اللحام بالليزر عبر النفاذ

اللحام بالليزر عبر النفاذ

أبرز النقاط

• أحد الجزأين ينفذ الشعاع والآخر يمتصه. يمر الشعاع عبر المكوّن العلوي ويودع طاقته عند السطح البيني.
• تتولد الحرارة حيث تلزم فقط، فلا تضيف العملية اهتزازاً ولا جسيمات.
• يحدد التركيب الملاصق جودة اللحام متى كان الامتصاص كافياً، فلا يمكن سد الفجوة بزيادة القدرة.
• أسود الكربون هو الماص التقليدي، ولهذا كثير من التجميعات الملحومة بالليزر داكنة.

اللحام بالليزر عبر النفاذ

اللحام بالليزر عبر النفاذ عملية ربط ينفذ فيها شعاع بالأشعة تحت الحمراء القريبة عبر مكوّن علوي شفاف للشعاع ويُمتص عند سطح مكوّن سفلي، فتتولد الحرارة تحديداً عند السطح البيني للوصلة فينصهر الوجهان ويندمجان تحت ضغط التثبيت. وهو تشكيل اللحام بالليزر السائد للدائن الحرارية، والسبب في أن التقنية قابلة للتطبيق أصلاً على مواد كانت ستتضرر من التسخين السطحي.

قيمة هذا الترتيب أن الطاقة تُودَع داخل التجميعة لا على خارجها. فلا يُسخَّن شيء على السطح المرئي بصورة ملموسة، فتبقى الأوجه الجمالية سليمة، ولا تُطبَّق أي طاقة ميكانيكية على التجميعة، ولهذا تناسب الطريقة الأغلفة التي تحتوي إلكترونيات أو مستشعرات أو مسارات سوائل قد يزعجها اللحام بالموجات فوق الصوتية أو الاهتزاز.

ما الذي يجب أن يؤديه كل نصف من الوصلة

ينبغي عادةً أن يكون الجزءان من البوليمر نفسه، أو من بوليمرات ثبت توافقها. فالمواد المختلفة ذات درجات الانصهار واللزوجة المتباينة نادراً ما تنتج لحاماً سليماً مهما كان الترتيب البصري.

تصميم الوصلة والتركيب الملاصق

متى كان الامتصاص كافياً، تصبح جودة اللحام مسألة ميكانيكية. وهنا ينجح معظم البرامج أو يفشل فعلاً:

• التلامس الوثيق إلزامي. فالمصهور يجب أن يعبر السطح البيني، والفجوة لا تترك له ما يعبر إليه. وإضافة الطاقة عبر فجوة تحرق المادة بدل أن تلحمها.
• تفاوت الفجوة أضيق منه في اللحام بالموجات فوق الصوتية أو بالاهتزاز. ويجب ضبط التواء القطعة وتفاوت التقولب عند الوصلة تحديداً، لا عند أبعاد القطعة الإجمالية فحسب.
• صمموا وصلة تحدد الموضع. فالتدرج أو اللسان والمجرى أو وصلة القص تحدد موضع الجزأين وتركّز المصهور حيث يلزم، بدل الاعتماد على التقاء وجوه مسطحة بصورة مثالية.
• يجب أن يكون التثبيت منتظماً على امتداد مسار اللحام. فالضغط غير المتساوي ينتج لحاماً قوياً في بعض المواضع وغائباً في أخرى.
• أداة التثبيت تقع في مسار الشعاع. ويجب إبقاء ألواح الضغط الزجاجية أو الأكريليكية نظيفة وغير مخدوشة، لأن حالتها تغيّر الطاقة الواصلة مباشرة.
• أبقوا مسار اللحام بعيداً عن البوابات وخطوط اللحام المقولبة في الجزء الشفاف للشعاع، فهي تشتت الشعاع موضعياً وتنتج نقطة ضعف متكررة.

استراتيجيات اللحام

تشخيص عيوب اللحام

مصطلحات ومراجع ذات صلة

• لحام البلاستيك بالليزر
• إضافات الليزر ثنائية الغرض
• اللحام بالليزر للبلاستيك
• اختيار أسود الكربون للحام عبر النفاذ

التطبيق في الإنتاج

تقدم The Sabreen Group دعماً هندسياً مستقلاً في تطوير اللحام عبر النفاذ ومطابقة المواد وتأهيل الوصلات. وإذا كنتم تحددون عملية، أو تؤهلون مادة، أو تعالجون مشكلة إنتاجية، فبإمكان فريق الخدمات الهندسية لدينا مساعدتكم. اتصلوا بنا لمناقشة تطبيقكم.

الأسئلة الشائعة

لماذا يجب أن ينفذ أحد الجزأين الشعاع ويمتصه الآخر؟

لتتولد الحرارة عند السطح البيني للوصلة لا على خارج التجميعة. فالشعاع يمر عبر المكوّن العلوي دون أن يودع طاقة ملموسة، ويُمتص عند سطح المكوّن السفلي، وتصهر الحرارة الناتجة الوجهين معاً تحت ضغط التثبيت. وهذا ما يتيح للأسطح الجمالية والمكونات الداخلية أن تصمد أمام عملية تُجرى على بعد بضعة مليمترات.

هل ينفذ الشعاع جيداً عبر الجزء الشفاف بالضرورة؟

لا، وهذا الافتراض يتسبب في كثير من هدر التطوير. فالوضوح المرئي والنفاذية للأشعة تحت الحمراء القريبة خاصيتان مختلفتان: فقد تبدو القطعة صافية كالماء وتُضعف الشعاع عند 1064 nm، والبوليمر شبه البلوري يشتت الشعاع عبر مناطقه البلورية مهما بدا. قيسوا النفاذية عند الطول الموجي العامل بدل الحكم بالعين.

لماذا يكون اللحام ضعيفاً رغم صحة تحميل الماص؟

في العادة بسبب التركيب الملاصق. فيجب أن يكون الوجهان في تلامس وثيق تحت ضغط التثبيت لأن المصهور يجب أن يعبر السطح البيني؛ وحيث توجد فجوة، تحرق الطاقة الزائدة المادة بدل أن تسدها. ويتسامح اللحام بالليزر مع الفجوات أقل من اللحام بالموجات فوق الصوتية أو الاهتزاز، لذا يجب ضبط تفاوت الوصلة والتواء القطعة تحديداً عند اللحام.

هل يجب أن تكون التجميعة الملحومة بالليزر سوداء؟

لم يعد الأمر كذلك. فأسود الكربون هو الماص التقليدي وما زال الأرخص، ولهذا كثير من التجميعات الملحومة بالليزر داكنة، لكن الإضافات ثنائية الغرض والماصة للأشعة تحت الحمراء القريبة توفر الآن امتصاصاً دون أن تكون سوداء بصرياً. وهذا يتيح تجميعات ملحومة فاتحة أو ملونة، وفي بعض الأنظمة شبه شفافة، بتكلفة إضافات أعلى.

أي استراتيجية لحام تُختار؟

يناسب لحام المحيط المسارات الكبيرة أو المعقدة بتكلفة أدوات معتدلة؛ ويصهر المسح شبه المتزامن الوصلة بأكملها معاً، مما يسمح بانهيار الوصلة ويتسامح مع الفجوات الطفيفة أكثر، وهو الخيار المعتاد لموانع التسرب المحكمة؛ ويعطي اللحام المتزامن أقصر دورة للأحجام الكبيرة ذات الهندسة الثابتة بأعلى تكلفة أدوات. وعادةً يحسم القرار تفاوت الفجوة والحجم.

---