى كسر اللحام. تساعد زيادة عرض النبض إلى 10 مللي ثانية والتسخين المسبق في القضاء على هذه الظاهرة.

مع الاختيار الصحيح لمواد اللحام وأنماطه ، ينتج اللحام بالليزر طبقات من أعلى مستويات الجودة.

يمكن تقسيم أنظمة الليزر إلى 3 فئات:

1) أجهزة الضميمة. في مثل هذه الأجهزة ، توضع قطع العمل في مكان مغلق خاص يحتوي على جو محايد وقائي وشعاع ليزر. يستطيع عامل اللحام التحكم في عملية اللحام ومراقبتها باستخدام نظام بصري خاص.

2) الأجهزة المعدة للحام الخارجي.يتمتع شعاع الليزر بعدة درجات من الحرية وينتج حركات مبرمجة. منطقة اللحام محمية بتدفق غاز.

3) الأجهزة المعدة للحام اليدوي بالليزر. مشاعل الليزر تشبه إلى حد بعيد مشاعل اللحام TIG. ينتقل شعاع الليزر إلى الشعلة باستخدام ألياف بصرية. أثناء اللحام ، يحمل عامل اللحام شعلة الليزر في يد ومادة الحشو في اليد الأخرى.

الجدول 4 - مقارنة بين أنواع مختلفة من اللحام بالليزر

تشمل مزايا اللحام بالليزر ما يلي:

1) مساحة صغيرة من التأثير الحراري لشعاع الليزر على المادة ، ونتيجة لذلك ، تشوهات حرارية غير مهمة ؛

2) إمكانية اللحام في الأماكن التي يصعب الوصول إليها ، في بيئة شفافة لإشعاع الليزر (زجاج ، سوائل ، غازات) ؛

3) لحام المواد المغناطيسية.

4) قطر صغير لشعاع الضوء ، وإمكانية اللحام الدقيق ، ودرز اللحام الضيق بخصائص جمالية جيدة ؛

5) القدرة على أتمتة العملية ؛

6) معالجة مرنة لحزمة الضوء من خلال الإرسال البصري ؛

7) تعدد استخدامات معدات الليزر (إمكانية استخدامها في اللحام والقطع بالليزر والنقش والحفر) ؛

8) إمكانية لحام المواد المختلفة.

عيوب اللحام بالليزر:

1. ارتفاع تكلفة معدات الليزر وتعقيدها.

2. متطلبات عالية لإعداد وتنظيف حواف اللحام.

3. استحالة لحام الأجزاء ذات الجدران السميكة ، وعدم كفاية الطاقة.إن زيادة قوة ليزر اللحام محدودة بحقيقة أنه مع وجود تأثير أقوى لشعاع الليزر على المعدن ، فإنه ينتشر بنشاط في منطقة اللحام ، مما يؤدي إلى إتلاف النظام البصري للجهاز وإلغاء تنشيط الليزر في غضون ساعات. .