تأثير الغاز الواقي في اللحام بالليزر
ما الذي يمكن أن يوفره لك الغاز الواقي المناسب؟
Iفي اللحام بالليزر، يمكن أن يكون لاختيار الغاز الواقي تأثير كبير على تكوين وجودة وعمق وعرض خط اللحام.
في الغالبية العظمى من الحالات، يكون لإدخال الغاز الواقي تأثير إيجابي على خط اللحام، بينما يمكن أن يكون للاستخدام غير السليم للغاز الواقي آثار ضارة على اللحام.
الآثار الصحيحة وغير الصحيحة لاستخدام الغاز الواقي هي كما يلي:
الاستخدام الصحيح
الاستخدام غير السليم
1. الحماية الفعالة لحوض اللحام
يمكن أن يؤدي الإدخال الصحيح للغاز الواقي إلى حماية حوض اللحام بشكل فعال من الأكسدة أو حتى منع الأكسدة تمامًا.
1. تدهور خط اللحام
قد يؤدي إدخال الغاز الواقي بشكل غير صحيح إلى ضعف جودة لحام التماس.
2. الحد من تناثر الطلاء
يمكن أن يؤدي إدخال الغاز الواقي بشكل صحيح إلى تقليل تناثر الشرر بشكل فعال أثناء عملية اللحام.
2. التشقق وانخفاض الخواص الميكانيكية
إن اختيار نوع الغاز الخاطئ قد يؤدي إلى تشقق خط اللحام وانخفاض الأداء الميكانيكي.
3. تشكيل متجانس لخط اللحام
يؤدي الإدخال الصحيح للغاز الواقي إلى تعزيز الانتشار المتساوي لحوض اللحام أثناء التصلب، مما ينتج عنه خط لحام موحد وجميل من الناحية الجمالية.
3. زيادة الأكسدة أو التداخل
قد يؤدي اختيار معدل تدفق الغاز الخاطئ، سواء كان مرتفعًا جدًا أو منخفضًا جدًا، إلى زيادة أكسدة خط اللحام. كما قد يتسبب في اضطرابات شديدة للمعدن المنصهر، مما يؤدي إلى انهيار خط اللحام أو عدم انتظام تشكيله.
4. زيادة استخدام الليزر
إن إدخال الغاز الواقي بشكل صحيح يمكن أن يقلل بشكل فعال من تأثير الحماية الناتج عن أعمدة بخار المعادن أو سحب البلازما على الليزر، مما يزيد من كفاءة الليزر.
4. الحماية غير الكافية أو التأثير السلبي
إن اختيار طريقة إدخال الغاز الخاطئة قد يؤدي إلى عدم كفاية حماية خط اللحام أو حتى يكون له تأثير سلبي على تكوين خط اللحام.
5. تقليل مسامية اللحام
يُمكن للضخ الصحيح للغاز الواقي أن يقلل بشكل فعال من تكوّن المسامات الغازية في خط اللحام. ومن خلال اختيار نوع الغاز المناسب ومعدل تدفقه وطريقة ضخه، يُمكن تحقيق نتائج مثالية.
5. التأثير على عمق اللحام
يمكن أن يكون لإدخال الغاز الواقي تأثير معين على عمق اللحام، خاصة في لحام الصفائح الرقيقة، حيث يميل إلى تقليل عمق اللحام.
أنواع مختلفة من الغازات الواقية
تُستخدم غازات النيتروجين (N2) والأرجون (Ar) والهيليوم (He) عادةً كغازات واقية في لحام الليزر. وتختلف هذه الغازات في خصائصها الفيزيائية والكيميائية، مما يؤدي إلى تأثيرات متباينة على خط اللحام.
1. النيتروجين (N2)
يتمتع النيتروجين (N2) بطاقة تأين متوسطة، أعلى من الأرجون وأقل من الهيليوم. عند تعرضه لأشعة الليزر، يتأين بدرجة معتدلة، مما يقلل بشكل فعال من تكوّن سحب البلازما ويزيد من كفاءة استخدام الليزر. مع ذلك، يتفاعل النيتروجين كيميائيًا مع سبائك الألومنيوم والفولاذ الكربوني عند درجات حرارة معينة، مُكَوِّنًا النتريدات. قد يؤدي هذا إلى زيادة الهشاشة وتقليل متانة خط اللحام، مما يؤثر سلبًا على خواصه الميكانيكية. لذلك، لا يُنصح باستخدام النيتروجين كغاز واقٍ في لحام سبائك الألومنيوم والفولاذ الكربوني. في المقابل، يتفاعل النيتروجين مع الفولاذ المقاوم للصدأ، مُكَوِّنًا النتريدات التي تُحسِّن قوة وصلة اللحام. لذا، يُمكن استخدام النيتروجين كغاز واقٍ في لحام الفولاذ المقاوم للصدأ.
2. غاز الأرجون (Ar)
يتميز غاز الأرجون بأقل طاقة تأين نسبيًا، مما يؤدي إلى درجة تأين أعلى تحت تأثير الليزر. وهذا يُعدّ عائقًا أمام التحكم في تكوين سحب البلازما، وقد يؤثر سلبًا على الاستخدام الأمثل لليزر. مع ذلك، يتميز الأرجون بانخفاض تفاعليته الكيميائية، ومن غير المرجح أن يتفاعل كيميائيًا مع المعادن الشائعة. إضافةً إلى ذلك، يُعدّ الأرجون اقتصاديًا. علاوةً على ذلك، وبفضل كثافته العالية، يهبط الأرجون فوق حوض اللحام، مما يوفر حماية أفضل له. لذا، يُمكن استخدامه كغاز واقٍ تقليدي.
3. غاز الهيليوم (He)
يتميز غاز الهيليوم بأعلى طاقة تأين، مما يؤدي إلى انخفاض درجة التأين عند تعرضه لأشعة الليزر. وهذا يسمح بتحكم أفضل في تكوين سحابة البلازما، كما أن الليزر قادر على التفاعل بفعالية مع المعادن. علاوة على ذلك، يتميز الهيليوم بانخفاض تفاعليته الكيميائية، فلا يتفاعل بسهولة مع المعادن، مما يجعله غازًا ممتازًا لحماية اللحام. مع ذلك، فإن تكلفة الهيليوم مرتفعة، لذا لا يُستخدم عادةً في الإنتاج الضخم للمنتجات. ويُستخدم بشكل شائع في البحث العلمي أو في المنتجات ذات القيمة المضافة العالية.
طريقتان لاستخدام الغاز الواقي
يوجد حاليًا طريقتان رئيسيتان لإدخال غاز الحماية: النفخ الجانبي خارج المحور وغاز الحماية المحوري، كما هو موضح في الشكل 1 والشكل 2 على التوالي.
الشكل 1: غاز الحماية الجانبي المنبعث خارج المحور
الشكل 2: غاز الحماية المحوري
يعتمد الاختيار بين طريقتي النفخ على اعتبارات مختلفة.
بشكل عام، يوصى باستخدام طريقة النفخ الجانبي خارج المحور لغاز الحماية.
كيفية اختيار الغاز الواقي المناسب؟
أولاً، من المهم توضيح أن مصطلح "أكسدة" اللحامات هو تعبير عامي. نظرياً، يشير إلى تدهور جودة اللحام نتيجة التفاعلات الكيميائية بين معدن اللحام والمكونات الضارة الموجودة في الهواء، مثل الأكسجين والنيتروجين والهيدروجين.
تتضمن الوقاية من أكسدة اللحام تقليل أو تجنب التلامس بين هذه المكونات الضارة ومعدن اللحام ذي درجة الحرارة العالية. لا تقتصر درجة الحرارة العالية على معدن حوض اللحام المنصهر فحسب، بل تشمل الفترة الكاملة من انصهار معدن اللحام حتى تصلب الحوض وانخفاض درجة حرارته إلى ما دون حد معين.
عملية اللحام
على سبيل المثال، في لحام سبائك التيتانيوم، عندما تكون درجة الحرارة أعلى من 300 درجة مئوية، يحدث امتصاص سريع للهيدروجين؛ وأعلى من 450 درجة مئوية، يحدث امتصاص سريع للأكسجين؛ وأعلى من 600 درجة مئوية، يحدث امتصاص سريع للنيتروجين.
لذا، يلزم توفير حماية فعّالة للحام سبيكة التيتانيوم خلال مرحلة التصلب وانخفاض درجة حرارته إلى أقل من 300 درجة مئوية لمنع الأكسدة. وبناءً على ما سبق، يتضح أن غاز الحماية المُضخّ يجب أن يوفر الحماية ليس فقط لحوض اللحام في الوقت المناسب، بل أيضًا للمنطقة المتصلبة حديثًا من اللحام. ولذلك، يُفضّل عمومًا استخدام طريقة النفخ الجانبي غير المحوري الموضحة في الشكل 1، لأنها توفر نطاق حماية أوسع مقارنةً بطريقة الحماية المحورية الموضحة في الشكل 2، لا سيما للمنطقة المتصلبة حديثًا من اللحام.
ومع ذلك، بالنسبة لبعض المنتجات المحددة، يجب اختيار الطريقة بناءً على بنية المنتج وتكوين الوصلة.
الاختيار المحدد لطريقة إدخال الغاز الواقي
1. اللحام بخط مستقيم
إذا كان شكل اللحام للمنتج مستقيمًا، كما هو موضح في الشكل 3، وكان تكوين الوصلة يتضمن وصلات التماس، أو وصلات التداخل، أو لحامات الزاوية، أو لحامات التراص، فإن الطريقة المفضلة لهذا النوع من المنتجات هي طريقة النفخ الجانبي خارج المحور الموضحة في الشكل 1.
الشكل 3: لحام خط مستقيم
2. لحام ذو هندسة مستوية مغلقة
كما هو موضح في الشكل 4، يتميز اللحام في هذا النوع من المنتجات بشكل مستوٍ مغلق، مثل الشكل الدائري أو المضلع أو الخطي متعدد الأجزاء. وتشمل تكوينات الوصلات وصلات التماس، ووصلات التراكب، واللحامات المتراصة. ويُفضل استخدام غاز الحماية المحوري الموضح في الشكل 2 لهذا النوع من المنتجات.
الشكل 4: لحام ذو هندسة مستوية مغلقة
يؤثر اختيار غاز الحماية في عمليات اللحام ذات الأشكال الهندسية المغلقة والمستوية بشكل مباشر على جودة وكفاءة وتكلفة إنتاج اللحام. ومع ذلك، ونظرًا لتنوع مواد اللحام، فإن اختيار غاز اللحام يُعدّ عملية معقدة في الواقع العملي. ويتطلب ذلك دراسة شاملة لمواد اللحام، وطرق اللحام، ومواقع اللحام، والنتيجة المرجوة. ويمكن تحديد أنسب غاز لحام من خلال اختبارات اللحام لتحقيق أفضل النتائج.
شاشة عرض فيديو | نظرة سريعة على اللحام بالليزر المحمول باليد
تعرف على المزيد حول ما هو لحام الليزر المحمول باليد
يشرح هذا الفيديو ما هي آلة اللحام بالليزر والتعليمات والهياكل التي تحتاج إلى معرفتها.
هذا هو دليلك النهائي قبل شراء جهاز لحام ليزري محمول باليد.
توجد مكونات أساسية لماكينة لحام ليزر بقدرة 1000 واط و 1500 واط و 2000 واط.
لحام ليزري متعدد الاستخدامات لتلبية متطلبات متنوعة
في هذا الفيديو، نستعرض عدة طرق للحام يمكنك تطبيقها باستخدام ماكينة لحام ليزرية يدوية. تُمكّن هذه الماكينة من تحقيق تكافؤ الفرص بين المبتدئين في اللحام ومشغلي ماكينات اللحام المحترفين.
نقدم خيارات تتراوح من 500 واط إلى 3000 واط.
الأسئلة الشائعة
- في لحام الليزر، يُعدّ غاز الحماية عنصراً أساسياً لحماية منطقة اللحام من التلوث الجوي. يُولّد شعاع الليزر عالي الكثافة المستخدم في هذا النوع من اللحام كمية كبيرة من الحرارة، مما يُؤدي إلى تكوين بركة من المعدن المنصهر.
يُستخدم الغاز الخامل غالبًا لحماية حوض اللحام المنصهر أثناء عملية اللحام في ماكينات اللحام بالليزر. عند لحام بعض المواد، قد لا يُؤخذ تأكسد السطح في الحسبان. مع ذلك، في معظم التطبيقات، يُستخدم الهيليوم والأرجون والنيتروجين وغازات أخرى للحماية. دعونا نلقي نظرة على سبب حاجة ماكينات اللحام بالليزر إلى غاز واقٍ أثناء اللحام.
في لحام الليزر، يؤثر غاز الحماية على شكل اللحام وجودته وعمقه وعرض منطقة الانصهار. وفي معظم الحالات، يكون لضخ غاز الحماية تأثير إيجابي على اللحام.
- مخاليط الأرجون والهيليوممخاليط الأرجون والهيليوم: يُوصى بها عمومًا لمعظم تطبيقات لحام الألومنيوم بالليزر، وذلك حسب مستوى طاقة الليزر. مخاليط الأرجون والأكسجين: توفر كفاءة عالية وجودة لحام مقبولة.
- الغازات المستخدمة في تصميم وتطبيق ليزرات الغاز هي كالتالي: ثاني أكسيد الكربون (CO2)، والهيليوم-نيون (H و Ne)، والنيتروجين (N).
هل لديك أي أسئلة حول اللحام بالليزر المحمول باليد؟
تاريخ النشر: 19 مايو 2023