يهدف اللحام بالليزر بشكل أساسي إلى تحسين كفاءة اللحام وجودة مواد الجدران الرقيقة والأجزاء الدقيقة. لن نتحدث اليوم عن مميزات اللحام بالليزر ولكننا سنركز على كيفية استخدام غازات التدريع في اللحام بالليزر بشكل صحيح.
لماذا نستخدم غاز الدرع في اللحام بالليزر؟
في اللحام بالليزر، سيؤثر غاز الدرع على تشكيل اللحام وجودة اللحام وعمق اللحام وعرض اللحام. في معظم الحالات، سيكون لنفخ الغاز المساعد تأثير إيجابي على اللحام، ولكنه قد يؤدي أيضًا إلى آثار ضارة.
عندما تنفخ غاز الدرع بشكل صحيح، سيساعدك ذلك على:
✦حماية تجمع اللحام بشكل فعال لتقليل أو حتى تجنب الأكسدة
✦يقلل بشكل فعال من البقع الناتجة عن عملية اللحام
✦تقليل مسام اللحام بشكل فعال
✦ساعد حوض اللحام على الانتشار بشكل متساوي عند التصلب، بحيث تأتي وصلة اللحام بحافة نظيفة وناعمة
✦يتم تقليل تأثير التدريع لعمود البخار المعدني أو سحابة البلازما على الليزر بشكل فعال، ويزداد معدل الاستخدام الفعال لليزر.
طالما أننوع غاز الدرع، ومعدل تدفق الغاز، واختيار وضع النفخصحيحة، يمكنك الحصول على التأثير المثالي للحام. ومع ذلك، فإن الاستخدام غير الصحيح للغاز الواقي يمكن أن يؤثر أيضًا سلبًا على اللحام. قد يؤدي استخدام النوع الخاطئ من غاز الدرع إلى حدوث صرير في اللحام أو تقليل الخواص الميكانيكية للحام. قد يؤدي معدل تدفق الغاز المرتفع جدًا أو المنخفض جدًا إلى أكسدة اللحام الأكثر خطورة والتداخل الخارجي الخطير للمادة المعدنية داخل حوض اللحام، مما يؤدي إلى انهيار اللحام أو التشكيل غير المتساوي.
أنواع الغاز الدرع
الغازات الواقية الشائعة الاستخدام في اللحام بالليزر هي N2 وAr وHe. تختلف خصائصها الفيزيائية والكيميائية، وبالتالي فإن تأثيرها على اللحامات مختلف أيضًا.
النيتروجين (N2)
طاقة التأين لـ N2 معتدلة، أعلى من طاقة التأين Ar، وأقل من طاقة التأين He. تحت إشعاع الليزر، تظل درجة التأين لـ N2 ثابتة، مما يمكن أن يقلل بشكل أفضل من تكوين سحابة البلازما ويزيد من معدل الاستخدام الفعال لليزر. يمكن أن يتفاعل النيتروجين مع سبائك الألومنيوم والفولاذ الكربوني عند درجة حرارة معينة لإنتاج النتريدات، مما يؤدي إلى تحسين هشاشة اللحام وتقليل المتانة، ويكون له تأثير سلبي كبير على الخواص الميكانيكية لوصلات اللحام. ولذلك، لا ينصح باستخدام النيتروجين عند لحام سبائك الألومنيوم والفولاذ الكربوني.
ومع ذلك، فإن التفاعل الكيميائي بين النيتروجين والفولاذ المقاوم للصدأ الناتج عن النيتروجين يمكن أن يحسن قوة وصلة اللحام، مما سيكون مفيدًا لتحسين الخواص الميكانيكية للحام، لذلك يمكن لحام الفولاذ المقاوم للصدأ استخدام النيتروجين كغاز حماية.
الأرجون (آر)
طاقة التأين للأرجون منخفضة نسبيًا، ودرجة تأينه ستصبح أعلى تحت تأثير الليزر. ومن ثم، فإن الأرجون، باعتباره غازًا واقيًا، لا يمكنه التحكم بشكل فعال في تكوين سحب البلازما، مما يقلل من معدل الاستخدام الفعال لللحام بالليزر. السؤال الذي يطرح نفسه: هل يعتبر الأرجون مرشحًا سيئًا لاستخدام اللحام كغاز وقائي؟ الجواب هو لا. نظرًا لكونه غازًا خاملًا، فمن الصعب أن يتفاعل الأرجون مع غالبية المعادن، كما أن الأرجون رخيص الاستخدام. بالإضافة إلى ذلك، كثافة Ar كبيرة، وسوف تساعد على الغرق على سطح حوض اللحام المنصهر ويمكن أن تحمي حوض اللحام بشكل أفضل، لذلك يمكن استخدام الأرجون كغاز وقائي تقليدي.
هيليوم (هو)
على عكس الأرجون، يتمتع الهيليوم بطاقة تأين عالية نسبيًا يمكنها التحكم في تكوين سحب البلازما بسهولة. وفي الوقت نفسه، لا يتفاعل الهيليوم مع أي معادن. إنه حقًا خيار جيد للحام بالليزر. المشكلة الوحيدة هي أن الهيليوم باهظ الثمن نسبيًا. بالنسبة للمصنعين الذين يقدمون المنتجات المعدنية ذات الإنتاج الضخم، سيضيف الهيليوم كمية كبيرة إلى تكلفة الإنتاج. وبالتالي يستخدم الهيليوم بشكل عام في البحث العلمي أو المنتجات ذات القيمة المضافة العالية جدًا.
كيفية تفجير غاز الدرع؟
بداية يجب أن يكون واضحًا أن ما يسمى بـ "أكسدة" اللحام ما هو إلا اسم شائع، يشير نظريًا إلى التفاعل الكيميائي بين اللحام والمكونات الضارة الموجودة في الهواء، مما يؤدي إلى تدهور اللحام . عادة، يتفاعل معدن اللحام مع الأكسجين والنيتروجين والهيدروجين الموجود في الهواء عند درجة حرارة معينة.
لمنع اللحام من "الأكسدة" يتطلب تقليل أو تجنب الاتصال بين هذه المكونات الضارة ومعدن اللحام تحت درجة حرارة عالية، والتي لا تكون فقط في معدن البركة المنصهر ولكن طوال الفترة من وقت ذوبان معدن اللحام حتى يتم ترسيخ معدن حوض السباحة المنصهر وتبريد درجة حرارته إلى درجة حرارة معينة.
طريقتان رئيسيتان لنفخ غاز الدرع
◀أحدهما هو نفخ غاز الدرع على المحور الجانبي، كما هو موضح في الشكل 1.
◀أما الطريقة الأخرى فهي طريقة النفخ المحورية، كما هو موضح في الشكل 2.
الشكل 1.
الشكل 2.
إن الاختيار المحدد لطريقتي النفخ هو دراسة شاملة للعديد من الجوانب. وبشكل عام ينصح باعتماد طريقة النفخ الجانبي للغاز الوقائي.
بعض الأمثلة على اللحام بالليزر
1. لحام حبة / خط مستقيم
كما هو موضح في الشكل 3، فإن شكل اللحام للمنتج يكون خطيًا، ويمكن أن يكون شكل المفصل عبارة عن وصلة تناكبية، أو وصلة حضن، أو وصلة زاوية سلبية، أو وصلة لحام متداخلة. بالنسبة لهذا النوع من المنتجات، فمن الأفضل استخدام المحور الجانبي الذي ينفخ الغاز الواقي كما هو موضح في الشكل 1.
2. إغلاق الشكل أو منطقة اللحام
كما هو موضح في الشكل 4، فإن شكل اللحام للمنتج هو نمط مغلق مثل محيط المستوى، والشكل المستوي المتعدد الأطراف، والشكل الخطي المستوي متعدد الأجزاء، وما إلى ذلك. يمكن أن يكون شكل الوصلة عبارة عن وصلة تناكبية، أو وصلة حضنية، أو لحام متداخل، وما إلى ذلك. ومن الأفضل اعتماد طريقة الغاز الواقي المحوري كما هو موضح في الشكل 2 لهذا النوع من المنتجات.
يؤثر اختيار الغاز الواقي بشكل مباشر على جودة اللحام وكفاءته وتكلفة الإنتاج، ولكن بسبب تنوع مواد اللحام، في عملية اللحام الفعلية، يكون اختيار غاز اللحام أكثر تعقيدًا ويحتاج إلى دراسة شاملة لمواد اللحام، اللحام طريقة اللحام وموقعه ومتطلبات تأثير اللحام. من خلال اختبارات اللحام، يمكنك اختيار غاز اللحام الأكثر ملاءمة لتحقيق نتائج أفضل.
مهتم باللحام بالليزر وعلى استعداد لتعلم كيفية اختيار غاز الدرع
روابط ذات صلة:
وقت النشر: 10 أكتوبر 2022