تحليل تكنولوجيا اللحام بالليزر: نظرة عامة على المزايا الأساسية ومجالات التطبيق

 

باعتباره تكنولوجيا لحام عالية الكفاءة والدقة ، يحقق لحام الليزر اتصال الاندماج عن طريق تسخين سطح المادة محليًا بواسطة شعاع ليزر عالي الطاقة. اعتمادا على خصائصه الفيزيائية الفريدة ومزايا العملية ، أصبحت قوة دافعة مهمة للابتكار في التصنيع الحديث. سيتم تفصيل ما يلي بالتفصيل من أربعة جوانب: الخصائص التقنية وتصنيف العملية والتطبيقات الأساسية والاتجاهات المستقبلية.

 

أولا - المبدأ التقني والمزايا الأساسية

لحام الليزريستخدم نظام بصري لتركيز الليزر في شعاع مع كثافة طاقة عالية للغاية (عادة تصل إلى 10 ^ 5 - 10 ^ 7 واط / سم مربع) ، ويذوب المادة من خلال درجة حرارة عالية فورية لتشكيل لحام مع نسبة جانب عالية. وتشمل مزاياها الهامة:

1. التحكم الدقيق ومعالجة المنطقة الصغيرة: يمكن تقليل قطر البقعة إلى مستوى الميكرومتر ، وعرض المنطقة المتأثرة بالحرارة هو 10٪ - 20٪ فقط من اللحام التقليدي ، مما يجعلها مناسبة بشكل خاص للاتصال غير المدمر لأجزاء الدقة (مثل المكونات الإلكترونية) والأجزاء الهيكلية الصغيرة.

2. المعالجة بدون اتصال: لا مطلوب ضغط ميكانيكي ، وتجنب تشوه قطعة العمل أو تلف السطح ، مناسبة بشكل خاص للمواد المغناطيسية (مثل الأوراق الفولاذية الكهربائية) أو السيناريوهات ذات متطلبات النظافة العالية (مثل الأجهزة الطبية).

3. تطبيق المواد على نطاق واسع: يغطي المعادن مثل الفولاذ الكربوني وسبائك الألومنيوم وسبائك التيتانيوم ، ويمكن أيضا لحام المواد غير المعدنية مثل الكوارتز والسيراميك ، وتحقيق ارتباط قوة عالية للمواد المختلفة.

4. مرونة العملية: يدعم اللحام من خلال الزجاج أو وسائل الإعلام الشفافة (مثل معالجة المواد السامة للغاية في حاويات مغلقة) ، ويمكن إكمال اللحام في مواقف هندسية معقدة من خلال نقل الألياف البصرية.

 

ثانياً. تصنيف العمليات الرئيسية

وفقا لخصائص المواد والمتطلبات الهندسية ، يمكن تقسيم تكنولوجيا لحام الليزر إلى عمليتين أساسيتين:

1. الليزر لحام ذاتي

يستخدم الليزر عالي الطاقة لذوبان المعدن الأساسي مباشرة ، وتشكيل لحام بنسبة جانب كبيرة (تصل إلى 10: 1) وسطح ناعم ، وهو مناسب لحام عالية السرعة للألواح الرقيقة (مثل حالة البطارية لمركبات الطاقة الجديدة).

2. سلك الليزر - ملء لحام

عن طريق وضع سلك اللحام مسبقاً أو تغذيته بشكل متزامن لاستكمال حمام الذوبان ، يتم تحسين تشكيل اللحام والخصائص الميكانيكية ، والتي تستخدم أساساً لحام طبقات متعددة من الألواح السميكة أو اتصال مواد مختلفة (مثل مكونات محركات الطائرات).

 

ثالثاً - تطبيقات الصناعة والحالات النموذجية

1. تصنيع السيارات

تحت اتجاه تخفيف وزن جسم السيارة ، يتم استخدام اللحام بالليزر لربط المكونات الرئيسية مثل أبواب سبيكة الألومنيوم والهيكل الفولاذي عالي القوة. قوة اللحام أعلى بنسبة 15٪ - 20٪ من قوة المعدن الأساسي ، ولا يتطلب الطحن اللاحق.

2- الطيران والفضاء

لحام دقيق لمكونات درجات الحرارة العالية مثل شفرات محرك سبيكة التيتانيوم وغرف احتراق سبيكة قائمة على النيكل ، مع التحكم في المنطقة المتأثرة بالحرارة داخل 0.1 مم ، مما يحسن بشكل كبير من الموثوقية الهيكلية.

3. الإلكترونيات الاستهلاكية

لحام المكونات الصغيرة مثل الأطر الوسطى للهواتف المحمولة ووحدات الكاميرا ، بدقة ± 0.02 مم ، مما يضمن سد الهواء وأداء الدرع الكهرومغناطيسي.

4. المعدات الطبية

لحام معقم للزراعات مثل الأدوات الجراحية وأجهزة القلب ، باستخدام تأثير تنقية المسبح المنصهر للحد من الشوائب ، والتوافق الحيوي يلبي معيار ISO 10993.

 

رابعا - التطور التكنولوجي والاتجاهات المستقبلية

حاليا، تتطور تكنولوجيا لحام الليزر نحو الذكاء والتعقيد:

- نظام المراقبة الذكي: دمج أجهزة الاستشعار الضوئية وخوارزميات الذكاء الاصطناعي ، يمكنها الكشف عن معايير مثل شكل بركة الذوبان والرشاشات في الوقت الحقيقي ، وتعديل الطاقة والسرعة بشكل ديناميكي ، ومعدل الكشف عن العيوب يتجاوز 99٪.

- تطبيق الليزر الفائق السرعة: يقلل نشر الليزر بيكوثانية / فيموثانية من مدخلات الحرارة إلى 1/5 من العمليات التقليدية ، مما يتيح لحام دقيق للغاية لألواح أشباه الموصلات ومواد البوليمر.

- التعاون متعدد العمليات: يتم دمجه مع عمليات مثل الانحناء والختم لتشكيل خط إنتاج آلي بالكامل ، وزيادة الكفاءة الشاملة لجهاز واحد بأكثر من 40٪.

 

من خلال اختراق قيود كثافة الطاقة والقدرة على التكيف مع العملية باستمرار ، يعيد اللحام بالليزر تشكيل نموذج الإنتاج في مجال التصنيع الراقي وتوفير حلول اتصال أكثر كفاءة للصناعات الناشئة مثل الطاقة الجديدة وشبه الموصلات.