كيفية اختيار أفضل خلطات الغاز للحام بالليزر؟
الأنواع والفوائد والتطبيقات
مقدمة:
أهم الأمور التي يجب معرفتها قبل البدء
اللحام بالليزر هو أسلوب لحام عالي الدقة يستخدم شعاع الليزر لصهر مادة قطعة العمل، ثم يشكّل اللحام بعد التبريد. ويلعب الغاز دورًا أساسيًا في اللحام بالليزر.
لا يؤثر الغاز الواقي على تكوين 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؟ستتناول هذه المقالة بالتفصيل موضوعأهمية غازات اللحام بالليزر، والغازات المستخدمة، وماذا تفعل.
سنوصي أيضًاأفضل ماكينة لحام بالليزرلتلبية احتياجاتك.
لماذا يُعد الغاز ضروريًا في لحام الليزر؟
لحام شعاع الليزر
أثناء عملية اللحام بالليزر، يتم تركيز شعاع ليزر عالي الكثافة على منطقة اللحام في قطعة العمل.
مما يتسبب في انصهار فوري لمادة سطح قطعة العمل.
يلزم استخدام الغاز أثناء اللحام بالليزر لحماية منطقة اللحام.
التحكم في درجة الحرارة، وتحسين جودة اللحام، وحماية النظام البصري.
يُعد اختيار نوع الغاز المناسب ومعايير الإمداد من العوامل المهمة لضمان الكفاءة.
وعملية لحام ليزر مستقرة والحصول على نتائج لحام عالية الجودة.
1. حماية مناطق اللحام
أثناء عملية اللحام بالليزر، تتعرض منطقة اللحام للبيئة الخارجية وتتأثر بسهولة بالأكسجين والغازات الأخرى الموجودة في الهواء.
يُحفز الأكسجين تفاعلات الأكسدة التي قد تؤدي إلى انخفاض جودة اللحام، وتكوّن المسام والشوائب. ويمكن حماية اللحام بفعالية من تلوث الأكسجين بتزويد منطقة اللحام بغاز مناسب، عادةً ما يكون غازًا خاملًا مثل الأرجون.
2. التحكم في الحرارة
يُسهم اختيار الغاز وتزويده في التحكم بدرجة حرارة منطقة اللحام. فمن خلال ضبط معدل تدفق الغاز ونوعه، يُمكن التأثير على معدل تبريد منطقة اللحام. وهذا أمرٌ بالغ الأهمية للتحكم في المنطقة المتأثرة بالحرارة أثناء اللحام وتقليل التشوه الحراري.
3. تحسين جودة اللحام
يمكن لبعض الغازات المساعدة، مثل الأكسجين أو النيتروجين، تحسين جودة اللحام وأدائه. فعلى سبيل المثال، يمكن أن يؤدي إضافة الأكسجين إلى تحسين اختراق اللحام وزيادة سرعة اللحام، مع التأثير أيضاً على شكل اللحام وعمقه.
4. التبريد بالغاز
في اللحام بالليزر، تتأثر منطقة اللحام عادةً بدرجات حرارة عالية. يساعد استخدام نظام تبريد بالغاز على التحكم في درجة حرارة منطقة اللحام ومنع ارتفاعها المفرط. وهذا أمر ضروري لتقليل الإجهاد الحراري في منطقة اللحام وتحسين جودة اللحام.
اللحام الآلي بشعاع الليزر
5. الحماية الغازية للأنظمة البصرية
يتم تركيز شعاع الليزر على منطقة اللحام من خلال نظام بصري.
أثناء عملية اللحام، قد تتسبب المواد المنصهرة والهباء الجوي المتولد في تلوث المكونات البصرية.
من خلال إدخال الغازات إلى منطقة اللحام، يتم تقليل خطر التلوث وإطالة عمر النظام البصري.
1. الغاز الواقي:
تلعب الغازات الواقية، والتي تُسمى أحيانًا "الغازات الخاملة"، دورًا هامًا في عملية اللحام بالليزر. غالبًا ما تُستخدم الغازات الخاملة في عمليات اللحام بالليزر لحماية حوض اللحام. تشمل الغازات الواقية الشائعة الاستخدام في اللحام بالليزر غازي الأرجون والنيون. تختلف خصائصهما الفيزيائية والكيميائية، وبالتالي تختلف تأثيراتهما على اللحام.
الغاز الواقي:الأرجون
يُعد الأرجون أحد أكثر الغازات الخاملة استخداماً.
يتميز بدرجة عالية من التأين تحت تأثير الليزر، وهو أمر غير مواتٍ للتحكم في تكوين سحب البلازما، مما سيكون له تأثير معين على الاستخدام الفعال لليزر.
إن الطبيعة الخاملة للأرجون تبقيه خارج عملية اللحام، كما أنه يبدد الحرارة بشكل جيد، مما يساعد على التحكم في درجة الحرارة في منطقة اللحام.
الغاز الواقي:نيون
غالباً ما يستخدم النيون كغاز خامل، على غرار الأرجون، ويستخدم بشكل أساسي لحماية منطقة اللحام من الأكسجين والملوثات الأخرى في البيئة الخارجية.
من المهم ملاحظة أن النيون ليس مناسبًا لجميع تطبيقات اللحام بالليزر.
يستخدم بشكل أساسي لبعض مهام اللحام الخاصة، مثل لحام المواد السميكة أو عندما تكون هناك حاجة إلى طبقات لحام أعمق.
2. الغاز المساعد:
أثناء عملية اللحام بالليزر، بالإضافة إلى الغاز الواقي الرئيسي، يمكن استخدام غازات مساعدة لتحسين أداء وجودة اللحام. فيما يلي بعض الغازات المساعدة الشائعة الاستخدام في اللحام بالليزر.
الغاز المساعد:الأكسجين
يُستخدم الأكسجين بشكل شائع كغاز مساعد ويمكن استخدامه لزيادة الحرارة وعمق اللحام أثناء عملية اللحام.
يمكن أن تؤدي إضافة الأكسجين إلى زيادة سرعة اللحام والاختراق، ولكن يجب التحكم فيها بعناية لتجنب تسبب الأكسجين الزائد في مشاكل الأكسدة.
الغاز المساعد:خليط الهيدروجين/الهيدروجين
يعمل الهيدروجين على تحسين جودة اللحامات ويقلل من تكوين المسامية.
تُستخدم مخاليط الأرجون والهيدروجين في بعض التطبيقات الخاصة، مثل لحام الفولاذ المقاوم للصدأ. ويتراوح محتوى الهيدروجين في الخليط عادةً بين 2% و15%.
الغاز الواقي:نتروجين
كما يُستخدم النيتروجين في كثير من الأحيان كغاز مساعد في لحام الليزر.
طاقة تأين النيتروجين معتدلة، أعلى من الأرجون وأقل من الهيدروجين.
تُضبط درجة التأين عادةً بفعل الليزر. وهذا يُسهم في تقليل تكوّن سحب البلازما، وتوفير لحامات ذات جودة ومظهر أفضل، والحد من تأثير الأكسجين على اللحامات.
يمكن أيضًا استخدام النيتروجين للتحكم في درجة حرارة منطقة اللحام وتقليل تكوين الفقاعات والمسام.
الغاز الواقي:الهيليوم
يستخدم الهيليوم عادة في لحام الليزر عالي الطاقة لأنه يتميز بانخفاض الموصلية الحرارية ولا يتأين بسهولة، مما يسمح لليزر بالمرور بسلاسة ووصول طاقة الشعاع إلى سطح قطعة العمل دون أي عوائق.
يُساعد الهيليوم على اللحام بقدرة عالية. كما يُمكن استخدامه لتحسين جودة اللحام والتحكم في درجات حرارته. وهو غاز الحماية الأكثر فعالية في لحام الليزر، ولكنه باهظ الثمن نسبيًا.
3. غاز التبريد:
يُستخدم غاز التبريد عادةً أثناء اللحام بالليزر للتحكم في درجة حرارة منطقة اللحام، ومنع ارتفاع درجة الحرارة، والحفاظ على جودة اللحام. فيما يلي بعض غازات التبريد الشائعة الاستخدام:
غاز/وسيط التبريد:ماء
يُعد الماء وسيط تبريد شائعًا يُستخدم غالبًا لتبريد مولدات الليزر وأنظمة اللحام بالليزر البصرية.
يمكن لأنظمة التبريد المائي أن تساعد في الحفاظ على درجة حرارة مستقرة لمولد الليزر والمكونات البصرية لضمان استقرار شعاع الليزر وأدائه.
غاز/وسيط التبريد: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.
غاز/وسيط التبريد:الغازات الخاملة
يمكن أيضًا استخدام الغازات الخاملة مثل الأرجون والنيتروجين كغازات تبريد.
تتميز هذه المواد بانخفاض موصليتها الحرارية ويمكن استخدامها للتحكم في درجة حرارة منطقة اللحام وتقليل المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ).
غاز/وسيط التبريد:النيتروجين السائل
النيتروجين السائل هو وسيط تبريد ذو درجة حرارة منخفضة للغاية ويمكن استخدامه في لحام الليزر عالي الطاقة للغاية.
يوفر تأثير تبريد فعال للغاية ويضمن التحكم في درجة الحرارة في منطقة اللحام.
4. الغاز المختلط:
تُستخدم مخاليط الغازات بشكل شائع في اللحام لتحسين جوانب مختلفة من العملية، مثل سرعة اللحام وعمق الاختراق واستقرار القوس الكهربائي. وهناك نوعان رئيسيان من مخاليط الغازات: المخاليط الثنائية والمخاليط الثلاثية.
مخاليط الغازات الثنائية:الأرجون + الأكسجين
تؤدي إضافة كمية صغيرة من الأكسجين إلى غاز الأرجون إلى تحسين استقرار القوس الكهربائي، وصقل حوض اللحام، وزيادة سرعة اللحام. ويُستخدم هذا المزيج عادةً في لحام الفولاذ الكربوني، والفولاذ منخفض السبائك، والفولاذ المقاوم للصدأ.
مخاليط الغازات الثنائية:الأرجون + ثاني أكسيد الكربون
تؤدي إضافة ثاني أكسيد الكربون إلى الأرجون إلى زيادة قوة اللحام ومقاومة التآكل مع تقليل تناثر اللحام. ويُستخدم هذا المزيج عادةً في لحام الفولاذ الكربوني والفولاذ المقاوم للصدأ.
مخاليط الغازات الثنائية:الأرجون + الهيدروجين
يزيد الهيدروجين من درجة حرارة القوس الكهربائي، ويحسن سرعة اللحام، ويقلل من عيوب اللحام. وهو مفيد بشكل خاص في لحام سبائك النيكل والفولاذ المقاوم للصدأ.
مخاليط الغاز الثلاثية:الأرجون + الأكسجين + ثاني أكسيد الكربون
يجمع هذا المزيج بين مزايا مزيج الأرجون والأكسجين ومزيج الأرجون وثاني أكسيد الكربون. فهو يقلل من تناثر اللحام، ويحسن سيولة حوض اللحام، ويعزز جودة اللحام. ويُستخدم على نطاق واسع في لحام الفولاذ الكربوني، والفولاذ منخفض السبائك، والفولاذ المقاوم للصدأ بمختلف سماكاتها.
مخاليط الغاز الثلاثية:الأرجون + الهيليوم + ثاني أكسيد الكربون
يُساعد هذا المزيج على تحسين استقرار القوس الكهربائي، ورفع درجة حرارة حوض اللحام، وزيادة سرعة اللحام. ويُستخدم في لحام القوس الكهربائي ذي الدائرة القصيرة وتطبيقات اللحام الثقيلة، مما يُوفر تحكمًا أفضل في الأكسدة.
اختيار الغاز في التطبيقات المختلفة
لحام ليزري محمول باليد
في تطبيقات اللحام بالليزر المختلفة، يُعد اختيار الغاز المناسب أمرًا بالغ الأهمية، لأن تركيبات الغاز المختلفة تُنتج جودة وسرعة وكفاءة لحام متباينة. إليك بعض الإرشادات التي تُساعدك على اختيار الغاز المناسب لتطبيقك المحدد:
نوع مادة اللحام:
الفولاذ المقاوم للصدأيستخدم عادةالأرجون أو خليط الأرجون/الهيدروجين.
الألومنيوم وسبائك الألومنيوميستخدم غالبًاالأرجون النقي.
سبائك التيتانيوميستخدم غالبًانتروجين.
الفولاذ عالي الكربونيستخدم غالبًاالأكسجين كغاز مساعد.
سرعة اللحام وعمق الاختراق:
إذا تطلب الأمر سرعة لحام أعلى أو عمق اختراق أكبر، يمكن تعديل تركيبة الغاز. غالبًا ما يؤدي إضافة الأكسجين إلى تحسين السرعة والاختراق، ولكن يجب التحكم فيه بدقة لتجنب مشاكل الأكسدة.
التحكم في المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ):
بحسب نوع المادة المراد تنظيفها، قد ينتج عن عملية التنظيف نفايات خطرة تتطلب إجراءات معالجة خاصة. وهذا قد يزيد من التكلفة الإجمالية لعملية التنظيف بالليزر.
جودة اللحام:
يمكن لبعض تركيبات الغازات أن تحسن جودة ومظهر اللحامات. على سبيل المثال، يمكن للنيتروجين أن يوفر مظهراً أفضل وجودة سطح أعلى.
التحكم في المسام والفقاعات:
بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب لحامات عالية الجودة، يجب إيلاء اهتمام خاص لتكوّن المسام والفقاعات. ويمكن للاختيار الصحيح للغاز أن يقلل من خطر هذه العيوب.
اعتبارات المعدات والتكلفة:
يتأثر اختيار الغاز أيضاً بنوع المعدات وتكلفتها. قد تتطلب بعض الغازات أنظمة إمداد خاصة أو تكاليف أعلى.
بالنسبة للتطبيقات المحددة، يوصى بالعمل مع مهندس لحام أو شركة مصنعة لمعدات اللحام بالليزر للحصول على مشورة مهنية وتحسين عملية اللحام.
عادة ما تكون هناك حاجة إلى بعض التجارب والتحسينات قبل اختيار تركيبة الغاز النهائية.
اعتمادًا على التطبيق المحدد، يمكن تجربة تركيبات غازية ومعايير مختلفة لإيجاد ظروف اللحام المثلى.
أمور يجب معرفتها حول: اللحام بالليزر المحمول باليد
ماكينة لحام ليزر موصى بها
لتحسين عمليات تشكيل المعادن ومعالجة المواد، يُعد اختيار المعدات المناسبة أمرًا ضروريًا. توصي شركة MimoWork Laser بما يلي:ماكينة لحام ليزرية محمولة باليدلربط المعادن بدقة وكفاءة.
قدرة عالية وطاقة كهربائية كبيرة لتطبيقات اللحام المختلفة
تتميز آلة اللحام بالليزر المحمولة بقوة 2000 واط بصغر حجمها وجودة اللحام المتألقة.
يوفر مصدر ليزر الألياف المستقر وكابل الألياف المتصل به توصيلًا آمنًا وثابتًا لشعاع الليزر.
بفضل الطاقة العالية، يصبح ثقب مفتاح اللحام بالليزر مثاليًا، مما يتيح وصلة لحام أكثر متانة حتى بالنسبة للمعادن السميكة.
تتميز آلة اللحام بالليزر المحمولة بمظهرها المدمج والصغير، وهي مزودة بمسدس لحام ليزري محمول باليد خفيف الوزن ومريح لتطبيقات اللحام بالليزر المتعدد في أي زاوية وعلى أي سطح.
إن الأنواع المختلفة الاختيارية من فوهات لحام الليزر وأنظمة تغذية الأسلاك الأوتوماتيكية تجعل عملية لحام الليزر أسهل، وهذا مناسب للمبتدئين.
تساهم عملية اللحام بالليزر عالي السرعة بشكل كبير في زيادة كفاءة الإنتاج والناتج مع تمكين تأثير لحام ليزري ممتاز.
لخص
باختصار، تتطلب عملية اللحام بالليزر استخدام الغاز لحماية مناطق اللحام، والتحكم في درجة الحرارة، وتحسين جودة اللحام، وحماية الأنظمة البصرية. يُعد اختيار أنواع الغاز المناسبة ومعايير التزويد عاملاً هاماً لضمان كفاءة واستقرار عملية اللحام بالليزر والحصول على نتائج عالية الجودة. قد تتطلب المواد والتطبيقات المختلفة أنواعاً ونسب خلط مختلفة لتلبية متطلبات اللحام المحددة.
تواصل معنا اليوملمعرفة المزيد عن قواطع الليزر الخاصة بنا وكيف يمكنها تحسين عملية إنتاج القطع الخاصة بك.
روابط ذات صلة
هل لديكم أي أفكار حول آلات اللحام بالليزر؟
تاريخ النشر: 13 يناير 2025