نطاق سرعة اللحام وكفاءته مقارنة باللحام التقليدي مقدمة

1. ما الذي يحدد سرعة اللحام

سرعة اللحام بالليزر ليست رقمًا واحدًا. ويعتمد على خمسة عناصر متفاعلة:

قوة الليزر ووضعه. تسمح الطاقة العالية ووضع الموجة المستمرة عمومًا بالسفر بشكل أسرع من الطاقة المنخفضة أو اللحام الجزئي النبضي.

المواد والسمك. عادةً ما تتطلب السبائك الكثيفة أو شديدة الانعكاس مثل الألومنيوم والنحاس سرعات أبطأ من الفولاذ الكربوني بنفس السُمك. تتطلب المقاطع السميكة المزيد من الطاقة لكل وحدة طول.

التصميم المشترك والتجهيز. اللحام بالليزر الذاتي يفضل الفجوات الضيقة. كلما كان المفصل أكثر استقامة وملاءمة بشكل أفضل، كلما تمكنت من الجري بشكل أسرع دون عيوب.

جودة الشعاع وموضع التركيز. يعمل التركيز الصغير والمستقر في المستوى المشترك على تركيز الطاقة ودعم السرعة الأعلى.

التدريع ومساعدة الغاز. يؤدي الاختيار الصحيح للغاز وتدفقه إلى تحسين قذف الذوبان وجودة السطح، مما يتيح سرعات أعلى دون أكسدة.

2. تتراوح السرعة النموذجية مع لحام ألياف الليزر

الأرقام أدناه هي نطاقات تمثيلية لألياف الليزر ذات الموجة المستمرة ذات التجهيز الجيد والدرع المناسب. تعتمد النتائج الفعلية على القوة والبصريات والهندسة المشتركة وأهداف الجودة.

ورقة رقيقة 0.2 إلى 1.0 ملم
- الفولاذ المقاوم للصدأ أو الكربوني: حوالي 5 إلى 15 متر في الدقيقة بقدرة 1 إلى 3 كيلو واط.
– سبائك الألومنيوم: حوالي 3 إلى 10 متر في الدقيقة مع 2 إلى 4 كيلو واط بسبب الانعكاسية العالية.
- اللحام الجزئي النبضي للإلكترونيات أو الأجزاء الطبية: عادة أقل من 1 متر في الدقيقة لأن الأولوية للدقة وليس السرعة.

سمك متوسط ​​من 1 إلى 3 ملم
– الفولاذ المقاوم للصدأ والكربون: حوالي 1 إلى 5 م في الدقيقة بقدرة 2 إلى 6 كيلو واط.
– الألومنيوم: حوالي 0.8 إلى 3 م/دقيقة بقدرة 3 إلى 6 كيلو وات.

لوحة سميكة 4 إلى 6 ملم وما فوق
- الفولاذ من 4 إلى 6 ملم: ما يقرب من 0.5 إلى 2 متر في الدقيقة مع 4 إلى 8 كيلوواط في وضع ثقب المفتاح.
– المقاطع التي يزيد طولها عن 6 مم: تقريبًا 0.2 إلى 1.0 متر في الدقيقة مع 6 إلى 12 كيلووات، اعتمادًا على الوصول المشترك ومتطلبات الجودة.

ملاحظة الوضع
- وضع التوصيل (الذوبان الضحل بدون ثقب المفتاح الكامل) ينتج مستحضرات تجميل ممتازة ولكن بسرعات قصوى أقل لاختراق معين.
- يحقق وضع Keyhole اختراقًا عميقًا بسرعات أعلى، بشرط الحفاظ على الاستقرار.

3. الكفاءة مقارنة باللحام التقليدي

السرعة وزمن الدورة
- مقابل TIG: عادة ما يكون اللحام بالليزر أسرع من 2 إلى 10 مرات للمفاصل والسماكات المماثلة لأنه يركز الطاقة ولا يتطلب ترسيب حشو.
- مقابل MIG: غالبًا ما يعمل الليزر بشكل أسرع بمعدل 1.5 إلى 5 مرات على الصفائح الرقيقة والمتوسطة للحصول على طبقات مستمرة. في اللحامات السميكة للغاية ذات الفجوات الكبيرة، يمكن أن تكون مادة MIG عالية الترسيب قادرة على المنافسة.

مدخلات الحرارة والتشويه
- يستخدم الليزر مدخلات حرارة إجمالية أقل لكل وحدة طول، مما يوفر منطقة أصغر متأثرة بالحرارة وتشويهًا أقل وخطوات استقامة أو إعادة عمل أقل.

مرحلة ما بعد المعالجة
- تعمل الدرزات الضيقة والأسطح النظيفة على تقليل أو إزالة عملية الطحن والتلميع، مما يؤدي إلى تقصير وقت الدورة النهائية.

العمل والأتمتة
– تتكامل أجهزة الليزر بسهولة مع CNC أو الروبوتات، مما يتيح التشغيل المستمر مع إمكانية تكرار عالية وتدخل أقل للمشغل.

المواد الاستهلاكية والطاقة
– لا يتطلب اللحام بالليزر الذاتي سلك حشو، أو تدفق، أو كميات كبيرة من غاز الحماية في كثير من الحالات، مما يقلل من الاستخدام المستهلك.
– تتمتع أجهزة ليزر الألياف الحديثة بكفاءة كهربائية عالية، لذلك غالبًا ما تكون الطاقة لكل جزء جيد أقل بمجرد تحسين المعلمات.

الجودة والعائد
- يمكن أن يؤدي استقرار الشعاع العالي والتحكم في طاقة الحلقة المغلقة إلى تحسين إنتاجية التمريرة الأولى، مما يزيد من تعزيز الإنتاجية الفعالة.

4. عندما لا تزال العمليات التقليدية هي الأفضل

– الفجوات الكبيرة، أو سوء التجهيز، أو اللحامات السميكة جدًا قد تفضل MIG مع معدلات ترسيب عالية أو TIG متعدد التمريرات.
- المواد أو الطلاءات التي تتطلب سد الفجوة أو سلوك الترطيب بما يتجاوز ما يمكن أن يوفره الليزر الذاتي قد تتطلب سلك حشو أو لحام قوس ليزر هجين.
– يمكن للميزانيات الرأسمالية المنخفضة وأحجام الإنتاج الصغيرة جدًا أن تجعل الطرق التقليدية أكثر عملية، على الرغم من السرعات البطيئة.

5. خطوات عملية لتعظيم سرعة وكفاءة اللحام بالليزر

- مطابقة قوة الليزر وموضع التركيز مع عمق المفصل؛ احتفظ بالمستوى البؤري أسفل السطح العلوي قليلاً للحصول على لحام ثابت بثقب المفتاح.
– الحفاظ على نظافة العدسة والنافذة الواقية للحفاظ على جودة الشعاع.
– السيطرة على الفجوة المشتركة. على ورقة رقيقة، احتفظ بالفجوات عادة أقل من 0.1 مم من أجل اختراق ثابت بسرعة عالية.
- اختر غاز التدريع وتدفقه بعناية؛ النيتروجين أو الأرجون للفولاذ المقاوم للصدأ، ومزيج الهيليوم لتوصيل الحرارة الصعب أو الاحتياجات التجميلية.
- تحسين تخطيط المسار، والدخول والخروج، واستخدام تمايل الحزمة أو تذبذبها عند الحاجة لتحمل الفجوات الصغيرة دون التضحية بالسرعة.
– التحقق من صحة المعلمات من خلال تجارب تصميم التجارب القصيرة قبل التوسع في الإنتاج.

خاتمة

يمكن أن يعمل اللحام بالليزر من أقل من 1 متر في الدقيقة في اللحام الجزئي النبضي الدقيق إلى أكثر من 10 متر في الدقيقة على صفائح رقيقة مع ليزر ألياف موجية مستمرة. بالمقارنة مع TIG وMIG، فإنه يوفر عادةً سرعات سفر أعلى بكثير، وإدخال حرارة أقل، ومعالجة لاحقة أقل، وإمكانات أتمتة فائقة. إن تحديد الوضع الصحيح والبصريات والغاز والتركيب يمكّن الشركات المصنعة من ترجمة السرعة الاسمية إلى إنتاجية حقيقية مع الحفاظ على جودة اللحام العالية.

- رايثر ليزر ليرا تشانغ

https://www.raytherlasercutter.com/laser-welding-machine/laser-welder-welding-machine.html