عملية اللحام بالليزر - المعلمات

يتكوّن نظام اللحام بالليزر من ليزر، وألياف بصرية ناقلة، ورأس تجميع وتركيز أو ماسح جلفانومتري، إلخ. الضوء الخارج من الليف الضوئي يكون متباعدًا، ويحتاج إلى تجميعه إلى ضوء متوازٍ بواسطة عدسة تجميع، ثم تركيزه بواسطة عدسة تركيز (تأثير العدسة المكبرة). وتشمل المعلمات الرئيسية أثناء تصحيح عملية اللحام بالليزر: القدرة، والسرعة، وكمية إزالة البؤرة، وغاز الحماية.

بوجه عام، قبل تحديد معلمات قطعة العمل، يجب أولًا تحديد سرعة المعالجة. ويتطلب ذلك التواصل مع العميل لتحديد السرعة بناءً على احتياجاته. على سبيل المثال، إذا كانت هناك متطلبات لزمن دورة الإنتاج والإنتاجية، فيمكن تحديد السرعة التقريبية بالعمل عكسيًا من هذه المتطلبات. ثم يمكن إجراء تعديلات العملية بناءً على ذلك.

عادةً ما تؤدي السرعة المفرطة إلى ظهور سمة على شكل حرف V كما هو موضح في الصورة.

القدرة: تشير إلى قدرة اللحام بالليزر، ويتم ضبطها عادةً عبر شكل الموجة. إن اللحام بالليزر عملية تحويل طاقة تتضمن إدخال الحرارة وامتصاصها. لذلك فإن التحكم في شكل الموجة والقدرة يتطلب خبرة واسعة. وتختلف المتطلبات باختلاف المواد والسماكات وأنواع اللحام والمعدات. ولتحقيق الأداء الأمثل، يجب إيلاء اهتمام وثيق للطاقة؛ إذ تؤثر تغيّرات شكل الموجة في تغيّر طاقة الوحدة. ويشمل البرنامج عادةً هذا الإعداد، ويمكن متابعته لاكتساب معرفة متراكمة حول كيفية تأثير المواد المختلفة في تغيّر الطاقة. أما التحكم في التشققات فيعتمد بدرجة أكبر على الخبرة. وتتمثل الخصائص المعدنية المقابلة للقدرة في لحام اللحامات المستقيمة في عمق اللحام وعرضه. إذا كان عمق اللحام وعرضه صغيرين جدًا، فزد الطاقة؛ وإذا كانا كبيرين جدًا، فخفّض الطاقة.

تؤثر مستويات القدرة المختلفة بشكل مباشر على عمق الانصهار، كما هو موضح في الشكل، وهو مخطط معدني مجهري لعمق الانصهار عند مستويات طاقة مختلفة.

غالبًا ما تؤدي الطاقة غير الكافية إلى لحامات جزئية أو غير مكتملة، كما هو موضح في الصورة. لا تنصهر إلا طبقة سطحية رقيقة، مع عمق اختراق ضحل جدًا، مما يجعل تلبية متطلبات العملية أمرًا صعبًا.

إزالة البؤرة: أولًا، لا تكون الطاقة الوحدوية لشعاع الليزر متجانسة في كل موضع. وتكون الطاقة أكثر تركيزًا عند نقطة البؤرة، مما ينتج عنه أصغر حجم للبقعة (منطقة تأثير الليزر أصغر، والطاقة أكثر تركيزًا). لذلك، فإن جميع تعديلات المعلمات لا تكون ذات معنى إلا بعد تحديد نقطة البؤرة. لذا فإن العثور على نقطة البؤرة أمر بالغ الأهمية ومهمة تتطلب مهارة تقنية عالية.

غاز الحماية: توجد أنواع عديدة من غازات الحماية. في خطوط الإنتاج الصناعية يُستخدم النيتروجين عادةً للتحكم في التكاليف، بينما يُعد الأرجون الغاز الرئيسي المستخدم في المختبرات. كما يُستخدم الهيليوم وغازات خاملة أخرى. وبوجه عام، تُستخدم هذه الغازات بشكل شائع في الحالات الخاصة. وبما أن اللحام بالليزر عملية تفاعل عالية الحرارة وعنيفة، فإن المعدن ينصهر ويتبخر. والمعدن شديد النشاط عند درجات الحرارة المرتفعة، وما إن يلامس الأكسجين حتى تحدث تفاعلات عنيفة، مما يؤدي إلى كمية كبيرة من التناثر وسطح لحام خشن وغير متساوٍ. لذلك يُستخدم غاز الحماية لخلق بيئة خالية من الأكسجين في نطاق صغير (بالقرب من حوض الانصهار) لمنع تفاعلات الأكسدة العنيفة التي قد تسبب لحامات رديئة وسطحًا خارجيًا خشنًا.

إذا كانت كمية غاز الحماية كبيرة جدًا، فقد تدفع حوض الانصهار بعيدًا؛ وإذا كانت قليلة جدًا، فلن تتمكن من حماية حوض الانصهار من الأكسجين بشكل فعال. ويجب ضبطها بمرونة وفقًا لظروف العمل في الموقع.