ماكينة اللحام بالليزر ونظام اللحام بالليزر: تقنية ربط فعالة وحلول لحام بالليزر للصناعة (لحام TIG)

شهدت تكنولوجيا الليزر تقدماً ملحوظاً في العقود الأخيرة، مما أتاح تطبيقات متعددة في مختلف الصناعات. وقد رسخت لحام الليزر، على وجه الخصوص، مكانتها كإحدى أكثر طرق الربط كفاءة ودقة. وتلعب آلات وأنظمة لحام الليزر دوراً محورياً في إنتاج السلع في قطاعات مثل السيارات، والفضاء، والإلكترونيات، والتكنولوجيا الطبية، وغيرها الكثير.

الأداء والتكنولوجيا

تستخدم آلات اللحام بالليزر أشعة ليزر عالية الطاقة لربط المعادن أو البلاستيك أو غيرها من المواد. تعتمد هذه العملية على التركيز الدقيق لضوء الليزر، الذي يُوجّه نحو الأجزاء المراد لحامها. ينتج عن ذلك كثافة طاقة عالية للغاية تعمل على صهر المادة وربطها.

تُقدّم أنظمة اللحام بالليزر الحديثة أنواعًا مختلفة من الليزر، بما في ذلك ليزر الألياف، وليزر ثاني أكسيد الكربون، وليزر الديود. ولكل نوع مزايا وعيوب خاصة يجب مراعاتها حسب التطبيق. على سبيل المثال، يُعرف ليزر الألياف بجودة شعاعه العالية وكفاءته في استهلاك الطاقة، بينما يوفر ليزر ثاني أكسيد الكربون عمق اختراق أكبر.

مزايا اللحام بالليزر

1. الدقة والجودة

تتيح آلات اللحام بالليزر إجراء لحامات دقيقة للغاية مع أدنى حد من التشوه أو التشويه في قطعة العمل. وينتج عن ذلك وصلات ملحومة عالية الجودة.

2. السرعة والكفاءة

تتميز عملية اللحام عادةً بسرعة أكبر مقارنةً بالطرق التقليدية. ويمكن لأنظمة الليزر الآلية تسريع عملية الإنتاج وزيادة الكفاءة.

3. تعدد الاستخدامات

يمكن للحام بالليزر أن يربط مجموعة واسعة من المواد، بما في ذلك المعادن المختلفة والبلاستيك وحتى المواد المختلطة.

4. الحد الأدنى من استهلاك المواد

نظراً لتركيز شعاع الليزر الشديد، يتم صهر كمية محدودة فقط من المواد، مما يقلل من استهلاك المواد.

5. خالٍ من الإضافات

بخلاف بعض عمليات اللحام التقليدية، لا يتطلب اللحام بالليزر عمومًا مواد حشو إضافية، مما يقلل التكاليف والمعالجة اللاحقة.

التطبيقات الصناعية

1. صناعة السيارات

تُستخدم آلات اللحام بالليزر في صناعة السيارات لإنتاج أجزاء الهيكل، وإطارات المقاعد، وأنظمة العادم، وغيرها. وتساهم اللحامات عالية الدقة في سلامة المركبات وإطالة عمرها.

2. الفضاء الجوي

في صناعة الطيران والفضاء، يُعد وزن المكونات عاملاً بالغ الأهمية. توفر آلات اللحام بالليزر وصلات خفيفة الوزن وقوية في الوقت نفسه للعناصر الهيكلية للطائرات والمركبات الفضائية.

3. صناعة الإلكترونيات

يتطلب تصغير المكونات الإلكترونية تقنيات ربط دقيقة وموثوقة. وتتيح أنظمة اللحام بالليزر إنتاج وصلات دقيقة للغاية في المكونات الإلكترونية.

4. التكنولوجيا الطبية

في مجال التكنولوجيا الطبية، تُستخدم آلات اللحام بالليزر لإنتاج الغرسات والأدوات والأجهزة الطبية حيث تكون النظافة والدقة في غاية الأهمية.

الأخبار والتطورات الحالية

1. التصنيع الإضافي (الطباعة ثلاثية الأبعاد) واللحام بالليزر

أدى دمج تقنيات اللحام بالليزر في عملية الطباعة ثلاثية الأبعاد إلى فتح آفاق جديدة، مما يتيح إنتاج مكونات معقدة ذات وصلات ملحومة عالية القوة.

2. الروبوتات التعاونية

الأتمتة والروبوتات: أدت التطورات في مجال الروبوتات إلى ظهور أنظمة لحام ليزرية تعاونية، حيث يمكن للروبوتات والعمال البشريين العمل معًا بأمان. تتيح هذه المرونة تصنيعًا أكثر كفاءة، وتجعل الأنظمة مناسبة للاستخدام في المؤسسات الصغيرة والمتوسطة.

3. ليزرات الألياف ذات الطاقة العالية

وقد أدى تطوير ليزرات الألياف ذات الطاقة العالية إلى زيادة سرعات اللحام بشكل أكبر ومكن من معالجة المواد الأكثر سمكًا.

4. مراقبة الجودة أثناء الإنتاج

غالبًا ما تكون أنظمة اللحام بالليزر الحديثة مزودة بضوابط جودة مدمجة تراقب اللحامات في الوقت الفعلي ويمكنها اكتشاف العيوب المحتملة، مما يزيد من جودة الإنتاج.

5. مواد مبتكرة

أتاحت التطورات في علوم وتكنولوجيا المواد تطوير مواد جديدة مُحسَّنة خصيصًا لعمليات ربط معينة. تتميز هذه المواد بقوة ومرونة ومقاومة محسّنة للعوامل البيئية.

6. البناء خفيف الوزن والبناء الهجين

تُعدّ الهياكل خفيفة الوزن ذات أهمية بالغة في العديد من الصناعات لتقليل وزن المنتجات وتحسين كفاءة الطاقة. وتوفر العمليات الهجينة، التي تجمع بين تقنيات الربط المختلفة، إمكانيات متنوعة لمفاهيم البناء خفيفة الوزن المبتكرة.

الآفاق

أحدثت آلات وأنظمة اللحام بالليزر ثورة في تكنولوجيا الربط، موفرةً مزايا عديدة من حيث الدقة والسرعة والتنوع والجودة. ومع استمرار البحث والابتكار، يُتوقع أن تتطور هذه التقنيات أكثر، لتشمل المزيد من الصناعات وتُحسّن التصنيع الصناعي.

تلعب تقنيات الربط دورًا محوريًا في الصناعات التحويلية الحديثة، ويُعدّ اللحام والقطع من أهم العمليات في هذا المجال. وتُعتبر دقة وجودة هذه التقنيات أساسية لإنتاج منتجات عالية الجودة في مختلف الصناعات، مثل صناعة السيارات، والطيران، وبناء السفن، والهندسة الميكانيكية، وغيرها الكثير. في هذا النص، سنتناول تقنيات اللحام والقطع بمزيد من التفصيل، مع تسليط الضوء على أهميتها وتطوراتها الحالية.

اللحام: إنشاء وصلات تدوم طويلاً

أهمية اللحام

اللحام عملية يتم فيها ربط قطعتين أو أكثر من المشغولات معًا بشكل دائم بواسطة خط لحام. وهو من أقدم تقنيات الربط، وقد تطور بشكل كبير عبر الزمن. يُستخدم اللحام في العديد من الصناعات لإنتاج هياكل ومكونات معقدة يجب أن تتحمل أحمالًا عالية.

عمليات اللحام وخصائصها

• اللحام بالقوس الكهربائي: يُعدّ اللحام بالقوس الكهربائي من أكثر عمليات اللحام استخدامًا. يتولد قوس كهربائي بين قطب كهربائي وقطعة العمل، مما يؤدي إلى انصهار المادة وتكوين وصلة. وهناك أنواع فرعية مختلفة، مثل لحام الغاز المعدني النشط (MAG) ولحام الغاز الخامل بالتنغستن (TIG).
• اللحام بالليزر: يُعرف اللحام بالليزر بدقته وجودته الاستثنائية. فهو يستخدم أشعة ليزر عالية الطاقة لربط المواد معًا. وتقلل منطقة التأثير الحراري الصغيرة من التشوه، مما يسمح باستخدامه على القطع الدقيقة.
• لحام شعاع الإلكترون: في لحام شعاع الإلكترون، يُوجَّه شعاع مركز من الإلكترونات نحو قطعة العمل، مما يؤدي إلى صهرها ولحامها. تُستخدم هذه العملية للمواد عالية الكثافة وفي بيئة مفرغة من الهواء.

القطع: تشكيل دقيق لتصنيع فعال

أهمية القطع

يُعدّ القطع خطوة أساسية في التصنيع، حيث يتم من خلالها تحويل المواد الخام إلى الشكل والحجم المطلوبين. وتُعتبر عمليات القطع الدقيقة ضرورية لإنتاج أجزاء ومكونات ذات دقة عالية.

تقنيات القطع وخصائصها

• القطع بشعاع الليزر: يُعرف القطع بشعاع الليزر بدقته العالية وسرعته الفائقة. حيث يُوجّه شعاع ليزر عالي الطاقة نحو المادة، مما يؤدي إلى انصهارها أو تبخيرها. وهذا يسمح بقطع المواد الرقيقة والسميكة بدقة متناهية.
• القطع بالبلازما: يُستخدم القطع بالبلازما بشكل أساسي لقطع المعادن. حيث يقوم تيار البلازما، الناتج عن الغاز المتأين، بصهر المادة، مما يُمكّن من قطع الصفائح السميكة.
• القطع بالماء: يستخدم القطع بالماء تيارًا دقيقًا من الماء ممزوجًا بجزيئات كاشطة لقطع المواد. تُعد هذه الطريقة مثالية للمواد اللينة أو تلك التي قد تتضرر بفعل درجات الحرارة العالية.

الأخبار والتطورات الحالية

الثورة الصناعية الرابعة والأتمتة

استفادت تكنولوجيا الربط من التطورات في مجال الأتمتة والصناعة 4.0. ويتم استخدام أنظمة اللحام والقطع القائمة على الروبوتات بشكل متزايد لزيادة الإنتاجية وجعل عمليات التصنيع أكثر كفاءة.

الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي

يُتيح دمج الذكاء الاصطناعي في أنظمة اللحام والقطع تحسين التحكم في العمليات واكتشاف الأخطاء. وتستطيع هذه التقنية ضبط المعايير تلقائيًا لتحقيق أفضل النتائج وتقليل الفاقد إلى أدنى حد.

ابتكارات المواد

أدت التطورات في علوم وتكنولوجيا المواد إلى تطوير مواد جديدة مُحسَّنة خصيصًا لعمليات اللحام والقطع. توفر هذه المواد قوةً مُحسَّنة، ومقاومةً للتآكل، وخصائص أخرى مهمة لتطبيقات مُحددة.

الأنظمة الهجينة

يُتيح الجمع بين تقنيات الربط والقطع المختلفة الاستفادة من مزايا عمليات متعددة وتلبية متطلبات محددة. وتُستخدم أنظمة اللحام والقطع الهجينة بشكل متزايد في الصناعة.

الركيزتان الأساسيتان لتقنية الربط

تُعدّ اللحام والقطع ركيزتين أساسيتين في تكنولوجيا الربط، وتلعبان دورًا محوريًا في الصناعة التحويلية الحديثة. وتُعتبر دقة وجودة هاتين العمليتين ضروريتين لإنتاج منتجات عالية الجودة. ومن المتوقع، من خلال البحث والابتكار المستمرين، تطوير تقنيات اللحام والقطع لتلبية الطلب المتزايد في الصناعة وفتح آفاق جديدة في مجال التصنيع.

تُعدّ تقنية الربط مجالًا هامًا في التصنيع، إذ تُعنى بربط قطع العمل لإنتاج منتجات نهائية. وتُستخدم طرقٌ متنوعة لربط قطع العمل بشكل دائم أو مؤقت، وذلك بحسب متطلبات التطبيق المحدد. وتُعدّ جودة وموثوقية تقنية الربط عنصرين حاسمين لأداء المنتج النهائي ووظائفه. في هذا النص، سنتناول أساسيات تقنية الربط ونقدم بعض الأمثلة على عمليات الربط المختلفة.

أنواع تقنيات الربط

تتنوع عمليات الربط التي يمكن اختيارها بناءً على المواد والتطبيقات والمتطلبات المحددة. فيما يلي بعض أكثر أنواع تقنيات الربط شيوعًا:

• اللحام: يُعدّ اللحام من أقدم عمليات الربط وأكثرها استخدامًا. ويشمل تقنيات متنوعة مثل اللحام بالقوس الكهربائي، واللحام بالليزر، واللحام بشعاع الإلكترون، وغيرها. في اللحام، يتم ربط قطع العمل معًا بشكل دائم بواسطة خط لحام، حيث ينصهر المعدن عند نقطة الالتقاء.
• اللحام: هو عملية يتم فيها وضع مادة اللحام على قطع العمل المراد وصلها. عند تسخينها، تنصهر مادة اللحام وتربط قطع العمل. على عكس اللحام التقليدي، لا يؤدي اللحام إلى صهر المادة الأساسية.
• اللصق: في عملية اللصق، يتم ربط قطع العمل معًا بواسطة طبقة من المادة اللاصقة. يُعد اللصق مناسبًا بشكل خاص للمواد التي يصعب لحامها أو الحساسة لدرجات الحرارة العالية.
• التثبيت بالمسامير: في عملية التثبيت بالمسامير، يتم إدخال المسامير أو الدبابيس عبر قطع العمل المراد وصلها، ثم يتم تشكيلها أو لحامها عند الأطراف. وهذا يُنشئ وصلة دائمة.
• الوصلات الميكانيكية: تشمل الوصلات الميكانيكية تقنيات مثل التثبيت بالمسامير، والتثبيت بالمشابك، والتركيب بالضغط. لا تتطلب هذه الطرق تغييرات دائمة في المادة، وتسمح بالتفكيك غير المتلف.

أمثلة على تطبيق تقنية الربط

• صناعة السيارات: تلعب تقنيات الربط دورًا محوريًا في تصنيع المركبات في صناعة السيارات. يُستخدم اللحام في تجميع هياكل السيارات، بينما يُستخدم الربط في زجاج المركبات أو مع المواد المركبة.
• صناعة الطيران والفضاء: في صناعة الطيران والفضاء، تُعدّ الوصلات عالية القوة والموثوقية ضرورية. ويُستخدم اللحام والربط هنا للأجزاء الهيكلية والمحركات ومكونات الطائرات.
• صناعة الإلكترونيات: تُستخدم عمليات اللحام في صناعة الإلكترونيات لتصنيع لوحات الدوائر المطبوعة والمكونات الإلكترونية. ويُستخدم الربط اللاصق في تجميع الشاشات وشاشات اللمس والهياكل.
• التكنولوجيا الطبية: في مجال التكنولوجيا الطبية، تُستخدم المواد اللاصقة وعمليات اللحام لتصنيع الأجهزة الطبية والغرسات والأطراف الاصطناعية. وتُعدّ الوصلات الدقيقة والموثوقة ذات أهمية قصوى في هذا المجال.
• بناء السفن: في بناء السفن، تُستخدم تقنيات اللحام لإنتاج هياكل السفن ومكوناتها، بينما تُستخدم البرشام تقليديًا لربط الصفائح والألواح.

 

ستعرض شركة ألفا ليزر، الرائدة في مجال حلول اللحام بالليزر، أحدث أنظمة اللحام بالليزر بقدرة 1200 واط في معرض اللحام والقطع في مدينة إيسن (11-15 سبتمبر 2023). صُمم هذا النظام خصيصًا للحام المكونات الكبيرة والدقيقة التي تصل فيها طرق اللحام التقليدية إلى حدودها القصوى. تُمكّن هذه الأنظمة عالية الأداء من إنجاز مهام اللحام التي كانت حكرًا على لحام TIG وMIG، ولكن مع الاستفادة من مزايا اللحام بالليزر.

مزايا نظام اللحام بالليزر ALPHA LASER بقوة 1200 واط

• بسبب انخفاض كمية الحرارة الداخلة إلى المادة، لم يعد التسخين المسبق ضرورياً، مما يوفر الوقت والتكاليف.
• الحد الأدنى من التشوه والتشقق، مما يجعل من الممكن لحام المعادن الحساسة والحرجة دون حدوث تشقق.
• اللحام المرن: تتيح هذه الأنظمة اللحام النبضي واللحام المستمر حسب التطبيق.

مجالات تطبيق أنظمة اللحام بالليزر بقدرة 1200 واط

تُعد أنظمة اللحام بالليزر القوية بقدرة 1200 واط مثالية لتطبيقات متنوعة، بما في ذلك:

• إصلاحات الأعمدة
• لحام التصليد السطحي باستخدام السلك والمسحوق
• إصلاحات الصب في محطات الطاقة الكهرومائية
• لحام المكونات الكبيرة والحساسة حيث يكون لحام TIG إشكاليًا
• تستطيع هذه الأنظمة صهر الأسلاك التي يبلغ قطرها 1.6 مم.

خيارات التوسع والأتمتة

توفر أنظمة ALPHA LASER 1200 W خيارات توسعة متعددة، مثل المحاور الدوارة، والمحاور الدوارة شديدة التحمل، والعدسات القابلة للإمالة والتدوير لتحديد موضع شعاع الليزر بسرعة. يتيح برنامج Mabotic مع مجموعة الماسح الضوئي مسح وبرمجة ولحام الأشكال الهندسية المعقدة للمكونات، مما يُمكّن من أتمتة مهام اللحام.

أنظمة مبتكرة

يمثل طرح أنظمة اللحام بالليزر عالية الأداء ALPHA LASER بقدرة 1200 واط خطوةً هامةً إلى الأمام في تكنولوجيا لحام المكونات الدقيقة. تُمكّن هذه الأنظمة المبتكرة من تنفيذ مهام اللحام الصعبة بدقة وكفاءة عاليتين، مع تجنب عيوب عمليات اللحام التقليدية.

للحصول على مزيد من المعلومات حول أنظمة اللحام بالليزر من ALPHA LASER وإمكانيات استخدامها، يرجى زيارة جناحنا رقم 5C10 أو موقعنا الإلكتروني www.alphalaser.eu

 

المصدر: بيان صحفي بتاريخ 31 يوليو 2023

لحام التنجستن بالغاز الخامل (TIG) هو عملية لحام بالقوس الكهربائي تستخدم قطبًا كهربائيًا من التنجستن غير قابل للاستهلاك لتكوين اللحام. يُصنف هذا النوع من اللحام ضمن عمليات اللحام المحمية بالغاز، حيث يُستخدم غاز خامل، عادةً الأرجون أو الهيليوم، أثناء عملية اللحام لحماية المعدن المنصهر من التفاعل مع الأكسجين والنيتروجين الموجودين في الهواء.

عملية اللحام بتقنية TIG

• التحضير: يتم أولاً تنظيف قطع العمل المراد لحامها وتحديد موضعها بدقة. ويتم تحديد موضع خط اللحام وموضع القطب الكهربائي بعناية.
• إعداد ماكينة اللحام: يتم إعداد ماكينة اللحام وفقًا للمتطلبات. ويتم ضبط تيار اللحام ومعدل تدفق الغاز والمعايير الأخرى.
• قطب التنجستن والغاز: يتم إدخال قطب التنجستن غير القابل للاستهلاك في مسدس اللحام. ويتم تزويد الغاز الخامل لحماية منطقة اللحام من الأكسدة والشوائب.
• عملية اللحام: يبدأ اللحام عملية اللحام بتقريب قطب التنجستن من قطعة العمل ثم إبعاده. يتشكل القوس الكهربائي وتنصهر المادة.
• مادة الحشو: في حال الحاجة إلى مادة لحام إضافية، تُضاف يدويًا إلى منطقة اللحام. ويمكن التحكم بدقة في إضافة مادة الحشو، وقد لا تكون ضرورية في بعض الحالات، وذلك بحسب مهمة اللحام.
• اللحام: يتم تكوين اللحام بواسطة قطب التنجستن وحوض اللحام. وتعتمد جودة اللحام على سرعة اللحام، وتيار اللحام، ودقة اللحام.

خصائص لحام TIG

• تتيح عملية اللحام بتقنية TIG الحصول على لحامات دقيقة ونظيفة للغاية.
• بما أن قطب التنجستن لا ينصهر، فإنه لا يندمج في اللحام ولا يساهم في مادة اللحام.
• يؤدي استخدام الغاز الخامل كدرع إلى إنشاء منطقة لحام نظيفة مع الحد الأدنى من خطر التلوث.
• يمكن استخدام هذه العملية على معادن مختلفة مثل الألومنيوم والفولاذ المقاوم للصدأ والنحاس والنيكل.
• نظراً لمتطلبات الدقة والتحكم، تتطلب عملية اللحام بتقنية TIG مستوى معيناً من الخبرة والمهارة من اللحام.

تطبيقات لحام TIG

تُستخدم لحام TIG في العديد من الصناعات، وخاصةً تلك التي تتطلب جودة لحام عالية. ومن أمثلة تطبيقاتها:

• تصنيع أجزاء الطائرات والمركبات الفضائية حيث تكون اللحامات عالية القوة والموثوقية مطلوبة.
• الصناعات الغذائية والصيدلانية، حيث تعتبر اللحامات النظيفة وغير الملوثة ضرورية للنظافة والسلامة.
• تصنيع خزانات وأنابيب من الفولاذ المقاوم للصدأ حيث تكون اللحامات الدقيقة والمحكمة مطلوبة.
• الأعمال المعدنية الفنية ومعالجة المعادن، حيث تكون اللحامات الدقيقة مطلوبة لأغراض جمالية وزخرفية.

الدقة والتنوع

تُعدّ لحام TIG عملية لحام شائعة الاستخدام نظرًا لدقتها وتعدد استخداماتها، وتُستخدم في العديد من التطبيقات الصعبة. فهي تُتيح الحصول على لحامات عالية الجودة ومتينة، ويُقدّرها اللحامون ذوو الخبرة في مختلف الصناعات.