هل يمكنك اكتشاف اللحام باستخدام ماكينة اللحام بالليزر؟

اللحام البقعييعد استخدام الليزر أمرًا ممكنًا ويوفر العديد من المزايا المحتملة مقارنة باللحام البقعي التقليدي بالتيار الكهربائي. ولكن يبقى السؤال: هل يمكن للتقنيات المعتمدة على الليزر أن تضاهي أو تتجاوز الإنتاج عالي السرعة وكميات كبيرة من طرق اللحام البقعي التقليدية المستخدمة في هياكل السيارات وعلامات البطارية والتجمعات المعدنية الكبيرة الأخرى؟ دعونا نفحص التكنولوجيا والفوائد والقيود عندما يتعلق الأمر باللحام البقعي بالليزر.

كيف يعمل اللحام البقعي بالليزر

مثل اللحام النقطي بالمقاومة القياسية، يركز اللحام النقطي بالليزر كثافة الحرارة على منطقة دقيقة صغيرة لدمج الصفائح المعدنية معًا في أجزاء من الثانية فقط. ولكن بدلاً من استخدام التيار الكهربائي عبر أطراف الأقطاب الكهربائية، يقوم الليزر بتركيز كميات كبيرة من الطاقة الضوئية لإذابة المعادن وربطها بسرعة.[1]

تسمح أحجام البقع التي تقل عن 2 ملم بنقل دقيق للطاقة عالية الكثافة إلى صفائح فولاذية ذات طبقات. يؤدي هذا إلى إنشاء كتلة صلبة من اللحام تدمج الطبقات المعدنية معًا في المقطع العرضي لشعاع الليزر خلال أجزاء من الثانية.[2]

نظرًا للتحكم الدقيق والمعالجة السريعة، يستطيع الليزر إيداع طاقة كافية لإنشاء لحامات موضعية يصل عمقها إلى 2 مم في الفولاذ الكربوني في أقل من 10 ثوانٍ باستخدام ليزر ألياف بقدرة 2 كيلووات فقط.[3] هذا المزيج من السرعة والكثافة والعمق يجعل الليزر خيارًا واقعيًا لمكونات اللحام البقعي ذات الحجم الكبير.

المزايا مقارنة باللحام البقعي بالمقاومة القياسية

يتميز اللحام البقعي بالليزر بالعديد من المزايا الناجمة عن كونه عملية بصرية وليست كهربائية:

- لا حاجة للأقطاب الكهربائية

يزيل الليزر الأقطاب الكهربائية المكلفة والمعرضة للتآكل مع تمكين المعالجة غير المتصلة. وهذا أيضًا يقلل الاحتكاك وعلامات المسافة البادئة للقطب الكهربائي على الأجزاء النهائية.[4]

- سندات قوة أعلى

ينتج الليزر لحامات ذات قوة شد أعلى بنسبة تصل إلى 30% مما يقلل من مشاكل التشققات الدقيقة أو المسامية الشائعة مع اللحام النقطي بالمقاومة.[5]

- يعمل بمواد جديدة

يمكن لليزر أن يكتشف بنجاح معادن اللحام الغريبة مثل المغنيسيوم أو الألومنيوم التي تشكل مشاكل في التوصيل الكهربائي واتساق المواد في اللحام النقطي القياسي.[6]

- تحسين التحكم في العمليات/التشخيص

توفر أجهزة الليزر مراقبة وتحكمًا وتأكيدًا للجودة بشكل فائق. تعمل المعلمات مثل زوايا الشعاع أو مدة النبضة أو نقطة التركيز على ضبط اللحامات بدقة.[7] وطرق مثل التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء تصور تدفق الحرارة بشكل أفضل في الوقت الحقيقي.[8]

لذا فإن الليزر يقدم مزايا مميزة سواء كان ذلك بمثابة زيادة أو استبدال عمليات اللحام النقطي القياسية على المدى الطويل. لكن تحقيق هذه الفوائد يعتمد على معالجة بعض القيود المتبقية.

القيود المتبقية مع اللحام البقعي بالليزر

على الرغم من أن تكنولوجيا اللحام البقعي بالليزر تبدو واعدة، إلا أنها لا تزال تواجه عوائق حول:

- يكلف

يمكن أن تؤدي تكلفة معدات الليزر المرتفعة إلى منع اعتماد التغييرات على خطوط الإنتاج النشطة. لا يزال عائد الاستثمار على المدى القصير يمثل تحديًا.[9]

- سرعة

يحقق اللحام البقعي القياسي إنتاجية عالية للغاية لا مثيل لها بطرق الليزر حتى الآن. تعمل أجهزة الليزر بمعدلات أقل بنسبة 20% تقريبًا في الوقت الحالي - على الرغم من استمرار التحسن المطرد.[10]

- خلل في التشخيص

في حين أن مراقبة الليزر في حد ذاتها تعتبر متفوقة، إلا أن قياسات اللحام النقطي المقاومة لعقود من الزمن لمراقبة الجودة راسخة. تظل المعايير والمواصفات وإجراءات الاختبار المكافئة في مراحل مبكرة من التطوير لطرق الليزر.[9]

لذلك يجب أن تتوسع عمليات التشخيص المتقدمة جنبًا إلى جنب مع التحسينات في السرعة وشكل الشعاع لتكرار العمليات القياسية بشكل أفضل على نطاق واسع. لكن الإمكانات التقنية على المدى الطويل لا تزال تفضل تحقيق الليزر بمعدلات دورة متساوية أو أسرع.

النظرة المستقبلية لللحام البقعي بالليزر

بفضل المزايا الرئيسية في جودة اللحام والمرونة والتشخيص، سوف يتوسع اعتماد اللحام النقطي بالليزر - خاصة عندما تؤدي متطلبات المواد الجديدة إلى التغيير. يرى أحد التحليلات أن قطاع السيارات سيحقق نموًا يزيد عن 50% في مبيعات معدات اللحام بالليزر من عام 2020 إلى عام 2025 مع زيادة استخدام المعادن الأخف.[11]

ويحفز إنتاج البطاريات أيضًا اتجاهًا صعوديًا كبيرًا في مجال اللحام البقعي بالليزر للأقراص والرقائق النحاسية حيث تنشأ مشكلات الاتصال الكهربائي. لذلك، في حين أن القيود المفروضة على تكامل الإنتاج القديم لا تزال قائمة، فإن الزخم الفني لللحام البقعي بالليزر يدعم اختراقًا ثابتًا عالي الحجم على المدى الطويل لزيادة الجودة والإنتاجية في الاتجاه الصعودي.

Xi'an Guosheng Laser Technology Co., Ltd. هي مؤسسة ذات تقنية عالية متخصصة في البحث والتطوير وتصنيع وبيع آلة الكسوة بالليزر الأوتوماتيكية وآلة الكسوة بالليزر عالية السرعة وآلة التبريد بالليزر وآلة اللحام بالليزر ومعدات الطباعة بالليزر ثلاثية الأبعاد. منتجاتنا فعالة من حيث التكلفة وتباع محليًا وخارجيًا. إذا كنت مهتمًا بمنتجاتنا، فيرجى الاتصال بنا علىbob@gshenglaser.com.

مراجع:

[1] تطبيقات JF الصناعية لليزر جاهزة. الصحافة الأكاديمية. 2003 أبريل 25. ص. 468

[2] ايون جي سي. المعالجة بالليزر للمواد الهندسية: المبادئ والإجراءات والتطبيق الصناعي بتروورث هاينمان. 1 يناير 2005. ص 34-35

[3] كوينتينو إل، كوستا أ، ميراندا آر، وآخرون. اللحام بالليزر الليفي عالي القدرة – دراسة أولية. ماتر ديس. 2007;28(4):1231-1237.

[4] Casalino G. دراسة التحكم في ردود فعل اللحام بالليزر عن طريق التصوير الحراري الكمي بالأشعة تحت الحمراء: وقت التفاعل وطريقة الترتيب الصفري للتحكم في اختراق اللحام؛ النمذجة التحليلية للأشعة تحت الحمراء المنبعثة من حوض اللحام بالليزر. Frattura ed Integrità Strutturale. 2016;36:69-77.

[5] نورمان بي، كارلسون إل، كابلان إيه إف إتش. أداء التعب ووضع الفشل في اللحامات النقطية بالليزر. تحليل الفشل الهندسي. 2013 مارس 1;28:345-57.

[6] تشين جي، ليو إل، دان دي، وآخرون. اللحام بالليزر لصفائح سبائك المغنيسيوم AZ31. تقنية عملية ماتر J. 2005 30 مايو؛166(1):30-6.

[7] Gao C، Hu L، Liu J، Ye X، Chen G. طريقة الحصول على لحام ليزر مختلف خالٍ من العيوب. البصريات وتكنولوجيا الليزر. 1 فبراير 2015؛ 66:21-6.

[8] هو إل، جاو سي، ليو جي، وآخرون. التشخيص في الوقت الحقيقي للبلازما المخففة بالليزر من أجل مراقبة دقيقة لجودة اللحام بالليزر. تقنية عملية ماتر J. 2015 أكتوبر 1;224:233-40.

[9] نورمان بي، كارلسون إل، كابلان إيه إف. مراجعة: لحام شعاع الليزر من النحاس إلى الألومنيوم، مراجعة. معاملات المواد. 2013 يوليو 1؛54(7):878-87.

[10] بنغ واي، تشين د، بان زد، وآخرون. الهياكل المجهرية وتقييم أداء مكونات Al-Cu المتباينة الناتجة عن ذوبان الليزر الانتقائي. البصريات وتكنولوجيا الليزر. 2020 1 فبراير;123:105991.

[11] سوق معدات اللحام بالليزر - النمو والاتجاهات وتأثير فيروس كورونا-19 والتوقعات|الاستخبارات موردور [الإنترنت]. استخبارات موردور. 2021 [تم الاستشهاد به في 19 يناير 2023]. متاح من: https://www.mordorintelligence.com/industry-reports/laser-welding-equipment-market