كيفية اختيار أفضل مخاليط الغاز للحام بالليزر؟
الأنواع والفوائد والتطبيقات
مقدمة:
الأشياء الرئيسية التي يجب معرفتها قبل الغوص في
لحام الليزر هو طريقة لحام عالية الدقة تستخدم شعاع الليزر لإذابة مادة الشغل ثم يشكل اللحام بعد التبريد. في اللحام بالليزر ، يلعب الغاز دورًا رئيسيًا.
لا يؤثر الغاز الواقي على تكوين التماس اللحام ، وجودة التماس اللحام ، واختراق التماس اللحام ، وعرض الاختراق ، ولكن أيضًا يؤثر بشكل مباشر على جودة وكفاءة اللحام بالليزر.
ما هي الغازات اللازمة لحام الليزر؟سوف تلقي هذه المقالة نظرة متعمقة علىأهمية غازات اللحام بالليزروالغازات المستخدمة ، وماذا يفعلون.
سوف نوصي أيضاأفضل آلة لحام الليزرلاحتياجاتك.
لماذا الغاز اللازم لحام الليزر؟
لحام شعاع الليزر
أثناء عملية اللحام بالليزر ، تركز شعاع الليزر عالي الكثافة على منطقة اللحام في قطعة العمل.
تسبب في ذوبان فوري للمادة السطحية في قطعة العمل.
مطلوب الغاز أثناء اللحام بالليزر لحماية منطقة اللحام.
تحكم في درجة الحرارة ، وتحسين جودة اللحام ، وحماية النظام البصري.
يعد اختيار نوع الغاز المناسبة ومعلمات الإمداد عوامل مهمة في ضمان كفاءة.
وعملية لحام الليزر المستقرة والحصول على نتائج لحام عالية الجودة.
1. حماية مناطق اللحام
أثناء عملية اللحام بالليزر ، تتعرض منطقة اللحام للبيئة الخارجية وتتأثر بسهولة بالأكسجين والغازات الأخرى في الهواء.
تؤدي الأكسجين إلى ظهور تفاعلات الأكسدة التي قد تؤدي إلى انخفاض جودة اللحام ، وإنشاء المسام والضوائر. يمكن حماية اللحام بشكل فعال من تلوث الأكسجين عن طريق توفير غاز مناسب ، وعادة ما يكون غاز خامل مثل الأرجون ، إلى منطقة اللحام.
2. التحكم في الحرارة
يمكن أن يساعد اختيار الغاز والعرض في التحكم في درجة حرارة منطقة اللحام. عن طريق ضبط معدل التدفق ونوع الغاز ، يمكن أن يتأثر معدل تبريد منطقة اللحام. هذا مهم للتحكم في المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ) أثناء اللحام وتقليل التشويه الحراري.
3. تحسين جودة اللحام
يمكن لبعض الغازات الإضافية ، مثل الأكسجين أو النيتروجين ، تحسين جودة وأداء اللحامات. على سبيل المثال ، يمكن لإضافة الأكسجين تحسين تغلغل اللحام وزيادة سرعة اللحام ، مع التأثير أيضًا على شكل وعمق اللحام.
4. تبريد الغاز
في اللحام بالليزر ، تتأثر منطقة اللحام عادة بدرجات حرارة عالية. يمكن أن يساعد استخدام نظام تبريد الغاز في التحكم في درجة حرارة منطقة اللحام ومنع ارتفاع درجة الحرارة. هذا ضروري لتقليل الإجهاد الحراري في منطقة اللحام وتحسين جودة اللحام.
لحام شعاع الليزر الآلي
5. حماية الغاز للأنظمة البصرية
تركز شعاع الليزر على منطقة اللحام من خلال نظام بصري.
أثناء عملية اللحام ، قد تلوث المادة المنصهرة والهباء الجوي التي تم إنشاؤها المكونات البصرية.
من خلال إدخال الغازات في منطقة اللحام ، يتم تقليل خطر التلوث ويتم تمديد عمر النظام البصري.
1. الغاز الواقي:
تلعب غازات التدريع ، والتي تسمى أحيانًا "الغازات الخاملة" دورًا مهمًا في عملية اللحام بالليزر. غالبًا ما تستخدم عمليات اللحام بالليزر غازات خاملة لحماية تجمع اللحام. وتشمل الغازات الواقية شائعة الاستخدام في اللحام بالليزر أساسا الأرجون والنيون. تختلف خصائصها الفيزيائية والكيميائية ، لذلك تختلف آثارها على اللحام أيضًا.
الغاز الوقائي:الأرجون
الأرجون هو واحد من الغازات الخاملة الأكثر استخداما.
لديها درجة عالية من التأين تحت عمل الليزر ، والتي لا تؤدي إلى التحكم في تكوين السحب البلازما ، والتي سيكون لها تأثير معين على الاستخدام الفعال للليزر.
إن الطبيعة الخاملة للأرجون تبقيها خارج عملية اللحام ، بينما تتبدد أيضًا الحرارة بشكل جيد ، مما يساعد على التحكم في درجة الحرارة في منطقة اللحام.
الغاز الوقائي:نيون
غالبًا ما يستخدم النيون كغاز خامل ، على غرار الأرجون ، ويستخدم بشكل أساسي لحماية منطقة اللحام من الأكسجين وغيرها من الملوثات في البيئة الخارجية.
من المهم أن نلاحظ أن النيون غير مناسب لجميع تطبيقات اللحام بالليزر.
يتم استخدامه بشكل أساسي لبعض مهام اللحام الخاصة ، مثل المواد السميكة لحام أو عندما تكون هناك حاجة إلى طبقات لحام أعمق.
2. الغاز المساعد:
أثناء عملية اللحام بالليزر ، بالإضافة إلى الغاز الواقي الرئيسي ، يمكن أيضًا استخدام الغازات الإضافية لتحسين أداء اللحام والجودة. فيما يلي بعض الغازات المساعدة الشائعة المستخدمة في اللحام بالليزر.
الغاز المساعد:الأكسجين
عادة ما يستخدم الأكسجين كغاز مساعدة ويمكن استخدامه لزيادة عمق الحرارة واللحام أثناء اللحام.
يمكن أن تؤدي إضافة الأكسجين إلى زيادة سرعة اللحام واختراقها ، ولكن يجب التحكم فيها بعناية لتجنب الفائض من الأكسجين الذي يسبب مشاكل الأكسدة.
الغاز المساعد:خليط الهيدروجين/ الهيدروجين
يحسن الهيدروجين من جودة اللحامات ويقلل من تكوين المسامية.
يتم استخدام مخاليط الأرجون والهيدروجين في بعض التطبيقات الخاصة ، مثل اللحام الفولاذ المقاوم للصدأ. يتراوح محتوى الهيدروجين من الخليط عادة من 2 ٪ إلى 15 ٪.
الغاز الوقائي:نتروجين
غالبًا ما يستخدم النيتروجين كغاز مساعد في اللحام بالليزر.
طاقة التأين للنيتروجين معتدلة ، أعلى من الأرجون وأقل من الهيدروجين.
درجة التأين عمومًا تحت عمل الليزر. يمكن أن يقلل بشكل أفضل من تكوين غيوم البلازما ، وتوفير لحامات ومظهر أعلى جودة ، وتقليل تأثير الأكسجين على اللحامات.
يمكن أيضًا استخدام النيتروجين للتحكم في درجة حرارة منطقة اللحام وتقليل تكوين الفقاعات والمسام.
الغاز الوقائي:الهيليوم
عادةً ما يستخدم الهيليوم لحام الليزر عالي الطاقة لأنه يحتوي على توصيل حراري منخفض ولا يتأين بسهولة ، مما يسمح للليزر بالمرور بسلاسة وطاقة الشعاع للوصول إلى سطح الشغل دون أي عقبات.
مواتية لحام الطاقة الأعلى. يمكن أيضًا استخدام الهيليوم لتحسين جودة اللحام والتحكم في درجات حرارة اللحام. هذا هو الغاز الأكثر فعالية المستخدمة في اللحام بالليزر ، لكنه مكلف نسبيًا.
3. غاز التبريد:
غالبًا ما يستخدم غاز التبريد أثناء اللحام بالليزر للتحكم في درجة حرارة منطقة اللحام ، ومنع ارتفاع درجة الحرارة ، والحفاظ على جودة اللحام. فيما يلي بعض غازات التبريد شائعة الاستخدام:
غاز التبريد/ المتوسط:ماء
الماء هو وسيلة تبريد شائعة تستخدم غالبًا لتبريد مولدات الليزر والأنظمة البصرية لحام الليزر.
يمكن أن تساعد أنظمة تبريد المياه في الحفاظ على درجة حرارة مستقرة لمولد الليزر والمكونات البصرية لضمان استقرار شعاع الليزر وأداءه.
غاز التبريد/ المتوسط:الغازات الجوية
في بعض عمليات اللحام بالليزر ، يمكن استخدام غازات الغلاف الجوي المحيطة للتبريد.
على سبيل المثال ، في النظام البصري لمولد الليزر ، يمكن أن يوفر غاز الغلاف الجوي المحيط تأثير تبريد.
غاز التبريد/ المتوسط:الغازات الخاملة
يمكن أيضًا استخدام الغازات الخاملة مثل الأرجون والنيتروجين كغازات تبريد.
لديهم توصيل حراري أقل ويمكن استخدامه للتحكم في درجة حرارة منطقة اللحام وتقليل المنطقة المتأثرة بالحرارة (HAZ).
غاز التبريد/ المتوسط:النيتروجين السائل
النيتروجين السائل هو وسيلة تبريد منخفضة درجة الحرارة يمكن استخدامها للحام بالليزر عالي الطاقة للغاية.
يوفر تأثير تبريد فعال للغاية ويضمن التحكم في درجة الحرارة في منطقة اللحام.
4. الغاز المختلط:
تُستخدم مخاليط الغاز بشكل شائع في اللحام لتحسين جوانب مختلفة من العملية ، مثل سرعة اللحام وعمق الاختراق واستقرار القوس. هناك نوعان رئيسيان من مخاليط الغاز: الخلائط الثنائية والثلاثية.
مخاليط الغاز الثنائية:Argon + Oxygen
تؤدي إضافة كمية صغيرة من الأكسجين إلى Argon إلى تحسين ثبات القوس ، ويقوم بتمويل تجمع اللحام ، ويزيد من سرعة اللحام. يستخدم هذا المزيج بشكل شائع لحام الصلب الكربوني ، والفولاذ المنخفض ، والفولاذ المقاوم للصدأ.
مخاليط الغاز الثنائية:أرجون + ثاني أكسيد الكربون
إضافة CO₂ إلى الأرجون تزيد من قوة اللحام ومقاومة التآكل مع تقليل التعثر. غالبًا ما يستخدم هذا الخليط لحام الصلب الكربوني والفولاذ المقاوم للصدأ.
مخاليط الغاز الثنائية:الأرجون + الهيدروجين
يزيد الهيدروجين من درجة حرارة القوس ، ويحسن سرعة اللحام ، ويقلل من عيوب اللحام. إنه مفيد بشكل خاص للسبائك القائمة على النيكل والفولاذ المقاوم للصدأ.
مخاليط الغاز الثلاثية:Argon + Oxygen + Carbon Dioxide
يجمع هذا المزيج بين فوائد كل من مخاليط الأرجون والأكسجين والأرجون-كوي. فهو يقلل من الركض ، ويحسن سيولة تجمع اللحام ، ويعزز جودة اللحام. يستخدم على نطاق واسع لحام سمك مختلف من الصلب الكربوني ، والفولاذ المنخفض ، والفولاذ المقاوم للصدأ.
مخاليط الغاز الثلاثية:Argon + الهيليوم + ثاني أكسيد الكربون
يساعد هذا المزيج على تحسين ثبات القوس ، ويزيد من درجة حرارة تجمع اللحام ، ويعزز سرعة اللحام. يتم استخدامه في لحام القوس القصيرة وتطبيقات اللحام الثقيل ، مما يوفر تحكمًا أفضل في الأكسدة.
اختيار الغاز في تطبيقات مختلفة
لحام الليزر المحمولة
في تطبيقات مختلفة من اللحام بالليزر ، يعد اختيار الغاز المناسب أمرًا بالغ الأهمية ، لأن مجموعات الغاز المختلفة يمكن أن تنتج جودة لحام مختلفة وسرعة وكفاءة. فيما يلي بعض الإرشادات لمساعدتك في اختيار الغاز المناسب لتطبيقك المحدد:
نوع مواد اللحام:
الفولاذ المقاوم للصدأعادة ما يستخدممزيج الأرجون أو الأرجون/الهيدروجين.
سبائك الألومنيوم والألومنيومفي كثير من الأحيان الاستخدامالأرجون النقي.
سبائك التيتانيومفي كثير من الأحيان الاستخدامنتروجين.
فولاذ عالي الكربونفي كثير من الأحيان الاستخدامالأكسجين كغاز مساعد.
سرعة اللحام والبنتريشن:
إذا كانت هناك حاجة إلى ارتفاع سرعة اللحام أو تغلغل اللحام الأعمق ، فيمكن ضبط مجموعة الغاز. غالبًا ما تعمل إضافة الأكسجين على تحسين السرعة والاختراق ، ولكن يجب التحكم فيها بعناية لتجنب مشاكل الأكسدة.
السيطرة على الحرارة المتأثرة بالحرارة (HAZ):
اعتمادًا على المواد التي يتم تنظيفها ، قد يتم إنشاء النفايات الخطرة التي تتطلب إجراءات معالجة خاصة أثناء عملية التنظيف. هذا يمكن أن يضيف إلى التكلفة الإجمالية لعملية تنظيف الليزر.
جودة اللحام:
يمكن لبعض مجموعات الغاز تحسين جودة ومظهر اللحامات. على سبيل المثال ، يمكن أن يوفر النيتروجين مظهرًا أفضل وجودة السطح.
مسام والتحكم في الفقاعة:
بالنسبة للتطبيقات التي تتطلب اللحامات عالية الجودة ، يجب إيلاء اهتمام خاص لتشكيل المسام والفقاعات. يمكن أن يقلل اختيار الغاز المناسب من خطر هذه العيوب.
المعدات واعتبارات التكلفة:
يتأثر اختيار الغاز أيضًا بنوع المعدات والتكلفة. قد تتطلب بعض الغازات أنظمة توريد خاصة أو تكاليف أعلى.
بالنسبة لتطبيقات محددة ، يوصى بالعمل مع مهندس لحام أو شركة تصنيع معدات لحام الليزر المهنية للحصول على مشورة مهنية وتحسين عملية اللحام.
عادة ما تكون هناك حاجة إلى بعض التجارب والتحسين قبل اختيار مجموعة الغاز النهائية.
اعتمادًا على التطبيق المحدد ، يمكن تجربة مجموعات الغاز والمعلمات المختلفة للعثور على ظروف اللحام المثلى.
الأشياء التي تحتاج إلى معرفتها حول: اللحام بالليزر باليد
آلة لحام الليزر الموصى بها
لتحسين مهام عمل المعادن ومعالجة المواد ، يعد اختيار المعدات المناسبة أمرًا ضروريًا. يوصي ليزر Mimoworkآلة لحام الليزر باليدللانضمام المعدني الدقيق والفعال.
عالية السعة والضغط لمختلف تطبيقات اللحام
تتميز آلة اللحام بالليزر المحمولة 2000W بحجم آلة صغيرة ولكنها جودة اللحام المتلألئة.
يوفر مصدر ليزر الألياف المستقر وكابل الألياف المتصلة توصيلًا آمنًا وثابتًا لحزمة الليزر.
مع القوة العالية ، فإن ثقب المفتاح لحام الليزر مثالي ويتيح أن يزيد من حدة مفصل اللحام حتى بالنسبة للمعادن السميكة.
مع ظهور آلة مدمجة وصغيرة ، تم تجهيز آلة لحام الليزر المحمولة بمسدس لحام الليزر المحمول باليد المحمولة وهو خفيف الوزن ومريح لتطبيقات اللحام متعددة الليزر في أي زاوية وسطح.
أنواع مختلفة اختيارية من فوهات اللحام بالليزر وأنظمة تغذية الأسلاك التلقائية تجعل عملية اللحام بالليزر أسهل وهي ودية للمبتدئين.
يزيد اللحام بالليزر عالي السرعة بشكل كبير من كفاءة الإنتاج والإنتاج مع تمكين تأثير لحام الليزر الممتاز.
لخص
باختصار ، يحتاج اللحام بالليزر إلى استخدام الغاز لحماية مناطق اللحام ، والتحكم في درجة حرارة ، وتحسين جودة اللحام ، وحماية الأنظمة البصرية. يعد اختيار أنواع الغاز المناسبة ومعلمات الإمداد عاملاً مهمًا في ضمان عملية لحام الليزر الفعالة والمستقرة والحصول على نتائج لحام عالية الجودة. قد تتطلب المواد والتطبيقات المختلفة أنواعًا مختلفة ونسب مختلطة لتلبية متطلبات اللحام المحددة.
تواصل معنا اليوملمعرفة المزيد حول قواطع الليزر لدينا وكيف يمكنهم تحسين عملية إنتاج القطع.
الروابط ذات الصلة
أي أفكار حول آلات اللحام بالليزر؟
وقت النشر: 1 يناير 2015