في العالم الدقيق منلحام بالليزر، والحزم عالية الطاقة هي بلا شك الدور الرئيسي. ومع ذلك، دون التنسيق الدقيق وحماية الغازات المناسبة، فإن جودة اللحام سوف تقل كثيرا أو حتى تفشل.هذه الغازات البسيطة في الواقع تلعب أدوار حاسمة متعددة:
حماية العزل: عند درجات حرارة عالية في بركة الذوبان ، فإنه يعزل الهواء ، مما يمنع بشكل فعال أكسدة المعادن والنترات ، ويتجنب هشاشة اللحام والثقوب والإدراجات.
قمع البلازما: سحابة البلازما الكثيفة الناتجة عن لحام عالية الطاقة سوف تشتت وتمتص طاقة الليزر. يمكن للغازات المحددة قمع البلازما،ضمان أن طاقة الليزر يمكن أن تصل إلى قطعة العمل بكفاءة.
درع حماية بصري: يزيل دخانات اللحام والبرق ، ويحمي عدسات التركيز الثمينة من التلوث والتلف ، ويمدد عمر المعدات ويحافظ على جودة الحزمة.
مُثبّت حمام ذوبان: يمكن لتدفق الهواء المناسب استقرار تدفق حمام ذوبان وتحسين تشكيل اللحام (مثل الحد من الانخفاض والحبل).
مساعد التبريد: (غاز مساعد) يبرد المنطقة المتأثرة بالحرارة ويحمي حامل العدسة.
شرح مفصل لأنواع الغازات الأساسية
يستخدم لحام الليزر بشكل رئيسي نوعين من الغازات ، ومهامها ومعايير اختيارها مختلفة:
غاز الحماية: "الدرع" المباشر للبركة المنصهرة
الأرجون (Ar): طاقة التأين من Ar هي الأقل نسبياً. تحت تأثير الليزر ، درجة التأين مرتفعة نسبياً ،الذي لا يؤدي إلى السيطرة على تكوين سحابة البلازما وسيكون له تأثير معين على معدل الاستخدام الفعلي للليزرومع ذلك ، فإن نشاط Ar منخفض جدًا ومن الصعب الخضوع للاستجابة الكيميائية مع المعادن العادية. علاوة على ذلك ، فإن تكلفة Ar ليست مرتفعة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن التفاعل الكيميائي مع المعادن العادية يقلل من قيمة Ar.كثافة Ar كبيرة نسبياً، مما يؤدي إلى الغرق فوق بركة اللحام. يمكن أن يحمي بركة اللحام بشكل أفضل ، وبالتالي يمكن استخدامه كغاز حماية عادي.
النيتروجين (N2): طاقة التأين لـ N2 معتدلة ، أعلى من Ar وأقل من He. تحت تأثير الليزر ، درجة التأين متوسطة ،والتي يمكن أن تقلل بفعالية من تكوين غيوم البلازما وبالتالي زيادة معدل الاستخدام الفعال للليزريمكن للنيتروجين أن يخضع لردود فعل كيميائية مع سبائك الألومنيوم والفولاذ الكربوني في درجات حرارة معينة ، مما يولد النترات التي ستزيد من هشاشة خيط اللحام ،يقلل من صلابة، ويكون لها تأثير ضار كبير على الخصائص الميكانيكية لمفصل اللحام. لذلك لا ينصح باستخدام النيتروجين لحماية طبقات اللحام من سبائك الألومنيوم والفولاذ الكربوني.النترات المنتجة عن التفاعل الكيميائي بين النيتروجين والفولاذ المقاوم للصدأ يمكن أن تعزز قوة مفصل اللحام ، مما يؤدي إلى تحسين الخصائص الميكانيكية لللحام.لذلكيمكن استخدام النيتروجين كغاز وقائي عند لحام الفولاذ المقاوم للصدأ.
الهيليوم هي: لديه أعلى طاقة التأين ودرجة منخفضة جداً من التأين تحت تأثير الليزر، والتي يمكن أن تتحكم بفعالية في تكوين غيوم البلازما.الليزر يمكن أن يعمل بشكل جيد على المعادن، وله نشاط منخفض جداً ولا يخضع في الأساس لردود فعل كيميائية مع المعادن، مما يجعله غازاً واقياً ممتازاً للخياطات اللحامية.وهذا الغاز لا يستخدم عموما في منتجات الإنتاج على نطاق واسعيتم استخدامه بشكل عام في البحوث العلمية أو للمنتجات ذات القيمة المضافة العالية للغاية.
الغاز المساعد: "الحارس غير المرئي" للمعدات
يتم طرد الغاز المساعد من فوهة مستقلة ، تحمي بشكل رئيسي النظام البصري:
الوظيفة
قم بإزالة الدخان والبقع المعدنية الناتجة أثناء اللحام بقوة لمنع ترسبها وتلوث العدسات الواقية.
تبريد حامل العدسة والمنطقة المحيطة بها.
الغازات الشائعة: الهواء المضغوط الجاف والنظيف هو الأكثر اقتصاداً ويستخدم بشكل شائع. يمكن أيضًا استخدام الغازات الخاملة (مثل Ar) عندما تكون المتطلبات عالية للغاية أو المواد خاصة.
النقاط الرئيسية: يجب ضبط اتجاه وتدفق ومعدل ضغط تدفق الهواء بعناية.ضمان التنظيف الفعال دون التدخل في تدفق الهواء الوقائي الرئيسي واستقرار حوض الصهر.
كيف تختار الغاز المناسب؟
المواد المطاطية
الفولاذ المقاوم للصدأ ، التيتانيوم ، الألومنيوم: يفضل غاز الأرغون (مناهضة الأكسدة).
النحاس والسبائك عالية التوصيل الحراري: غالبًا ما يتم اختيار غاز الهيليوم أو غاز خليط الهيليوم العالي.
فولاذ الكربون: يمكن استخدام خليطات الأرجون والهيليوم والأرجون ، ولكن يجب تجنب النيتروجين النقي.
الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي المحدد: يمكن اختباره بالنيتروجين.
متطلبات لحام
للخروج العميق واللحام عالية الطاقة، غاز الهيليوم أو غاز خليط عالية الهيليوم هو الخيار المفضل.
متطلبات عالية لجودة السطح: غازات الهيليوم والأرجون تعمل عادة بشكل أفضل.
متطلبات عالية للغاية لمكافحة الأكسدة: غاز الأرجون.
النظر في التكلفة: الهيليوم مكلف. في حالة تلبية متطلبات العملية ، يمكن النظر في الأرجون أو النيتروجين أو غاز مختلط (يقلل من نسبة الهيليوم).
قوة الليزر وسرعة اللحام: يعتمد اللحام عالي القوة وسرعة عالية أكثر على الهيليوم لقمع البلازما.
شكل المفاصل وسهولة الوصول إلى الفوهات: قد تؤثر المفاصل المعقدة أو المساحات الضيقة على تأثير حماية الغاز.
معايير نقل الغاز
معدل التدفق: إذا كان منخفضاً جداً، فإن الحماية ستكون غير كافية؛ إذا كان مرتفعاً جداً، فقد يؤدي ذلك إلى تعطيل بركة الصهر والغازات العادمة وزيادة التكاليف.
نوع وارتفاع الفوهة: تؤثر بشكل مباشر على غطاء الغاز و تأثير الحماية.
وضع إمداد الهواء: اختيار إمداد الهواء المحوري/الجانبي.
الغاز ليس بأي حال من الأحوال دورًا داعمًا في لحام الليزر ، ولكن عنصرًا أساسيًا يضمن إنتاجًا عالي الجودة وعالية الكفاءة واستقرار عال.