أثناء عملية اللحام بالليزر المحمول، يتم تركيز شعاع الليزر بواسطة النظام البصري لتشكيل منطقة ذات كثافة طاقة عالية على سطح قطعة العمل أو داخل المادة. يحدد موضع التركيز توزيع الطاقة لكل وحدة مساحة، وشكل حوض الانصهار، وجودة تكوين خط اللحام، وهو أحد معلمات العملية الرئيسية التي تؤثر على استقرار اللحام وجودة اللحام.
عادة ما تتم الإشارة إلى موضع التركيز بالنسبة لسطح قطعة العمل كنقطة الصفر ويمكن تصنيفه إلى تركيز موجب، وتركيز سالب، وحالات عدم التركيز.
1. خصائص اللحام مع التركيز على سطح قطعة العمل (التركيز الصفري)
عندما يقع تركيز الليزر على سطح قطعة العمل، يكون قطر بقعة الليزر ضئيلاً وتكون كثافة الطاقة في أقصى حالاتها. تكون كفاءة الاقتران بين الليزر والمادة عالية.
خصائص اللحام هي كما يلي:
بدء حوض الانصهار السريع وعملية لحام مستقرة
خط لحام ضيق بحدود واضحة
عمق اختراق مركّز وكفاءة عالية لاستخدام الطاقة
مناسب للمواد الرقيقة وتطبيقات اللحام الدقيقة
في اللحام بالليزر المحمول، يتطلب الحفاظ على التركيز على السطح ثباتًا تشغيليًا عاليًا. يمكن أن تتسبب الاختلافات في ارتفاع الشعلة أثناء اللحام بسهولة في تقلبات في عمق الاختراق وشكل اللحام.
2. ظواهر اللحام في ظل ظروف التركيز الموجب
يشير التركيز الموجب إلى الحالة التي يقع فيها تركيز الليزر أسفل سطح قطعة العمل، مما يعني أن النقطة البؤرية تقع داخل المادة.
تشمل ظواهر اللحام:
حدوث ذروة كثافة طاقة الليزر داخل المادة
زيادة عمق الاختراق ونسبة عمق إلى عرض أعلى
تأثير ثقب المفتاح واضح مع تعزيز اختراق اللحام الطولي
حوض انصهار سطحي مقيد نسبيًا ومظهر لحام أضيق
التركيز الموجب مناسب للحام الصفائح متوسطة إلى سميكة أو التطبيقات التي تتطلب اختراقًا أكبر. في اللحام المحمول، يحسن التركيز الموجب تحمل العملية؛ ومع ذلك، قد يؤدي عمق التركيز المفرط إلى عدم كفاية الانصهار السطحي أو تكوين لحام غير مكتمل.
3. ظواهر اللحام في ظل ظروف التركيز السالب
يشير التركيز السالب إلى الحالة التي يقع فيها تركيز الليزر فوق سطح قطعة العمل، مما يعني أن شعاع الليزر يبدأ في التباعد قبل الوصول إلى المادة.
تشمل ظواهر اللحام:
اتساع قطر البقعة وتقليل كثافة الطاقة
زيادة عرض اللحام وتقليل عمق الاختراق
إضعاف أو إزالة تأثير ثقب المفتاح
تحسين نعومة سطح خط اللحام
في ظل ظروف التركيز السالب، يكون توزيع طاقة الليزر أكثر اتساقًا، مما يجعله مناسبًا للحام الصفائح الرقيقة والتطبيقات ذات متطلبات المظهر السطحي العالية. في اللحام بالليزر المحمول، يساعد التركيز السالب المعتدل على تقليل التناثر وقمع الاحتراق.
4. خصائص اللحام في ظل ظروف عدم التركيز
يشير عدم التركيز إلى الحالة التي يقع فيها التركيز بعيدًا عن سطح قطعة العمل، بغض النظر عما إذا كان في الاتجاه الموجب أو السالب، مما يؤدي إلى انخفاض كبير في كثافة الطاقة.
تشمل خصائص اللحام:
صعوبة في تكوين أو الحفاظ على حوض انصهار مستقر
عدم كفاية الاختراق وارتفاع خطر عدم الاندماج
خطوط لحام عريضة وضحلة مع تكوين فضفاض
حساسية عالية لعملية اللحام لتقلبات سرعة الحركة
بشكل عام، ظروف عدم التركيز غير مناسبة للحام المستقر وتستخدم بشكل أساسي في عمليات التسخين الخاصة ذات المدخلات الحرارية المنخفضة أو السطحية. في اللحام بالليزر المحمول، يقلل عدم التركيز المفرط بشكل كبير من اتساق اللحام.
5. مقارنة تأثيرات اللحام في ظل حالات تركيز مختلفة
بالمقارنة مع التركيز الموجود على سطح قطعة العمل:
يعمل التركيز الموجب على تحسين الاختراق وقدرة اللحام، وهو مناسب للتطبيقات التي تتطلب قوة هيكلية عالية
يزيد التركيز السالب من عرض اللحام، ويحسن المظهر السطحي، ويقلل من خطر تركيز الطاقة المفرط
يقلل عدم التركيز من كثافة الطاقة الإجمالية وهو غير موات للحام المستقر
في التطبيقات العملية، يجب تعديل موضع التركيز بالاقتران مع نوع المادة وسمك اللوحة وسرعة اللحام وطاقة الليزر.
6. الأهمية العملية لموضع التركيز في اللحام بالليزر المحمول
يضع اللحام بالليزر المحمول متطلبات عالية على الاستقرار التشغيلي وتحمل العملية. يلعب الاختيار الصحيح لموضع التركيز دورًا حاسمًا في الجوانب التالية:
تحسين استقرار اللحام وتقليل تأثير حركة المشغل
تحقيق التوازن بين عمق الاختراق وتكوين خط اللحام
تقليل التناثر وحدوث عيوب اللحام
تعزيز القدرة على التكيف في ظروف اللحام المعقدة
عادة ما يتم تحقيق تعديل موضع التركيز من خلال التحكم في ارتفاع الشعلة أو تعديل نظام التركيز وهو خطوة أساسية في تحسين عملية اللحام بالليزر المحمول.