اللحام بالليزر هو عملية تستخدم شعاع الليزر كمصدر للحرارة لحام المعادن أو المواد الأخرى.
إنها تقنية لحام دقيقة وسهلة التحكم، مما يجعلها مثالية للمكونات الرقيقة أو الدقيقة التي تتطلب مستوى عالٍ من التحكم والدقة. هذا يجعلها خيارًا مثاليًا لصناعات مثل الإلكترونيات والبطاريات والسيارات والفضاء.
كيف تعمل اللحام بالليزر؟
- المبدأ الأساسي هو تركيز شعاع الليزر لتوليد درجات حرارة عالية، مما يتسبب في ذوبان مادة اللحام في مناطق موضعية وتشكيل خط لحام.
- يقوم الليزر بتوليد شعاع من الضوء عالي التركيز باستخدام مكونات بصرية وكهربائية.
- يُوجَّه شعاع الليزر ويُحرَّك على السطح باستخدام نظام المرآة الجلفنية. يمتص سطح قطعة العمل طاقة الليزر. وحسب انعكاسية المادة لنوع الليزر/طول الموجة المُختار، ينعكس جزء منها أيضًا.
- تتحول الطاقة الممتصة إلى حرارة، مما يؤدي إلى تسخين السطح الموضعي بسرعة وتكوين بركة ذوبان صغيرة. ويكون التشوه الحراري في المناطق المحيطة ضئيلاً.
- تتصلب المادة المنصهرة في غضون بضعة ميلي ثانية، مما يترك وقتًا قصيرًا جدًا للملوثات مثل الهيدروجين لاختراق اللحامات.
ما هي مزايا وعيوب اللحام بالليزر؟
- منطقة صغيرة متأثرة بالحرارة (HAZ): بسبب الطاقة المركزة لليزر، تكون منطقة التأثر بالحرارة ضئيلة، مما يقلل من تشوه المواد والإجهاد.
- عملية سريعة: تتميز عملية اللحام بالليزر بالسرعة عادةً، حيث تستخدم أشعة ليزر عالية الطاقة تصل قدرتها إلى عدة كيلووات لتلبية متطلبات الإنتاج الصارمة.
- سهولة التشغيل الآلي: يمكن دمج اللحام بالليزر مع المعدات الآلية، مما يجعله مناسبًا للإنتاج على نطاق واسع وتقليل تكاليف العمالة.
- لحامات عالية الجودة: بفضل التحكم العالي في مدخلات الحرارة، يسمح اللحام بالليزر بامتصاص أسرع للحرارة ومعدلات تبريد أعلى مقارنةً بالطرق التقليدية. هذا يقلل من وقت اختراق الملوثات، مثل الهيدروجين، للحام والتسبب في أضرار ميكانيكية.
- خصائص ميكانيكية جيدة: نظرًا لأن اللحام بالليزر يسمح بالتحكم بشكل أفضل في مدخلات الحرارة، يتم تقليل التشوه والانحناء للأجزاء بسبب التسخين.
عيوب اللحام بالليزر:
- تكاليف المعدات العالية: عادةً ما يكون الاستثمار الأولي لمعدات اللحام بالليزر مرتفعًا.
- يجب ضمان سلامة الليزر: السلامة أساسية في جميع طرق اللحام. في حالة اللحام بالليزر، من الضروري عزل شعاع الليزر وانعكاساته لمنع الحوادث.
- المواد العاكسة: قد لا تكون بعض المواد مناسبة للحام بالليزر، وخاصة المواد ذات الانعكاسية العالية (مثل الألومنيوم والنحاس) والتي قد تتطلب معاملة خاصة.
تطبيقات اللحام بالليزر
اللحام بالليزر له مجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك:
-
صناعة الإلكترونيات:تستخدم في لحام لوحات الدوائر والموصلات والمكونات الإلكترونية الأخرى، مما يوفر حلول لحام عالية الدقة ومدمجة.
-
تصنيع السيارات:تستخدم في لحام أجزاء السيارات، بما في ذلك هياكل الجسم، ومكونات المحرك، ومجموعات البطاريات، مما يوفر كفاءة عالية وقوة.
-
الفضاء الجوي:تستخدم في لحام هياكل الطائرات وخزانات الوقود والمكونات المهمة الأخرى، مما يضمن القوة العالية والمتانة.
-
الأجهزة الطبية:في تصنيع المعدات والأجهزة الطبية، يتم استخدام اللحام بالليزر لتوصيل وختم الأجزاء الدقيقة، مما يضمن السلامة والفعالية.
-
معالجة المعادن:يتم تطبيقه على نطاق واسع في لحام وإصلاح الأجزاء المعدنية، وخاصة في الحالات التي تتطلب دقة عالية وأشكال معقدة.
-
صناعة الطاقة الكهروضوئية:تستخدم في لحام الخلايا الشمسية لتحسين كفاءة وموثوقية الوحدات الكهروضوئية.
-
تصنيع الأجهزة المنزلية:في إنتاج الأجهزة المنزلية، يتم استخدام اللحام بالليزر من أجل لحام الأغطية المعدنية والمكونات الداخلية، مما يعزز جودة المنتج.
بفضل كفاءتها ودقتها وتعدد استخداماتها، يتم استخدام اللحام بالليزر على نطاق واسع في العديد من الصناعات.
اعتقد العديد من المهندسين والمدراء في هذه الصناعات في البداية أن اللحام بالليزر يتجاوز ميزانيتهم. لكنهم سرعان ما اكتشفوا أن اللحام بالليزر في متناول الجميع، حيث تضاهي تكلفته اللحام اليدوي، أو حتى أقل، عند النظر إلى إجمالي تكاليف العملية.
