تحليل أوضاع التشغيل والسيناريوهات المناسبة لجهاز لحام الليزر QCW

تمثل أجهزة لحام الليزر QCW (الموجة شبه المستمرة) فئة من معدات لحام الليزر تقع خصائص تشغيلها بين ليزرات الموجة المستمرة والليزرات النبضية التقليدية. ومن خلال الجمع بين قدرة ذروية عالية ومدد نبضية نسبيًا طويلة، توفر ليزرات QCW مزايا واضحة في لحام الصفائح الرقيقة ولحام الدقة والتطبيقات الحساسة لمدخلات الحرارة. يقدم هذا المقال تحليلاً منهجيًا لأوضاع تشغيل أجهزة لحام الليزر QCW والسيناريوهات التطبيقية النموذجية لها.

1. المبدأ الأساسي للعمل في ماكينات اللحام بالليزر QCW

تُشغل مصادر الليزر QCW بطريقة نبضية، ولكن كل نبضة تتميز بزمن أطول وتردد تكرار أعلى. ونتيجة لذلك، يُظهر خرج الليزر سلوكًا شبه مستمر مع الزمن. مقارنةً بالليزر النبضي القصير، توفر ليزرات QCW قدرة قصوى أعلى وطاقة أكثر تركيزًا. وبالمقارنة مع ليزرات الموجة المستمرة، فإنها تتيح تحكمًا أفضل في كمية الحرارة المُدخلة مع الحفاظ على كثافة طاقة لحظية عالية.

أثناء عملية اللحام، يتم نقل شعاع الليزر عبر ألياف بصرية ويتم تركيزه على سطح القطعة المراد لحامها. وتذوب المادة بسرعة كبيرة خلال زمن قصير لتكون بركة انصهار مستقرة. ويتم تنظيم كمية الحرارة المُدخلة من خلال فترات التوقف بين النبضات، مما يسمح بمنطقة مؤثرة حراريًا (HAZ) أصغر وتحسين تشكيل خط اللحام.

2. الوضعيات الرئيسية للعمل في ماكينات اللحام بالليزر QCW
2.1 وضعية اللحام النبضي الفردي

في وضع النبضة الواحدة، يُخرِج الليزر نبضات فردية بطاقة محددة مسبقًا، مما يجعله مناسبًا لتطبيقات اللحام النقطي واللحام الدقيق. ويمكن التحكم في الطاقة بدقة، مما يضمن حجمًا ثابتًا للنقطة الملحومة وقابلية تكرار عالية. هذا الوضع مثالي للتطبيقات التي تتطلب دقة صارمة.

الخصائص:

إدخال حرارة خاضع للتحكم

اتساق عالٍ لنقاط اللحام

تشوه محدود جدًا في المادة

2.2 وضع اللحام المتداخل متعدد النبضات

في وضع متعدد النبضات، يُخرِج الليزر سلسلة من النبضات بشكل مستمر. ويتم تحقيق تمديد شرائح اللحام من خلال تداخل النبضات، مشكّلةً خيط لحام مستمر. ويوازن هذا الوضع بين كفاءة اللحام والتحكم الحراري، وهو مناسب للشرائح القصيرة إلى المتوسطة الطول.

الخصائص:

استمرارية جيدة للحام

سلوك مستقر لبركة الانصهار

مناسب للحام الصفيح الرقيق بالتدبيس

2.3 وضع اللحام شبه المستمر

في الوضع شبه المستمر، يتم تطبيق ترددات نبضية أعلى وعرض نبض ممتد، مما يؤدي إلى إخراج ليزري يشبه بشكل كبير التشغيل المستمر على نطاق كلي. ويحافظ هذا الوضع على قدرة ذروية عالية مع تقليل دخل الحرارة المستمر، ما يجعله مناسبًا للتطبيقات ذات المتطلبات الصارمة بشأن مناطق التأثير الحراري.

الخصائص:

قوة ذروة عالية

منطقة تأثير الحرارة المخفضة

تكوين متساوٍ لسِلْك اللحام

3. سيناريوهات التطبيق النموذجية لأجهزة لحام الليزر شبه المستمرة (QCW)
3.1 لحام الصفائح المعدنية الرقيقة

تُعد أجهزة لحام الليزر شبه المستمرة (QCW) مناسبة بشكل خاص للحام المواد الرقيقة مثل الفولاذ المقاوم للصدأ، والفولاذ الكربوني، والفولاذ المجلفن، وسبائك الألومنيوم. وتتيح القوة اللحظية العالية اختراق المادة بسرعة، في حين يساعد التحكم في دخل الحرارة على منع عيوب مثل الاختراق الكامل أو الانهيار المفرط.

3.2 لحام المكونات الدقيقة

في التطبيقات التي تتضمن مكونات إلكترونية، وأجهزة استشعار، وأجهزة طبية، وأجزاء ميكانيكية دقيقة، تُمكّن أشعة الليزر QCW من اللحام الموضعي مع تأثير حراري ضئيل، مما يقلل من خطر الضرر الحراري للعناصر الحساسة المحيطة.

3.3 تطبيقات اللحام بالليزر اليدوي

تُستخدم ماكينات لحام الليزر QCW على نطاق واسع في أنظمة اللحام اليدوية. وتُعدّ طاقتها المستقرة واستهلاكها المنخفض نسبيًا للطاقة الكلية مناسبة للوصلات القصيرة واللحام المتقطع والعمليات الميدانية، مما يحسّن سهولة الاستخدام والمرونة للمشغل.

3.4 تطبيقات اللحام الحساسة للتشوه الحراري

بالنسبة للأجزاء التي تتطلب تسطيحًا دقيقًا أو المواد العرضة للتشوه—مثل الهياكل الرقيقة والتجميعات المعدنية الصغيرة—تساعد قدرة تنويع النبضات في أشعة الليزر QCW على التحكم بسلوك تبريد بركة الانصهار وتقليل تركيز الإجهاد الناتج عن اللحام.

4. ملخص لمزايا التطبيق لماكينات لحام الليزر QCW

خصائص الإخراج بين الليزر المستمر والليزر النبضي، مما يوفر قدرة تكيف قوية مع العمليات

قدرة ذروية عالية للاشتعال السريع وتكوين بركة صهارة مستقرة

إدخال حراري قابل للتعديل مع منطقة مؤثرة حرارياً صغيرة

مناسب بشكل خاص لتطبيقات اللحام الرقيقة والدقيقة ولل handheld (اليدوي)

من خلال توفير أوضاع عمل مرنة، تحقق أجهزة لحام الليزر QCW توازناً فعالاً بين كفاءة اللحام وجودة العقد. في لحام الصفائح الرقيقة، ولحام الدقة، وفي التطبيقات التي تتطلب تحكماً دقيقاً بالحرارة، تُظهر أجهزة لحام الليزر QCW قدرة تكيف ممتازة مع العمليات. ويُعد الاختيار السليم لنمط التشغيل والمطابقة المُحسّنة للمعاملات أمراً أساسياً لتحقيق المزايا الأداءية الكاملة.