ריתוך לייזר

הריתוך בלייזר↗ עובד לגמרי אחרת מכל שיטות הקשת: כאן לא ממיס קשת חשמלית↗, אלא קרן לייזר ממוקדת. הקרן מרכזת את האנרגיה שלה בנקודה בגודל שברירי מילימטר — צפיפות האנרגיה כל כך גבוהה שהמתכת שם מתאדה ברגע ונוצר „תעלת אדים" (Keyhole). הלייזר „נועץ" דרך החומר, ומאחורי המוקד התכה נסגרת שוב לתפר.

התוצאה היא ההפך הגמור מריתוך אלקטרודה:

• תפרים צרים ועמוקים במיוחד: היחס בין עומק לרוחב יכול להיות 10:1 ואף יותר.

• אזור מושפע חום מינימלי אזור מושפע חום↗: החום מתרכז בנקודה, שאר החלק נשאר קר — כמעט ללא עיוות, כמעט ללא שינוי מבנה.

• מהירות שיא: פחים דקים מרותכים בשברירי שנייה.

בנוסף: ללא מגע. הלייזר לא צריך אלקטרודה, לא מגע תיל, לא מבער על חלק העבודה. זה מאפשר ריתוך↗ במקומות שקשה להגיע אליהם ואוטומציה מושלמת עם רובוטים.

אילו לייזרים יש?

מבדילים ביניהם לפי התווך שמייצר את האור:

• לייזר CO₂ (10.6 מיקרומטר): הקלאסי לפחי פלדה עבים. עבד שנים כתקן, היום בריתוך כמעט הוחלף לחלוטין.

• לייזר סיב (כ-1.06 מיקרומטר): התקן המודרני. קומפקטי, יעילות שיא, אפשר להוביל את האור דרך סיב זכוכית. אידיאלי לרובוטים ולתפרים עדינים.

• לייזר דיסק (כ-1.03 מיקרומטר): הספק גבוה מאוד עם איכות קרן מצוינת — לפחים עבים ומהירויות גבוהות.

• לייזר דיודה: ישירות ממוליכים למחצה, קרן רכה יותר — יותר להלחמה קשה ולריתוך ציפוי.

בעבר היה גם לייזר מוצק Nd:YAG (1.06 מיקרומטר) כפתרון גישור; היום שולטים לייזרי סיב ודיסק.

למה ואט ולא אמפר?

כי אלה שני גדלים פיזיקליים שונים. בקשת חשמלית↗ ההספק הוא זרם כפול מתח — ומכיוון שמתח הקשת כמעט קבוע (20–40 V), הזרם באמפר שולט ישירות בחום. בלייזר הקרן מספקת אור (פוטונים), לא זרם חשמלי — הגודל הרלוונטי והמדיד ישירות הוא הספק אופטי = אנרגיה לשנייה = ואט. פשוט אין „זרם" בקרן. המכונה אמנם צורכת הספק חשמלי מהשקע (גם בוואט), אבל ממירה אותו ביעילות של 30–50 % לאור לייזר. לכן מסווגים לייזרים לפי הספק המוצא האופטי בוואט — אופייני 0.5–20 kW, לפי עובי הפח.

איזה גז משתמשים?

לגז התהליך/גז מגן↗ יש שני תפקידים בלייזר: הוא מגן על האמבט מחמצון וגם שולט בענן הפלזמה מעל התפר שמחליש את הקרן:

• הליום: מדכא את הפלזמה הכי טוב — לריתוכים עמוקים, במיוחד בלייזרי CO₂.

• ארגון: תקן ללייזרי סיב ודיסק על פלדה ופלדת אל-חלד.

• חנקן: לפלדת אל-חלד (מייצב את המבנה), אבל עם סיכון לנקבוביות.

• פחים מגולוונים: תערובות גז מיוחדות, כי האבץ המתאדה יכול לקרוע את התפר.

שתי השיטות הבסיסיות:

• ריתוך הולכת חום: בהספק נמוך הקרן ממיסה רק את פני השטח — תפרים רחבים, שטוחים וחלקים, בדומה להלחמה.

• ריתוך עמוק (Keyhole): בהספק גבוה הקרן חודרת דרך החומר — תפרים עמוקים וצרים לחיבורים מבניים.

היישומים הם תחום הדיוק והייצור הסדרתי: תעשיית הרכב (חלקי מרכב, תיבות הילוכים), תאי סוללה, מארזי אלקטרוניקה, חלקים רפואיים וכל מקום שעיוות יהיה בעיה.

המחיר: המכונות יקרות, הכנת התפר חייבת להיות מדויקת (מרווח כמעט אפס), והבטיחות דורשת סיווג לייזר 4 עם תאים סגורים. לייצור בודד בסדנה לייזר הוא לעתים רחוקות הבחירה הראשונה — שם שולט ריתוך↗ MAG או TIG.