لحام الليزر

لحام الليزر اللحام بشعاع الليزر↗ يعمل بشكل مختلف تماماً عن كل طرق القوس الكهربائي: هنا لا ينصهر القوس الكهربائي↗، بل شعاع ليزر مركّز. الشعاع يركّز طاقته على نقطة بأجزاء من المليمتر — كثافة الطاقة عالية لدرجة أن المعدن يتبخر فوراً وتتشكل «قناة بخار» (Keyhole). الليزر «يخترق» المادة، وخلف البؤرة يلتحم المصهور مجدداً ليشكّل الدرزة.

النتيجة هي العكس تماماً لحام القوس اليدوي (SMAW):

• درزات ضيقة جداً وعميقة: نسبة العمق إلى العرض قد تبلغ 10:1 وأكثر.

• المنطقة المتأثرة حرارياً منطقة التأثر الحراري↗ ضئيلة: الحرارة تتركز في النقطة، وباقي القطعة يبقى بارداً — تشوّه ضئيل، تغيّر بنية ضئيل.

• أعلى سرعة: الصفائح الرقيقة تُلحم في أجزاء من الثانية.

يُضاف إلى ذلك: بدون تلامس. الليزر لا يحتاج قطباً، ولا تلامس سلك، ولا شعلة على القطعة. هذا يسمح بـاللحام↗ في أماكن يصعب الوصول إليها وبأتمتة مثالية بالروبوتات.

ما أنواع الليزر الموجودة؟

تُميَّز حسب الوسط الذي يولّد الضوء:

• ليزر CO₂ (10,6 µm): الكلاسيكي للصفائح الفولاذية السميكة. كان المعيار لفترة طويلة، لكنه اليوم متراجع إلى حد كبير في تقنية اللحام.

• ليزر الألياف (حوالي 1,06 µm): المعيار الحديث. مدمج، بأعلى كفاءة، ويمكن توجيه الضوء عبر الألياف الزجاجية. مثالي للروبوتات والدرزات الدقيقة.

• ليزر القرص (حوالي 1,03 µm): قدرة عالية جداً بجودة شعاع ممتازة — للصفائح السميكة والسرعات العالية.

• ليزر الدايود: مباشرة من أشباه الموصلات، شعاع أكثر ليونة — أقرب للحام النحاسي واللحام بالترصيف.

سابقاً كان هناك أيضاً ليزر Nd:YAG الصلب (1,06 µm) كحل انتقالي؛ أما اليوم فليزر الألياف والقرص هما المسيطران.

لماذا الواط وليس الأمبير؟

لأنهما كميتان فيزيائيتان مختلفتان. في القوس الكهربائي↗ القدرة هي التيار مضروباً في الجهد — ولأن جهد القوس شبه ثابت (20–40 V)، فإن التيار بالأمبير يتحكم مباشرة بالحرارة. أما في الليزر فالشعاع يوفّر ضوءاً (فوتونات)، لا تياراً كهربائياً — والكمية المعنية القابلة للقياس مباشرة هي القدرة البصرية = طاقة لكل ثانية = واط. ببساطة لا يوجد «تيار» في الشعاع. الجهاز يسحب قدرة كهربائية من المقبس (أيضاً بالواط)، لكنه يحوّلها بكفاءة 30–50 % إلى ضوء ليزر. لذلك تُصنَّف أجهزة الليزر حسب قدرتها البصرية الخارجة بالواط — عادة 0,5–20 kW، حسب سماكة الصفيحة.

أي غاز يُستخدم؟

غاز العملية/غاز الحماية↗ له مهمتان في الليزر: يحمي البركة من الأكسدة و يتحكم بسحابة البلازما فوق الدرزة التي تُضعف الشعاع:

• الهيليوم: يكبح البلازما بأفضل شكل — للحام العميق، خاصة مع ليزر CO₂.

• الأرجون: المعيار لليزر الألياف والقرص على الفولاذ والفولاذ المقاوم للصدأ.

• النيتروجين: للفولاذ المقاوم للصدأ (يثبّت البنية)، لكن مع خطر المسامية.

• الصفائح المجلفنة: خلائط غازية خاصة، لأن الزنك المتبخر قد يمزّق الدرزة.

الطريقتان الأساسيتان:

• اللحام بالتوصيل الحراري: عند قدرة منخفضة يصهر الشعاع السطح فقط — درزات عريضة ومسطحة وناعمة، شبيهة باللحام النحاسي.

• اللحام العميق (Keyhole): عند قدرة عالية يخترق الشعاع المادة — درزات عميقة وضيقة للوصلات الإنشائية.

التطبيقات هي مجال الدقة والإنتاج التسلسلي: صناعة السيارات (أجزاء الهيكل، علب التروس)، خلايا البطاريات، أغلفة الإلكترونيات، الأجزاء الطبية، وكل ما يكون فيه التشوّه مشكلة.

الثمن: الأجهزة غالية، وتحضير الدرزة يجب أن يكون دقيقاً (الفجوة قريبة من الصفر)، والسلامة تتطلب صنف ليزر 4 مع كبائن مغلقة. للإنتاج الفردي في الورشة، الليزر نادراً ما يكون الخيار الأول — هناك يحكم لحام MAG أو TIG اللحام↗.