ما هو اللحام بالليزر؟

غالبًا ما يتم تصنيع الوصلة التي تربط الزجاجة المعزولة بالفراغ-بواسطة آلة تطلق شعاعًا مركزًا من الضوء.

هذا هو اللحام بالليزر. وإذا كنت تحصل على زجاجات معزولة بالتفريغ بأي حجم حقيقي، فإن فهم ما تفعله - ولماذا تعمل بشكل أفضل من الطرق القديمة على نطاق - أمر يستحق المعرفة.

يستخدم اللحام بالليزر مصدرًا مركزًا للضوء - عادةً ليزر ألياف أو ليزر ثاني أكسيد الكربون - لإذابة وصهر المعدن عند المفصل. يتم تركيز الشعاع من خلال البصريات على نقطة صغيرة جدًا، غالبًا ما يكون قطرها أقل من ملليمتر، مما يوفر كثافة طاقة عالية للغاية إلى موقع محدد.

تتركز الحرارة بشكل كبير بحيث يظل المعدن الموجود على جانبي اللحام باردًا نسبيًا. قارن ذلك بلحام TIG، حيث تسخن المنطقة بأكملها المحيطة بالقوس بشكل ملحوظ. ويعني إدخال الحرارة الأضيق قدرًا أقل من الالتواء، ومنطقة أصغر-متأثرة بالحرارة، ولحامًا أنظف بشكل عام.

بالنسبة لزجاجات المياه المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ، فإن تطبيق اللحام بالليزر الأكثر شيوعًا هو إغلاق الوصلة بين الجدران الداخلية والخارجية في الجزء العلوي من الزجاجة، ولحام القاعدة بالجسم. كلاهما عبارة عن أختام فراغية حرجة.

لماذا حلت محل TIG في-الإنتاج بكميات كبيرة

الأسباب عملية واقتصادية:

سرعة. يمكن لمحطة اللحام بالليزر إكمال اللحام المحيطي على عنق الزجاجة في ثوانٍ. يستغرق لحام نفس الوصلة TIG وقتًا أطول بكثير، حتى في الأيدي الماهرة. بالنسبة لمصنع ينتج آلاف الوحدات يوميًا، فإن هذا الاختلاف في وقت الدورة هو الفرق بين الربحية وعدم الربحية.

تناسق. اللحام بالليزر قابل للتكرار بدرجة كبيرة. بمجرد ضبط معلمات الماكينة - على الطاقة، ومدة النبضة، والتردد، وموضع الشعاع -، يصبح كل لحام متطابقًا بشكل أساسي. تعتمد لحامات TIG على تقنية المشغل، وحتى عمال اللحام الممتازين ينتجون بعض الاختلاف من جزء إلى آخر. من حيث مراقبة الجودة، يمنحك اللحام بالليزر قدرة عملية أكثر إحكامًا.

انخفاض مدخلات الحرارة. ينتج اللحام بالليزر منطقة أضيق-متأثرة بالحرارة، مما يعني تشويهًا أقل للجدران الرقيقة المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ. بالنسبة للمنتج الذي تكون فيه دقة الأبعاد مهمة -، تحتاج الجدران الداخلية والخارجية إلى الحفاظ على مسافات متسقة - وهذا أمر مهم. يمكن أن تتسبب البصمة الحرارية الأوسع لـ TIG في اعوجاج الجدران قليلاً، مما يؤثر على كيفية أداء المكنسة الكهربائية بمرور الوقت.

لا حاجة لمواد حشو. تستخدم العديد من إعدادات اللحام بالليزر لختم الزجاجات اللحام الذاتي - حيث يقوم الليزر بإذابة المعدن الأساسي نفسه، دون الحاجة إلى سلك حشو. وهذا يبسط العملية ويزيل المتغير.

النوعان الرئيسيان المستخدمان في تصنيع الزجاجات

لحام الألياف بالليزرهو الأكثر شيوعًا لإنتاج الزجاجات المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ. يتم تسليم الليزر من خلال كابل ألياف ضوئية، وهو مرن وسهل الاندماج في الأنظمة الآلية. تعمل ألياف الليزر بشكل جيد مع الفولاذ المقاوم للصدأ لأن المعدن يمتص الطول الموجي بكفاءة.

اللحام بالليزر CO₂يستخدم أيضًا ولكن بشكل أقل تكرارًا في تطبيقات الزجاجة. يتطلب الطول الموجي الأطول إعدادًا أكثر دقة للحام المعادن ولكنه لا يزال يظهر في بعض خطوط الإنتاج.

ما يؤثر على جودة اللحام

مثل أي عملية تصنيع، فإن اللحام بالليزر لديه مجموعة من المتغيرات الخاصة به والتي تحدد ما إذا كانت النتيجة جيدة أم لا:

التحكم في الطاقة والنبض. تستخدم الأجزاء ذات الجدران الرقيقة المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ- عادةً اللحام بالليزر النبضي - دفعات قصيرة من ضوء عالي الطاقة- بدلاً من الشعاع المستمر. يجب معايرة مدة النبضة والتردد وقوة الذروة وفقًا لسمك المادة. الكثير من الطاقة وسيؤدي ذلك إلى احتراقك-; القليل جدًا وستحصل على اندماج غير كامل.

محاذاة الشعاع. يجب وضع نقطة الليزر بدقة عند الواجهة المشتركة - وليس على الجدار الداخلي، وليس على الجدار الخارجي، ولكن بالضبط عند الخط الذي يلتقيان فيه. تستخدم معدات الإنتاج الحديثة أنظمة رؤية أو تركيبات تمت معايرتها مسبقًا-للحفاظ على هذه المحاذاة بشكل متسق.

حالة السطح. أي تلوث - بالزيوت والشحوم وحتى بصمات الأصابع - على منطقة المفصل سيؤثر على كيفية امتصاص طاقة الليزر ويمكن أن يسبب عيوبًا. يقوم المصنعون الجيدون بتنظيف الأجزاء قبل اللحام.

التدريع الغاز. على الرغم من أن اللحام بالليزر سريع، إلا أن حوض اللحام المنصهر لا يزال بحاجة إلى الحماية من الأكسدة. يتم استخدام مخاليط الأرجون أو الأرجون-الهليوم كغاز درع، ويتم توصيله من خلال فوهة متحدة المحور مع شعاع الليزر. معدل تدفق الغاز وموضع المادة - قليل جدًا من الغاز ويتأكسد سطح اللحام؛ الكثير يمكن أن يعطل البركة المنصهرة.

تصميم مشترك. هندسة المفصل - كيفية تداخل الجدران الداخلية والخارجية أو التقاءها في الأعلى - يجب أن تكون مصممة للحام بالليزر. قد لا يكون المفصل الذي يسهل لحامه بـ TIG مثاليًا لليزر. غالبًا ما يعيد المصنعون الذين يتحولون من TIG إلى الليزر-هندسة المفاصل.

التحقق من الجودة

إحدى مزايا اللحام بالليزر في الإنتاج بكميات كبيرة-هو أنه قابل لمراقبة الجودة بشكل مباشر. تستخدم بعض الأنظمة كاميرات تعمل بالأشعة تحت الحمراء لمراقبة درجة حرارة اللحام في الوقت الفعلي. يستخدم البعض الآخر الفحص البصري لدرزة اللحام نفسها - اللحام الجيد بالليزر له مظهر ثابت وموحد مع عدم وجود فجوات أو مسامية مرئية.

الاختبار الحقيقي، بالطبع، هو سلامة الفراغ. سيقوم المصنعون الذين يأخذون الجودة على محمل الجد بإجراء اختبار التسرب على الزجاجات النهائية - إما اختبار فردي أو أخذ عينات إحصائية. تشير الدفعة التي تفشل في اختبار التسرب لأكثر من نسبة صغيرة جدًا من الوقت إلى وجود مشكلة في العملية.