تأثير الغاز الواقي في اللحام بالليزر
ماكينة لحام ليزر محمولة
محتوى الفصل:
◀ ما الذي يمكن أن يوفره لك غاز الدرع المناسب؟
◀ أنواع مختلفة من الغازات الواقية
◀ طريقتان لاستخدام الغاز الواقي
◀ كيفية اختيار الغاز الواقي المناسب؟
اللحام بالليزر المحمول
التأثير الإيجابي لغاز الدرع المناسب
في اللحام بالليزر، يمكن أن يكون لاختيار الغاز الواقي تأثير كبير على تكوين وصلة اللحام وجودتها وعمقها وعرضها. في الغالبية العظمى من الحالات، يكون لإدخال الغاز الوقائي تأثير إيجابي على خط اللحام. ومع ذلك، يمكن أن يكون لها أيضًا آثار ضارة. الآثار الإيجابية لاستخدام الغاز الواقي الصحيح هي كما يلي:
1. الحماية الفعالة لحوض اللحام
يمكن أن يؤدي الإدخال الصحيح للغاز الوقائي إلى حماية حوض اللحام بشكل فعال من الأكسدة أو حتى منع الأكسدة تمامًا.
2. الحد من التناثر
إن إدخال الغاز الواقي بشكل صحيح يمكن أن يقلل بشكل فعال من التناثر أثناء عملية اللحام.
3. تشكيل موحد لخط اللحام
يؤدي الإدخال الصحيح للغاز الواقي إلى تعزيز التوزيع المتساوي لحوض اللحام أثناء عملية التصلب، مما يؤدي إلى الحصول على خط لحام موحد وممتع من الناحية الجمالية.
4. زيادة استخدام الليزر
يمكن أن يؤدي إدخال الغاز الواقي بشكل صحيح إلى تقليل تأثير التدريع لأعمدة البخار المعدنية أو سحب البلازما على الليزر بشكل فعال، وبالتالي زيادة كفاءة الليزر.
5. تقليل مسامية اللحام
إن إدخال الغاز الواقي بشكل صحيح يمكن أن يقلل بشكل فعال من تكوين مسام الغاز في خط اللحام. ومن خلال اختيار نوع الغاز المناسب ومعدل التدفق وطريقة الإدخال، يمكن تحقيق النتائج المثالية.
لكن،
الاستخدام غير السليم للغاز الواقي يمكن أن يكون له آثار ضارة على اللحام. تشمل الآثار الضارة ما يلي:
1. تدهور التماس اللحام
قد يؤدي الإدخال غير الصحيح للغاز الواقي إلى ضعف جودة اللحام.
2. التكسير وانخفاض الخواص الميكانيكية
يمكن أن يؤدي اختيار نوع الغاز الخاطئ إلى تكسير طبقات اللحام وانخفاض الأداء الميكانيكي.
3. زيادة الأكسدة أو التداخل
يمكن أن يؤدي اختيار معدل تدفق الغاز الخاطئ، سواء كان مرتفعًا جدًا أو منخفضًا جدًا، إلى زيادة أكسدة خط اللحام. يمكن أن يسبب أيضًا اضطرابات شديدة في المعدن المنصهر، مما يؤدي إلى انهيار أو تكوين غير متساوٍ لدرزة اللحام.
4. عدم كفاية الحماية أو التأثير السلبي
يمكن أن يؤدي اختيار طريقة خاطئة لإدخال الغاز إلى حماية غير كافية لخط اللحام أو حتى أن يكون له تأثير سلبي على تكوين خط اللحام.
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.
اللحام بالليزر المحمول
أنواع الغازات الواقية
الغازات الواقية شائعة الاستخدام في اللحام بالليزر هي النيتروجين (N2)، الأرجون (Ar)، والهيليوم (He). هذه الغازات لها خصائص فيزيائية وكيميائية مختلفة، مما يؤدي إلى تأثيرات متفاوتة على التماس اللحام.
1. النيتروجين (N2)
يتمتع N2 بطاقة تأين معتدلة، أعلى من Ar وأقل من He. تحت تأثير الليزر، فإنه يتأين بدرجة معتدلة، مما يقلل بشكل فعال من تكوين سحب البلازما ويزيد من استخدام الليزر. ومع ذلك، يمكن أن يتفاعل النيتروجين كيميائيًا مع سبائك الألومنيوم والفولاذ الكربوني عند درجات حرارة معينة، مكونًا النتريدات. وهذا يمكن أن يزيد من الهشاشة ويقلل من صلابة خط اللحام، مما يؤثر سلبًا على خواصه الميكانيكية. ولذلك، لا ينصح باستخدام النيتروجين كغاز وقائي لسبائك الألومنيوم واللحامات الفولاذ الكربوني. من ناحية أخرى، يمكن أن يتفاعل النيتروجين مع الفولاذ المقاوم للصدأ، مكونًا نيتريدات تعزز قوة وصلة اللحام. ولذلك، يمكن استخدام النيتروجين كغاز وقائي لحام الفولاذ المقاوم للصدأ.
2. غاز الأرجون (Ar)
يتمتع غاز الأرجون بأقل طاقة تأين نسبيًا، مما يؤدي إلى درجة أعلى من التأين تحت تأثير الليزر. وهذا أمر غير مناسب للتحكم في تكوين سحب البلازما ويمكن أن يكون له تأثير معين على الاستخدام الفعال لليزر. ومع ذلك، فإن تفاعل الأرجون منخفض جدًا ومن غير المرجح أن يخضع لتفاعلات كيميائية مع المعادن الشائعة. بالإضافة إلى ذلك، الأرجون فعال من حيث التكلفة. علاوة على ذلك، نظرًا لكثافته العالية، يغوص الأرجون فوق حوض اللحام، مما يوفر حماية أفضل لحوض اللحام. لذلك، يمكن استخدامه كغاز حماية تقليدي.
3. غاز الهيليوم (هو)
يتمتع غاز الهيليوم بأعلى طاقة تأين، مما يؤدي إلى درجة منخفضة جدًا من التأين تحت تأثير الليزر. فهو يسمح بتحكم أفضل في تكوين سحابة البلازما، ويمكن أن يتفاعل الليزر بشكل فعال مع المعادن. علاوة على ذلك، يتمتع الهيليوم بتفاعلية منخفضة جدًا ولا يخضع بسهولة للتفاعلات الكيميائية مع المعادن، مما يجعله غازًا ممتازًا لحماية اللحام. ومع ذلك، فإن تكلفة الهيليوم مرتفعة، لذلك لا يتم استخدامه بشكل عام في الإنتاج الضخم للمنتجات. ويستخدم عادة في البحث العلمي أو للمنتجات ذات القيمة المضافة العالية.
اللحام بالليزر المحمول
طرق إدخال غاز التدريع
حاليًا، هناك طريقتان رئيسيتان لإدخال غاز التدريع: النفخ الجانبي خارج المحور وغاز التدريع المحوري، كما هو موضح في الشكل 1 والشكل 2، على التوالي.
الشكل 1: غاز التدريع الجانبي خارج المحور
الشكل 2: غاز التدريع المحوري
يعتمد الاختيار بين طريقتي النفخ على اعتبارات مختلفة. بشكل عام، يوصى باستخدام طريقة النفخ الجانبي خارج المحور لحماية الغاز.
اللحام بالليزر المحمول
مبادئ اختيار طريقة إدخال غاز التدريع
أولاً، من المهم توضيح أن مصطلح "أكسدة" اللحامات هو تعبير عامي. من الناحية النظرية، يشير إلى تدهور جودة اللحام بسبب التفاعلات الكيميائية بين معدن اللحام والمكونات الضارة في الهواء، مثل الأكسجين والنيتروجين والهيدروجين.
يتضمن منع أكسدة اللحام تقليل أو تجنب الاتصال بين هذه المكونات الضارة ومعدن اللحام عالي الحرارة. لا تشمل حالة درجة الحرارة المرتفعة هذه معدن حوض اللحام المنصهر فحسب، بل تشمل أيضًا الفترة بأكملها منذ صهر معدن اللحام حتى يصلب المسبح وتنخفض درجة حرارته إلى ما دون حد معين.
على سبيل المثال، في لحام سبائك التيتانيوم، عندما تكون درجة الحرارة أعلى من 300 درجة مئوية، يحدث امتصاص سريع للهيدروجين؛ فوق 450 درجة مئوية، يحدث امتصاص سريع للأكسجين؛ وما فوق 600 درجة مئوية، يحدث امتصاص سريع للنيتروجين. لذلك، هناك حاجة إلى حماية فعالة لحام سبائك التيتانيوم أثناء المرحلة عندما تتصلب وتنخفض درجة حرارتها إلى أقل من 300 درجة مئوية لمنع الأكسدة. بناءً على الوصف أعلاه، فمن الواضح أن غاز التدريع المنفوخ يحتاج إلى توفير الحماية ليس فقط لحوض اللحام في الوقت المناسب ولكن أيضًا للمنطقة المتصلبة للتو من اللحام. ومن ثم، فإن طريقة النفخ الجانبي خارج المحور الموضحة في الشكل 1 تُفضل بشكل عام لأنها توفر نطاقًا أوسع من الحماية مقارنة بطريقة التدريع المحوري الموضحة في الشكل 2، خاصة بالنسبة للمنطقة الصلبة للتو من اللحام. ومع ذلك، بالنسبة لبعض المنتجات المحددة، يجب أن يتم اختيار الطريقة بناءً على هيكل المنتج والتكوين المشترك.
اللحام بالليزر المحمول
الاختيار المحدد لطريقة إدخال غاز التدريع
1. لحام الخط المستقيم
إذا كان شكل اللحام للمنتج مستقيمًا، كما هو موضح في الشكل 3، وكان تكوين الوصلة يتضمن وصلات تناكبية، أو وصلات حضنية، أو لحامات شرائح، أو لحامات مكدسة، فإن الطريقة المفضلة لهذا النوع من المنتجات هي طريقة النفخ الجانبي خارج المحور الموضحة في الشكل 1.
الشكل 3: لحام الخط المستقيم
2. اللحام الهندسي المستوي المغلق
كما هو موضح في الشكل 4، فإن اللحام في هذا النوع من المنتجات له شكل مستو مغلق، مثل شكل خط دائري أو متعدد الأضلاع أو متعدد الأجزاء. يمكن أن تشتمل تكوينات الوصلات على مفاصل تناكبية أو مفاصل حضنية أو لحامات مكدسة. بالنسبة لهذا النوع من المنتجات، فإن الطريقة المفضلة هي استخدام غاز التدريع المحوري الموضح في الشكل 2.
الشكل 4: اللحام الهندسي المستوي المغلق
يؤثر اختيار غاز التدريع للحام الهندسي المستوي بشكل مباشر على جودة إنتاج اللحام وكفاءته وتكلفة إنتاجه. ومع ذلك، ونظرًا لتنوع مواد اللحام، فإن اختيار غاز اللحام يكون أمرًا معقدًا في عمليات اللحام الفعلية. يتطلب الأمر دراسة شاملة لمواد اللحام وطرق اللحام ومواضع اللحام ونتائج اللحام المرغوبة. يمكن تحديد اختيار غاز اللحام الأنسب من خلال اختبارات اللحام لتحقيق نتائج اللحام المثالية.
اللحام بالليزر المحمول
عرض الفيديو | لمحة سريعة عن اللحام بالليزر المحمول
فيديو 1 - تعرف على المزيد حول ما هو جهاز اللحام بالليزر المحمول
فيديو2 - اللحام بالليزر متعدد الاستخدامات لمتطلبات متنوعة
أي أسئلة حول اللحام بالليزر المحمول؟
وقت النشر: 19-مايو-2023