استكشاف أفضل 5 أسواق لتطبيقات اللحام بالليزر الليفي

اللحام بالليزر هو أحد التطبيقات الأولى والأكثر أهمية في معالجة المواد الصناعية بالليزر. وفي التطبيقات المبكرة، كانت اللحامات المولدة بالليزر ذات جودة أعلى، مما أدى إلى تحسين الإنتاجية.

وبمرور الوقت، أدت التطورات في تكنولوجيا الليزر إلى ظهور أجهزة ليزر ذات طاقة أعلى، ونطاق أوسع من الأطوال الموجية، وقدرات نبضات محسّنة. بالإضافة إلى ذلك، ساهمت التطورات في انتشار الشعاع، وأجهزة وبرمجيات التحكم في الماكينة، وأجهزة استشعار المعالجة في التطوير المستمر لعمليات اللحام بالليزر.

يوفر اللحام بالليزر العديد من المزايا الفريدة، بما في ذلك مدخلات الحرارة المنخفضة، وضيق منطقة الاندماج والمنطقة المتأثرة بالحرارة، والخصائص الميكانيكية الممتازة للمواد التي كان من الصعب استخدامها في السابق مع العمليات التي تنتج مدخلات حرارية كبيرة للأجزاء. هذه الخصائص تجعل اللحام بالليزر خياراً جذاباً لإنتاج لحامات قوية وجذابة بصرياً.

وعلاوة على ذلك، فإن وقت الإعداد المطلوب للحام بالليزر أقل بكثير، وعند دمجه مع مستشعرات التتبع بالليزر، يمكن تحقيق الأتمتة، مما يؤدي إلى انخفاض تكاليف الإنتاج.

وقد وسعت كل هذه التقنيات الجديدة نطاق تطبيقات اللحام بالليزر. وفي العديد من الصناعات، تم استخدام اللحام بالليزر الليفي بنجاح مع مختلف المعادن وأشكال المكونات وأحجامها وأحجامها.

1. لحام البطارية

أدى الاستخدام المتزايد لبطاريات الليثيوم في السيارات الكهربائية والأجهزة الإلكترونية إلى قيام المهندسين بدمج اللحام بالليزر الليفي في تصميم المنتجات.

ليزر الألياف الضوئية يُستخدم اللحام لتوصيل المكونات الحاملة للتيار، المصنوعة من النحاس أو سبائك الألومنيوم، بسلسلة البطاريات في الجهاز.

يتم تشكيل التلامسات الكهربائية مع الأقطاب الموجبة والسالبة للبطارية بواسطة الليزر لحام سبائك الألومنيومعادةً ما تكون السلسلة 3000، والنحاس النقي.

جميع المواد والتركيبات المستخدمة في البطارية مناسبة للألياف الجديدة عملية اللحام بالليزر.

يتم إنشاء وصلات مختلفة داخل البطارية باستخدام الوصلات المتداخلة والتناكبية والشرائح الوصلات الملحومة.

ينتج عن اللحام بالليزر لمادة العروة بالطرفين السالب والموجب تلامس كهربائي مغلف.

الخطوة الأخيرة في تجميع حزمة البطارية و عملية اللحام يتضمن إحكام إغلاق مفصل خزان الألومنيوم، مما يخلق حاجزًا للإلكتروليت الداخلي.

ونظراً لأنه من المتوقع أن تعمل البطارية بشكل موثوق لمدة 10 سنوات أو أكثر، فإن اختيار اللحام بالليزر يضمن جودة عالية وثباتاً.

من خلال استخدام معدات وعملية اللحام بالليزر بالألياف الضوئية المناسبة، يمكن إنتاج لحامات عالية الجودة من سبائك الألومنيوم سلسلة 3000 بشكل متسق.

2. لحام الآلات الدقيقة

كانت الأختام المستخدمة في السفن والمصافي الكيميائية وصناعة الأدوية في الأصل ملحومة بـ TIG. ونظرًا لاستخدامها في البيئات الحساسة، يتم تشكيل هذه المكونات بدقة وأرضيتها باستخدام مواد من سبائك النيكل ذات درجة حرارة عالية ومقاومة للتآكل الكيميائي. وعادةً ما يكون حجم الدُفعة صغيراً وعدد التكوينات كبيراً.

وفي الوقت الحالي، تم تحسين تجميع هذه المكونات من خلال اللحام بالليزر بالألياف الضوئية. وفيما يلي أسباب استخدام اللحام بالليزر الليفي ليحل محل عملية اللحام بالقوس الآلي المبكرة:

1. ينتج اللحام بالليزر جودة ثابتة.
2. من السهل التبديل من تكوين مكوّن إلى آخر، مما يقلل من وقت الإعداد ويحسّن الإنتاج.
3. تجميع مستشعر التتبع بالليزر لأتمتة الليزر عملية اللحام تقليل التكاليف.

3. اللحام المحكم بالغاز

أصبح لحام ألياف الليزر الليفي العملية المفضلة للأجهزة الطبية مثل أجهزة تنظيم ضربات القلب وغيرها من الإلكترونيات بسبب الموثوقية العالية التي توفرها الإلكترونيات محكمة الإغلاق.

وقد عالج أحدث تطوير لعملية اللحام المحكم بالغاز المشاكل المرتبطة باللحام بالليزر ونقطة نهاية اللحام التي تعتبر حاسمة لتحقيق إحكام إغلاق محكم بالغاز.

في تقنيات اللحام بالليزر السابقة، كان شعاع الليزر يُحدث انخفاضات عند نقطة النهاية، حتى عندما يتم تقليل الطاقة وإيقاف الشعاع.

ومع ذلك، مع التحكم المتقدم في شعاع الليزر، يمكن التخلص من هذه الانخفاضات، مما يؤدي إلى اتساق جودة اللحاموتحسين المظهر، وإغلاق أكثر موثوقية. وهذا مهم بشكل خاص للحامات الرقيقة والعميقة حيث يمكن أن تكون المسامية في نقطة النهاية مشكلة كبيرة.

4. لحام الفضاء الجوي

يعد التحكم في هندسة اللحام والبنية المجهرية وتقليل المسامية والتحكم في حجم الحبيبات أمرًا ضروريًا في لحام ألياف الليزر لسبائك الطيران المصنوعة من النيكل والتيتانيوم. في العديد من تطبيقات الطيران، يكون معيار التصميم الرئيسي للحامات في العديد من التطبيقات الفضائية هو أداء إجهادها.

ولتعزيز قوة اللحام، يحدد مهندسو التصميم دائمًا تقريبًا محدبًا أو محدبًا قليلاً سطح اللحام. ولتحقيق ذلك، تستخدم العملية الآلية خط تعبئة بقطر 1.2 مم. تضمن إضافة سلك حشو إلى الوصلة التناكبية وجود تيجان لحام متناسقة في الممرات العلوية والسفلية.

بالإضافة إلى ضمان بنية مجهرية جيدة للحام، فإن اختيار سبيكة سلك اللحام يساهم أيضًا في الخواص الميكانيكية للحام.

5. لحام المعادن المتباينة

القدرة على تصنيع المنتجات باستخدام معادن مختلفة والسبائك تحسن كثيرًا من مرونة التصميم والإنتاج.

يعد تحسين خصائص المنتج النهائي، مثل التآكل والتآكل ومقاومة الحرارة، مع التحكم في التكاليف، دافعًا شائعًا للحام المعادن غير المتشابهة. ويُعد توصيل الفولاذ المقاوم للصدأ والفولاذ المجلفن مثالاً رئيسيًا على ذلك.

يُستخدم الفولاذ المقاوم للصدأ 304 والفولاذ الكربوني المجلفن على نطاق واسع في تطبيقات مختلفة، مثل أدوات المطبخ ومكونات الطيران، نظرًا لمقاومتهما الممتازة للتآكل.

ومع ذلك، يطرح اللحام بالمعادن غير المتشابهة بعض التحديات الفريدة، خاصةً بسبب احتمال أن يتسبب طلاء الزنك في حدوث مسامية اللحام المشاكل.

عند اللحام، تؤدي الطاقة المستخدمة في صهر الفولاذ والفولاذ المقاوم للصدأ إلى تبخير الزنك عند حوالي 900 درجة مئوية، وهي أقل بكثير من درجة انصهار الفولاذ المقاوم للصدأ. تؤدي نقطة الغليان المنخفضة للزنك إلى تكوين بخار أثناء اللحام بثقب المفتاح.

نظرًا لأن بخار الزنك يحاول الهروب من المعدن المنصهر، فقد يبقى في اللحام المتصلب، مما يؤدي إلى مسامية مفرطة. وبالإضافة إلى ذلك، قد يتسرب بخار الزنك أثناء تصلب المعدن، مما يؤدي إلى ظهور مسام أو خشونة في السطح.

التصميم المشترك المناسب واختيار التصميم المشترك المناسب واختيار عملية الليزر يمكن للمعلمات تبسيط التشطيب واللحام الميكانيكي.

على سبيل المثال، لا تُظهر لحامات اللفة من الفولاذ المقاوم للصدأ 304 مقاس 0.6 مم والفولاذ المجلفن مقاس 0.5 مم أي شقوق أو مسام على الأسطح العلوية والسفلية.