كيفية التحكم بجودة اللحام بالليزر

كيفية التحكم في جودة اللحام بالليزر

تُستخدم تقنية اللحام بالليزر، باعتبارها تقنية فعّالة ودقيقة لربط المعادن، على نطاق واسع في صناعة السيارات، والفضاء، والأجهزة الدقيقة، وغيرها من المجالات، وذلك بفضل مزاياها الرئيسية الثلاث: عدم التلامس، وكثافة الطاقة العالية، وانخفاض التشوه. مع ذلك، يتطلب تحقيق جودة لحام ليزر مستقرة دمج نمطين من أنماط اللحام، وهما اللحام بالتوصيل واللحام بالثقب، مع تحكم شامل في معايير العملية، وخصائص المواد، وتصميم الوصلة، والظروف البيئية. تشرح هذه المقالة بشكل منهجي كيفية التحكم الفعال في جودة اللحام بالليزر من خلال الجوانب التالية.

مقدمة

في الإنتاج الصناعي، أصبحت عملية اللحام بالليزر، بفضل مزاياها من كثافة طاقة عالية، واستهلاك منخفض للحرارة، ومعالجة غير تلامسية، عمليةً أساسيةً لربط المعادن. يركز هذا القسم على الآليات الأساسية، وسيناريوهات التطبيق النموذجية، ونقاط مراقبة الجودة الرئيسية لنمطين شائعين من أنماط اللحام بالليزر: اللحام بالتوصيل واللحام بثقب المفتاح. من خلال تحليل معمق لمعايير مثل قدرة الليزر، وتشكيل الشعاع، وموضع التركيز، وسرعة اللحام، وغاز الحماية، يمكن للقراء تحسين العملية في التطبيقات العملية، مما يُحسّن جودة اللحام وكفاءة الإنتاج.

آلية اللحام بالتوصيل، وتطبيقاته، ومراقبة جودته

آلية

اللحام بالتوصيل الحراري هو أسلوب لحام بالليزر يعتمد على التوصيل الحراري. بعد تركيز شعاع الليزر بواسطة نظام بصري، يصطدم بسطح المعدن، مما يؤدي إلى امتصاص الطبقة السطحية للطاقة بسرعة ووصولها إلى درجة الانصهار، مُشكلةً بركة منصهرة سطحية. ثم تنتشر الحرارة من البركة المنصهرة عبر المعدن الصلب إلى الطبقات الداخلية، مُذيبةً الطبقات الأعمق. ولأن الطاقة تنتقل بشكل أساسي عبر التوصيل الحراري، فإن عمق الاختراق يكون محدودًا عمومًا بقطر البؤرة والتوصيل الحراري للمادة.

طلب

قطع الصفائح الرقيقة: بالنسبة للصفائح المعدنية التي يقل سمكها عن 2 مم، فإن اللحام بالتوصيل يتيح قطعًا عالي الدقة مع شقوق ضيقة ومنطقة متأثرة بالحرارة ضئيلة.
اللحام الدقيق: في مجالات مثل التغليف الإلكتروني والرقائق الميكروفلويدية، يتيح اللحام بالتوصيل لحامًا موثوقًا به على مستوى الميكرون.
لحام المكونات الدقيقة: في تطبيقات مثل كابلات الاستشعار وأجزاء المحركات الدقيقة، يمكن أن يلبي اللحام بالتوصيل متطلبات التحكم الصارمة لحجم اللحام ومدخلات الحرارة.

ضبط الجودة

قوة الليزر: يجب اختيارها بدقة بناءً على معدل امتصاص المادة وسمكها، مع الحفاظ عمومًا على نطاق من 20 % إلى 40 % من إجمالي الطاقة لتجنب أحواض الانصهار العميقة أو الضحلة بشكل مفرط.
تشكيل الشعاع: إن تحويل توزيع البقعة الغاوسية إلى توزيع القبعة العلوية يحسن من تجانس حوض الصهر، ويقلل من تقلبات الاختراق، ويقلل من حدوث الشقوق وعيوب المسامية.
موضع التركيز: يوصى بضبط موضع التركيز على بعد 0-1 مم أسفل سطح قطعة العمل لتحقيق الاختراق الأمثل وتكوين اللحام.

آلية لحام ثقب المفتاح، والتطبيق، ومراقبة الجودة

آلية

تُحقق تقنية اللحام بنمط ثقب المفتاح (KMW) ذلك من خلال زيادة كثافة طاقة الليزر إلى ما بين مليون وعشرة ملايين واط/سم²، مما يؤدي إلى تبخير سطح المعدن بسرعة وتشكيل قناة "ثقب مفتاح" مستقرة داخل حوض المعدن المنصهر. تسمح كثافة الطاقة العالية هذه بنقل طاقة الليزر مباشرةً إلى قاع حوض المعدن المنصهر، مما يزيد عمق الاختراق بشكل ملحوظ إلى أكثر من 5 مم.

طلب

وصل الألواح السميكة: يمكن تحقيق لحامات عالية الجودة وكاملة الاختراق للمكونات الهيكلية مثل ألواح الصلب وسبائك الألومنيوم ضمن نطاق سمك يتراوح من 3 مم إلى 20 مم.
يتطلب تصنيع المكونات الهيكلية عالية القوة، مثل هياكل السيارات وجذور شفرات توربينات الرياح، لحامات اختراق عميقة لضمان القوة الهيكلية وأداء منع التسرب.

ضبط الجودة

سرعة اللحام: يُنصح عادةً بالحفاظ على سرعة تتراوح بين 0.5 و3.0 متر/دقيقة لتحقيق التوازن بين الاختراق وتكوين اللحام. قد تؤدي السرعة العالية جدًا إلى اختراق غير كامل، بينما قد تؤدي السرعة المنخفضة جدًا إلى احتراق زائد وتناثر اللحام.
موضع التركيز: يمكن إزاحة نقطة التركيز قليلاً بمقدار 0.5-2 مم فوق سطح قطعة العمل لتوسيع قطر حوض اللحام وضمان قناة ثقب المفتاح المستقرة.
تدفق غاز الحماية: معدل تدفق غاز الحماية هو في الأساس الأرجون أو النيتروجين، مع معدل تدفق موصى به من 10 إلى 20 لتر/دقيقة ومسافة من 5 إلى 8 مم من الفوهة لمنع الأكسدة الجوية وإزالة الخبث.

يُعدّ اللحام بالتوصيل الحراري مناسبًا لربط الصفائح الرقيقة والمكونات الدقيقة، مع التركيز على التحكم الدقيق في طاقة الليزر والحرارة المُدخلة لتجنب العيوب مثل الشقوق والمسام وعدم الانصهار. أما لحام الثقب المفتاحي، فهو أكثر ملاءمة للصفائح متوسطة السماكة والأجزاء الهيكلية عالية القوة، حيث يحقق اختراقًا عميقًا بفضل كثافة الطاقة العالية. ويكمن السر في الحفاظ على استقرار الثقب المفتاحي وتناسق اللحام. وبشكل عام، يعتمد تحسين جودة اللحام بالليزر على التحسين المُنسق لعدة معايير مثل طاقة الليزر وسرعة اللحام وموضع التركيز وتشكيل الشعاع وغاز الحماية، بالإضافة إلى التحضير الدقيق قبل اللحام وتقنية المراقبة الآنية، مما يوفر ضمانًا قويًا لتحقيق عملية لحام عالية الكفاءة والجودة.

العوامل المؤثرة على جودة اللحام

سيتناول هذا القسم العوامل الرئيسية المؤثرة على جودة اللحام بالليزر من أربعة جوانب: معايير الليزر، وخصائص المواد، وتصميم الوصلة، وبيئة اللحام. ومن خلال الجمع بين سيناريوهات التطبيق الشائعة واستراتيجيات التحسين، سيساعدك هذا القسم على التحكم بدقة في كل خطوة من خطوات التشغيل الفعلي، مما يضمن لحامات متجانسة، وعمق اختراق قابل للتحكم، وأقل معدلات عيوب.

معلمات الليزر

تحدد معلمات الليزر بشكل مباشر مدخلات الطاقة وخصائص توزيع الحرارة، وهي الأساس لتحقيق اختراق عميق متسق وشكل لحام ممتاز.

قوة الليزر

خطر انخفاض الطاقة: عندما تكون الطاقة غير كافية، لا تستطيع طاقة حوض الصهر تلبية متطلبات انصهار المادة، مما يؤدي إلى عيب "انعدام الانصهار" وقوة لحام غير كافية.
خطر الارتفاع المفرط: يمكن أن تؤدي الطاقة المفرطة إلى الاحتراق الزائد والمسامية، وزيادة تناثر السطح، وربما التشقق الحراري.
ممارسة التحسين: تحديد نطاق سرعة الطاقة لعملية التصنيع لمختلف المواد (الفولاذ المقاوم للصدأ, الفولاذ الكربوني, الألومنيوم (السبائك، إلخ) وضبط كثافة طاقة الليزر لتحقيق اختراق اللحام الأمثل.

سرعة اللحام

السرعة العالية جدًا: يكون وقت احتفاظ الطاقة على قطعة العمل قصيرًا، مما يؤدي إلى اختراق غير كافٍ ولحام ضيق ومطول ذو قوة منخفضة.
السرعة البطيئة للغاية: طاقة مفرطة، وحوض لحام كبير للغاية، وتناثر شديد، ومنطقة متأثرة بالحرارة (HAZ) متسعة، مما قد يتسبب في حدوث تشوه.
ممارسات التحسين: إن دمج مراقبة حوض اللحام في الوقت الحقيقي (مثل التصوير الحراري أو الاستشعار البصري) يسمح بالتعديل الديناميكي لسرعة اللحام للحفاظ على اختراق مستقر.

موضع التركيز

يمكن أن تؤدي التعديلات الدقيقة للتركيز في حدود ±0.5 مم بالنسبة لسطح المعدن إلى تغيير كبير في قطر البقعة وتوزيع كثافة الطاقة، مما يؤثر على عمق الاختراق وعرض اللحام.
يوصى بوضع البؤرة على بعد 0-1 مم أسفل سطح قطعة العمل لتحقيق التوازن بين عمق الاختراق وشكل حوض اللحام.

معلمات النبض

يحدد عرض النبضة ومعدل التكرار معًا مدخلات الحرارة ومعدل التبريد، مما يؤثر بدوره على البنية المجهرية والإجهاد المتبقي.
في لحام الليزر الليفي، يمكن تحسين الجمع بين النبضات القصيرة ذات الطاقة القصوى العالية أو النبضات الطويلة ذات الطاقة القصوى المنخفضة للألواح الرقيقة والسميكة، مما يقلل من خطر التشقق ويحسن من متانة اللحام.

خصائص المواد

تختلف المعادن والسبائك المختلفة اختلافًا كبيرًا في سلوكها أثناء اللحام بالليزر. ويساعد فهم خصائص المادة الأساسية في وضع خطة عملية دقيقة.

تركيبة المادة الأساسية

تختلف درجات الفولاذ المختلفة وسبائك الألومنيوم وسبائك النيكل في امتصاص الليزر والتوصيل الحراري ونقاط الانصهار، مما يتطلب اختبارًا ومعايرة منفصلة.
على سبيل المثال، تعتبر سبائك الألومنيوم ذات الموصلية الحرارية العالية أكثر حساسية لمدخلات الحرارة، ويمكن تقليل التدرجات الحرارية من خلال التسخين المسبق أو النبضات المتعددة منخفضة الطاقة.

سمك المادة

مع زيادة السماكة، يلزم استخدام كثافة طاقة أعلى وسرعات لحام أبطأ لضمان اختراق كافٍ مع تجنب عدم اكتمال اختراق الجذر.
عند لحام الصفائح متوسطة السماكة (>5 مم)، غالبًا ما يتم استخدام اللحام على الوجهين أو الأخاديد على شكل حرف V مسبقة التشكيل لتحقيق اختراق موحد.

حالة السطح

يقلل الزيت والصدأ والقشور من امتصاص طاقة الليزر وقد تشكل مسامات في حوض اللحام.
إن تطبيق إجراءات التحضير قبل اللحام بدقة، مثل إزالة الشحوم والصدأ والتلميع والطحن والتنظيف بالموجات فوق الصوتية، أمر ضروري لضمان جودة حوض اللحام.

تصميم الموصل

يلعب التصميم الهندسي الجيد للمفاصل والتجميع الدقيق دورًا "حاسمًا" في تكوين اللحام.

تكوين الموصل

تشمل الوصلات الشائعة وصلات التراكب، ووصلات التماس، والأخاديد على شكل حرف V، ولكل منها متطلبات مختلفة لتوزيع الحرارة والاختراق.
في وصلات الألواح السميكة، يمكن للأخاديد على شكل حرف V، بالإضافة إلى عمليات التشكيل المسبق، تحسين كفاءة الاختراق وتقليل عودة الخبث.

التجميع والمحاذاة

عندما تتجاوز فجوة التجميع 0.2 مم، يواجه الليزر صعوبة في ملء الفجوة، مما قد يؤدي بسهولة إلى اندماج غير كامل أو تناثر.
باستخدام تجهيزات عالية الدقة وقياس المدى بالليزر في الوقت الحقيقي، يتم التحكم في أخطاء المحاذاة في حدود ±0.1 مم.

تجهيز الحواف

يؤدي الشطف وإزالة النتوءات إلى التخلص من تركيزات الإجهاد عند الزوايا الحادة وتحسين سيولة حوض اللحام.
تتراوح زاوية الشطف الموصى بها بين 30 درجة و 60 درجة لتحقيق التوازن بين متطلبات الاختراق وقوة المادة الأساسية.

بيئة اللحام

تُعد حماية حوض الصهر والاستقرار الحراري، وهما أكثر عرضة للتأثيرات البيئية، من الروابط المهمة التي لا يمكن تجاهلها من أجل اللحام عالي الجودة.

غاز واقٍ

يُستخدم عادةً غاز الأرجون عالي النقاء أو النيتروجين أو خليط من الغازات. ويجب التحكم بدقة في معدل تدفق الغاز (10-20 لتر/دقيقة) والمسافة بين الفوهة وقطعة العمل (5-8 مم).
يمكن أن تتسبب معدلات تدفق الغاز المفرطة في حدوث اضطراب في حوض الصهر، في حين أن معدل التدفق المنخفض للغاية يمكن أن يعزل اللحام بشكل غير فعال عن الأكسدة الجوية.

الظروف البيئية

يمكن أن تؤثر سرعة الرياح وتقلبات درجة الحرارة على شكل حوض اللحام واستقرار ثقب المفتاح. لذلك، ينبغي إجراء اللحام في كابينة مغلقة وخالية من الرياح ذات درجة حرارة ثابتة (±2 درجة مئوية).
بالنسبة للحام في الهواء الطلق أو المكونات الكبيرة، يجب تركيب ستارة هوائية أو غطاء غاز محلي.

يتطلب تحقيق لحام ليزري مستقر وعالي الجودة تحسينًا شاملًا لمعايير الليزر، وفهمًا عميقًا لخصائص المواد، وتصميمًا دقيقًا لهندسة الوصلة، واللحام في بيئة مضبوطة. ولا يمكن الاستفادة الكاملة من كفاءة ودقة لحام الليزر الليفي إلا من خلال تضافر هذه الجوانب المختلفة، مما يحقق أهداف التحكم في عمق الاختراق، واللحامات المتجانسة، وانخفاض معدلات العيوب. ويوفر هذا أساسًا متينًا لتحسين كل من كفاءة الإنتاج والأداء الهيكلي.

تكنولوجيا مراقبة الجودة

لضمان استقرار ودقة عاليتين أثناء لحام الألياف الليزرية، يجب تطبيق تقنيات صارمة لمراقبة الجودة طوال العملية برمتها، قبل اللحام وأثناءه وبعده. سيتناول هذا القسم بالتفصيل الجوانب الأربعة الرئيسية للحام: "التحضير قبل اللحام"، و"تحسين معلمات الليزر"، و"المراقبة والتحكم في الوقت الفعلي"، و"الفحص والاختبار بعد اللحام"، مما يوفر حلاً شاملاً لضمان جودة لحام الليزر.

التحضير قبل اللحام

يُعدّ التحضير قبل اللحام الخطوة الأولى لضمان جودة اللحام بالليزر. فمن خلال المعالجة الدقيقة للمواد والوصلات، يمكن تقليل العيوب من جذورها.

اختيار المواد: يُفضّل استخدام المعادن ذات الامتصاصية العالية عند أطوال موجية 1064 نانومتر أو 532 نانومتر، والموصلية الحرارية المتوسطة. على سبيل المثال، يتمتع الفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك التيتانيوم بخصائص امتصاص ضوئي ممتازة، مما يُتيح تكوين حوض انصهار سريع ومستقر عند طاقة منخفضة.

نظافة السطح: قد تتداخل الزيوت السطحية أو طبقات الأكسيد أو بقايا التدفق مع امتصاص ونقل طاقة الليزر، مما يؤدي إلى احتراق موضعي مفرط أو انصهار غير كامل. يُنصح باستخدام مزيج من إزالة الشحوم الكيميائية (باستخدام مواد تنظيف قلوية أو حمضية ضعيفة)، وإزالة الشحوم بالموجات فوق الصوتية، والتلميع الميكانيكي لضمان سطح أملس وخالٍ من الشوائب لقطعة العمل.

تحضير الوصلات: يجب ضبط الفجوة بين وصلات اللحام التناكبي بحيث لا تتجاوز 0.1-0.2 مم، ويُفضل استخدام التجليخ السطحي عالي الدقة أو التصنيع باستخدام الحاسوب (CNC) لضمان استواء السطح (Ra ≤ 1.6 ميكرومتر). كما يُمكن لتصميم مناسب للأخاديد (أخدود على شكل حرف V بزاوية 30-60 درجة) تحسين اتساق اختراق اللحام وتقليل ارتداد الخبث.

تحسين معلمة الليزر

يمكن لتحسين معلمات الليزر بدقة التحكم بشكل فعال في شكل حوض الانصهار وهندسة اللحام، وهو المفتاح لتحسين قوة اللحام وجودة السطح.

التحكم في كثافة الطاقة: من خلال ضبط البعد البؤري للعدسة المركزة أو تغيير قطر الشعاع، تُحافظ كثافة الطاقة ضمن النطاق الأمثل الذي يتراوح بين 1×10⁶ و1×10⁷ واط/سم². في تطبيقات الصفائح الرقيقة، يمكن تقليل كثافة الطاقة بشكل مناسب لتقليل المنطقة المتأثرة بالحرارة. أما في لحام الصفائح السميكة بعمق، فيمكن زيادة كثافة الطاقة وإبطاء سرعة اللحام.

تشكيل الشعاع: على الرغم من أن البقعة الغاوسية تسمح بالتركيز السريع، إلا أنها قد تُنتج أيضًا "تأثير البقعة الساخنة" مع قمم عالية للغاية، مما يؤدي إلى احتراق زائد ومسامية. يمكن استخدام عدسة تشكيل على شكل قبعة أو عناصر حيود بصرية لتحقيق توزيع أكثر تجانسًا لطاقة البقعة، مما يضمن حافة ناعمة لحوض اللحام وسطح لحام خالٍ من التناثر.

ضبط التركيز: باستخدام نظام معايرة تلقائي، يتم إجراء مسح ومعايرة التركيز قبل اللحام لضمان دقة موضع التركيز في حدود ±0.2 مم. أثناء عمليات اللحام الطويلة، يمكن استخدام آلية التركيز الآلية لضبط التركيز بدقة في الوقت الفعلي للحفاظ على عمق اختراق ثابت.

المراقبة والتحكم في الوقت الفعلي

أثناء عملية اللحام، يمكن لنظام التحكم عبر الإنترنت القائم على مراقبة حوض اللحام والتغذية الراجعة ذات الحلقة المغلقة تحديد الانحرافات وتصحيحها في المقام الأول لتجنب عيوب اللحام.

نظام التحكم التكيفي: يستخدم شدة الضوء المنعكس من سطح حوض اللحام المنصهر أو بيانات التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء لضبط طاقة الليزر وسرعة اللحام تلقائيًا. على سبيل المثال، إذا ضاق عرض حوض اللحام المنصهر، يقوم النظام على الفور بتقليل سرعة اللحام أو زيادة الطاقة للحفاظ على عمق وعرض اختراق ثابتين.

نظام التغذية الراجعة ذو الحلقة المغلقة: تقوم كاميرات عالية السرعة أو مستشعرات بصرية بتصوير شكل اللحام وتوزيع درجة الحرارة. وبالاقتران مع خوارزميات التحكم PID أو التحكم الضبابي، يُمكّن هذا النظام من ضبط درجة حرارة حوض اللحام المنصهر وعمق ثقب المفتاح في الوقت الفعلي ضمن حلقة مغلقة، مما يقلل بشكل كبير من العيوب مثل المسامية والتشققات والتناثر.

خوارزمية التعلم الآلي: تُغذّى بيانات اللحام التاريخية (بما في ذلك معايير العملية، والإشارات الطيفية، وتصنيفات العيوب) إلى نموذج تعلّم عميق للتنبؤ بالعيوب والتحسين الذكي. ومع تراكم عدد العينات، تتحسن قدرة النظام على التكيف مع قطع العمل الجديدة ودقة تنبؤاته باستمرار.

الفحص والاختبار بعد اللحام

يُعد الفحص والاختبار الصارم بعد اللحام الحلقة الأخيرة في حلقة مراقبة الجودة المغلقة، والتي يمكنها تقييم تأثير اللحام كمياً وتوجيه تحسين العملية.

الفحص البصري: التقط صورًا عالية الدقة أو افحص سطح اللحام تحت المجهر لملاحظة عرض اللحام، وتجانس اختراقه، وتناثر اللحام على السطح. أي انبعاجات أو مسامات أو شقوق ملحوظة تتطلب إعادة عمل فورية أو تعديلًا في العملية.

الاختبارات غير المتلفة: تُستخدم الأشعة السينية أو الموجات فوق الصوتية لتصوير وتحليل المسام الداخلية، وشوائب الخبث، والشقوق، لضمان خلو اللحام من العيوب الحرجة. بالنسبة للمكونات الهيكلية الحرجة، يمكن الجمع بين اختبار الجسيمات المغناطيسية واختبار الاختراق لزيادة نطاق الفحص.

الاختبارات الإتلافية: تُجرى اختبارات الشد والانحناء ومقاومة الصدمات على عينات اللحام لتحديد قوة اللحام وأنماط الكسر. ويمكن استخدام نتائج الاختبارات لمعايرة متطلبات اختراق اللحام وتحسين زوايا الأخاديد ومعايير الليزر.

تشمل تقنية مراقبة الجودة العملية برمتها، بدءًا من التحضير المسبق للحام وتحسين معايير الليزر، وصولًا إلى المراقبة والتحكم في الوقت الفعلي، والفحص والاختبار بعد اللحام. يُمكّن التحضير عالي الجودة للمواد والوصلات قبل اللحام، وتشكيل الشعاع بدقة، وضبط كثافة الطاقة، والتعديل الذكي عبر الإنترنت القائم على التغذية الراجعة ذات الحلقة المغلقة والتعلم الآلي، والاختبارات غير المدمرة والمدمرة متعددة المستويات، لحام الألياف بالليزر من تحقيق جودة لحام فائقة مع لحامات موحدة، وعمق اختراق مضبوط، ومعدلات عيوب منخفضة، مما يوفر أساسًا متينًا لعمليات التصنيع والتجميع اللاحقة.

التحديات والحلول

حتى مع توفر المعدات المتطورة ومعايير التشغيل الدقيقة، لا تزال تطبيقات اللحام بالليزر تواجه تحديات مثل إدارة الحرارة، وانعكاسية المواد، واستقرار العملية. إن عدم معالجة هذه المشكلات بشكل صحيح لا يؤثر فقط على السلامة الهيكلية للحام، بل يقلل أيضًا من كفاءة الإنتاج وتجانس المنتج النهائي. سيتناول هذا القسم تحليل هذه التحديات الشائعة بالتفصيل، ويقدم حلولًا عملية لها.

الإدارة الحرارية

تحدي:

تُعدّ عملية اللحام بالليزر عملية ذات كثافة طاقة عالية. تتركز طاقة الشعاع على سطح المادة في فترة زمنية قصيرة جدًا، مما قد يُسبب بسهولة ارتفاعًا موضعيًا في درجة الحرارة وتمددًا في المنطقة المتأثرة بالحرارة. قد يؤدي ذلك إلى تغييرات في بنية المادة وتراكم الإجهاد المتبقي، مما يُسبب في النهاية تشوه اللحام وحتى تشققه. يظهر هذا بوضوح عند معالجة الصفائح الرقيقة والأجزاء الدقيقة.

حل:

التبريد متعدد النقاط: يتم وضع فوهات تبريد متعددة بالرذاذ أو فوهات هواء مضغوط على جانبي اللحام لإزالة الحرارة الزائدة بسرعة دون الإخلال باستقرار حوض اللحام.
تركيبات التبريد المائي المثبتة في الأسفل: بالنسبة للألواح متوسطة السماكة، يمكن استخدام تركيبات مزودة بنظام تدوير التبريد المائي لتبديد الحرارة بسرعة بعيدًا عن منطقة اللحام، مما يقلل من التشوه والإجهاد الداخلي.
تقنيات اللحام المجزأ واللحام المتقطع: بالنسبة للحامات الطويلة، قم باللحام على شكل أقسام وقم بترتيب تسلسل اللحام بشكل متداخل لتقليل تراكم الحرارة.

انعكاس المواد

تحدي:

تتميز بعض المعادن (مثل الألومنيوم والنحاس وسبائكهما) بانعكاسية عالية (تتجاوز 90%) عند أطوال موجات الليزر. يؤدي ذلك إلى انعكاس كمية كبيرة من الطاقة في المسار البصري، مما يؤثر على تكوين حوض الانصهار وقد يتسبب في تلف المكونات البصرية لمولد الليزر. كما تتطلب الانعكاسية العالية طاقة دخل أعلى للوصول إلى عتبة الانصهار، مما يزيد من استهلاك الطاقة والتكاليف.

حل:

الطلاء المضاد للانعكاس: يؤدي رش طبقة امتصاص متخصصة (مثل طلاء الجرافيت أو معالجة التسويد) على منطقة اللحام إلى تقليل الانعكاس بشكل كبير وتحسين كفاءة امتصاص الطاقة الأولية.
التسخين المسبق: يؤدي التسخين المسبق لقطعة العمل إلى درجة حرارة 100-300 درجة مئوية إلى تغيير حالة السطح والبنية الإلكترونية للمادة، مما يزيد من امتصاص الليزر ويقلل من فقدان انعكاس الطاقة.
اختيار الطول الموجي المناسب لليزر: على سبيل المثال، يتمتع النحاس بمعدل امتصاص أعلى لأشعة الليزر الخضراء (515 نانومتر) وأشعة الليزر الزرقاء (450 نانومتر)، لذلك يمكن استخدام مولدات الليزر ذات الأطوال الموجية المقابلة مباشرة.

استقرار العملية

تحدي:

تُعدّ عملية اللحام بالليزر حساسة للغاية لمعايير العملية، مثل موضع البؤرة، وقوة الليزر، ومعدل تدفق غاز الحماية. حتى الاضطرابات الطفيفة (مثل اهتزاز قطعة العمل، والتمدد الحراري، وتقلبات معدل تدفق الغاز) قد تؤدي إلى عيوب في اللحام، مثل انهيار ثقب المفتاح، والمسامية، وتناثر اللحام بشكل مفرط. وهذا يُشكّل تحديًا لضمان جودة متسقة في الإنتاج الضخم.

حل:

تدفق العمليات الموحد: يتم وضع مواصفات صارمة للعمليات، بما في ذلك التسخين المسبق للمعدات، والمحاذاة والمعايرة، ووقت تبديل غاز الحماية، لتقليل الخطأ البشري إلى الحد الأدنى.
نظام المراقبة عبر الإنترنت: يتم نشر كاميرات ذات معدل إطارات عالٍ، أو أجهزة استشعار بصرية، أو أجهزة استشعار صوتية لجمع البيانات الديناميكية في الوقت الحقيقي عن حوض اللحام وفتحة المفتاح، ويتم دمجها مع نظام التحكم في العملية.
التحكم الآلي في استقرار ثقب المفتاح: تعمل التغذية الراجعة ذات الحلقة المغلقة على ضبط الطاقة وسرعة اللحام لضمان ثبات عمق وقطر ثقب المفتاح، مما يقلل من العيوب الناتجة عن العوامل غير المستقرة.

غالبًا ما يصاحب الدقة والكفاءة العالية للحام بالليزر تحديات تقنية، مثل إدارة الحرارة، وانعكاسية المواد، واستقرار العملية. ويمكن التغلب على هذه التحديات بفعالية من خلال استخدام التبريد بالرش متعدد النقاط وتجهيزات التبريد المائي للحد من التشوه الحراري، واستخدام الطلاءات المضادة للانعكاس والتسخين المسبق لتحسين كفاءة امتصاص الطاقة، ودمج العمليات القياسية مع المراقبة الآنية للحفاظ على استقرار العملية. بالنسبة لعملاء التجارة الدولية، فإن حلول اللحام بالليزر التي تتغلب على هذه التحديات لا تضمن فقط قوة اللحام ومظهره الجمالي، بل تحافظ أيضًا على معايير جودة عالية ثابتة في الإنتاج الضخم، مما يعزز القدرة التنافسية للمصنعين في السوق.

لخص

من خلال الفهم العميق لآليات لحام التوصيل ولحام الثقب المفتاحي، والتحكم الأمثل في المعايير الرئيسية كقوة الليزر وسرعة اللحام وموضع البؤرة، بالإضافة إلى التحضير الشامل قبل اللحام، والمراقبة الآنية، وتقنيات الفحص بعد اللحام، يمكن تحسين جودة لحام الليزر بشكل فعال. ولمعالجة تحديات الإدارة الحرارية، وانعكاسية المواد، واستقرار العملية، ينبغي تطبيق حلول مثل تجهيزات التبريد المائي، والمعالجة المسبقة المضادة للانعكاس، والتحكم التكيفي الفوري.

بصفتنا موردًا رائدًا لمعدات اللحام بالليزر،, AccTek Laser لدينا سنوات عديدة من الخبرة العملية في تطبيقات لحام الألياف الليزرية. نحن لا نقدم فقط أداءً عاليًا ماكينات اللحام بالليزر بالإضافة إلى أنظمة التحكم الآلي الشاملة، نقدم أيضًا عمليات لحام مُحسّنة ومُخصصة لتلبية احتياجات العملاء. تعرف على المزيد حول حلول اللحام بالليزر من AccTek Laser، واعملوا معًا لبناء مستقبل فعّال وموثوق للحام.

معدات الليزر

معلومات الاتصال

احصل على حلول الليزر