تطبيق اللحام بالليزر على الفولاذ المقاوم للصدأ 1

لماذا يتم لحام الفولاذ المقاوم للصدأ بالليزر؟

يوفر لحام الليزر عدة مزايا تجعله من أكثر الطرق فعاليةً لتوصيل الفولاذ المقاوم للصدأ. إن الجمع الفريد بين السرعة والدقة والتأثير الحراري الحد الأدنى يُنتج نتائج يصعب تحقيقها باستخدام طرق اللحام التقليدية.

تشويه منخفض وتلوين حراري ضئيل: الفولاذ المقاوم للصدأ حساس للحرارة، ويمكن أن يؤدي إدخال حرارة مفرطة إلى حدوث تشويه أو إجهاد متبقٍ أو تغير غير مرغوب في اللون. إن مصدر الحرارة المركّز في لحام الليزر يُنتج منطقة متضررة حرارياً (HAZ) ضيقة، مما يقلل التشويه بشكل كبير. كما أن الملف الحراري المنضبط يحد من تلون الحرارة، ويحافظ على مقاومة المعدن للتآكل، ويقلل من التنظيف بعد اللحام أو يلغي الحاجة إليه تماماً.

السرعة العالية والتوافق مع الأتمتة: يمكن تنفيذ اللحام بالليزر بسرعات انتقال عالية، مما يجعله مناسبًا للإنتاج بكميات كبيرة. يمكن دمج هذه العملية بسهولة في خطوط الإنتاج الآلية، حيث تؤدي الأنظمة الروبوتية اللحام بشكل متسق دون إرهاق المشغل، مما يحسن من الإنتاجية مع الحفاظ على الجودة.

دقة ممتازة: يمكن تركيز شعاع الليزر على بقعة صغيرة جدًا، مما يسمح بوضع اللحام بدقة. هذا ضروري عند العمل مع أقسام رقيقة من الفولاذ المقاوم للصدأ أو التصاميم المعقدة أو الأجزاء التي تكون فيها هامش الخطأ ضئيلاً للغاية.

إمكانية الوصول واللحام من جانب واحد فقط: على عكس بعض طرق اللحام التقليدية، غالبًا ما يتطلب اللحام بالليزر الوصول من جانب واحد فقط من الوصلة. وهذا يجعله مفيدًا في التجميع المعقد أو في المناطق التي يصعب الوصول إليها.

عملية نظيفة: اللحام بالليزر هو عملية غير ملامسة تنتج تناثرًا ودخانًا أو تلوثًا ضئيلاً للغاية. لا يُحسّن هذا من السلامة والنظافة في مكان العمل فحسب، بل يقلل أيضًا من الحاجة إلى عمليات إنهاء مكثفة بعد اللحام.

يجمع لحام الليزر للصلب المقاوم للصدأ بين السرعة والدقة وإدخال حرارة ضئيل، مما ينتج عنه لحامات قوية ونظيفة بصريًا مع تقليل الحاجة لإعادة العمل. تجعله توافقه مع الأتمتة وإمكانية الوصول من جانب واحد الاختيار الأمثل لكل من الإنتاج الكمي والتطبيقات المتخصصة، حيث يوفر مزايا طويلة الأمد من حيث الجودة والكفاءة.

عائلات الصلب المقاوم للصدأ وما تعنيه بالنسبة للحام

يتم تصنيف الصلب المقاوم للصدأ إلى عائلات بناءً على تركيبه البلوري وتركيبه الكيميائي. تؤثر هذه الاختلافات بشكل مباشر على قابلية اللحام والاستجابة للحرارة والخصائص الميكانيكية النهائية. في لحام الليزر، فإن فهم هذه الخصائص أمر بالغ الأهمية لتجنب العيوب مثل التشقق والتشويه وفقدان مقاومة التآكل أو عدم التوازن الطوري.

أوستينيتيك

التركيب والبنية: بنية مكعبية متمركزة على الوجه (FCC)، تحتوي عادةً على 16–26% كروم و6–12% نيكل. تشمل الدرجات: 304، 316، و310.

قابلية اللحام: قابلية لحام و ductility ممتازة، ولكن التمدد الحراري العالي يمكن أن يسبب تشويهًا. التوصيل الحراري المنخفض يمكن أيضًا أن يؤدي إلى ارتفاع حرارة محلي إذا لم تُضبط المعايير.

نقاط الانتباه في لحام الليزر: الحفاظ على منخفضة على الحرارة لإقليل التواء. استخدام خلطات غاز الحماية (مثل الأرجون والهيليوم) لتحسين الاختراق وتقليل الأكسدة. تجنب التحسس من خلال التحكم في درجة حرارة ما بين المرور وسرعة التبريد.

التطبيقات: معدات معالجة الأغذية، خزانات كيميائية، طلاءات معمارية.

فيريتكي

التركيب والبنية: بنية مكعبية متمركزة على الجسم (BCC) تحتوي على 10.5–30% كروم، ونيكل قليل جدًا أو منعدم. الدرجات الشائعة: 409، 430.

قابلية اللحام: قابلية لحام معتدلة - ميل إلى نمو الحبوب والهشاشة في منطقة الحرارة المتضررة (HAZ). التمدد الحراري المنخفض يعني تشويهًا أقل مقارنة بالدرجات الأوستنيتية.

ملاحظات اللحام بالليزر: الحفاظ على إدخال حرارة منخفضة وتبريد سريع لتجنب التكوين الخشن للحبيبات. عادة لا تلزم معادن الإضافة ولكن يمكن استخدامها لتحسين المطيلوية في الأقسام السميكة.

التطبيقات: أنظمة العادم في السيارات، والأجهزة الصناعية، وتجهيزات الزينة.

مارتينسيتيك

التركيب والتركيب الكيميائي: هيكل مكعب مركزي (BCC)/رباعي الأوجه مع نسبة كروم تتراوح بين 11.5 إلى 18% ومحتوى كربون مرتفع. الدرجات الشائعة: 410، 420، 440C.

قابلية اللحام: يصعب اللحام أكثر بسبب الصلابة والهشاشة. خطر كبير لتشقق بارد في منطقة التأثير الحراري (HAZ).

ملاحظات اللحام بالليزر: تسخين مسبق إلى 150 –300℃ للتقليل من تدرجات الصلادة. استخدام التلدين بعد اللحام لاستعادة المطيلوية. يمكن أن تساعد مواد الإضافة ذات المحتوى المنخفض من الكربون في تقليل حساسية التشقق.

التطبيقات: شفرات التوربينات، والسكاكين، والأدوات الجراحية.

التصلب بالترسيب (PH)

التركيب والتركيب الكيميائي: تركيب مارتينزيتي أو شبه أوستنيتي مع عناصر سبيكة إضافية (مثلاً: النحاس، والألمنيوم، والنيوبيوم، والتيتانيوم) التي تسمح بالتصلب بالعمران. مثال: 17-4PH.

قابلية اللحام: قابلية لحام جيدة، ولكن تعتمد الخواص الميكانيكية بشكل كبير على المعالجة الحرارية.

ملاحظات اللحام بالليزر: قم باللحام في حالة المعالجة المحلولية، ثم قم بإجراء التصلب بعد اللحام لاستعادة القوة. تجنب إدخال حرارة مفرطة لمنع الشيخوخة المفرطة أو التشويه.

التطبيقات: أجزاء الطائرات، ومحوريات عالية القوة، ومعدات صناعة النفط والغاز.

الدوبلكس والسوبر دوبلكس

التركيب والتركيب الكيميائي: طوران أوستنيتي وفيرتيكي بنسبة تقريبية 50/50، مع نسبة عالية من الكروم (19–32%) والموليبدينوم والنتروجين لزيادة مقاومة التآكل. الدرجات الشائعة: 2205، 2507.

قابلية اللحام: قابلية لحام جيدة ولكنها حساسة لاختلال التوازن بين الطورين - يمكن أن تؤدي الحرارة الزائدة إلى هيمنة الطور الفيرتيكي أو الطور سيغما، مما يقلل من مقاومة التآكل وصلابة المعدن.

ملاحظات اللحام بالليزر: استخدم كمية حرارة معتدلة ومسيطر عليها مع الحفاظ على درجة حرارة ما بين المرور أقل من ~150 ℃. نقاء غاز الحماية مهم للغاية لتجنب فقدان النيتروجين.

التطبيقات: المنصات البحرية، ومحطات تحلية المياه، ومعدات معالجة المواد الكيميائية.

تستجيب كل عائلة من الفولاذ المقاوم للصدأ بشكل مختلف للحرارة المركزة الناتجة عن اللحام بالليزر. تكون الأوستنيتي سهلة اللحام ولكنها تتشوه بسهولة، والفيريتية مستقرة ولكنها معرّضة للكبر الحبيبي، وتحتاج المارتينيتية إلى التسخين المسبق والتسوية، وتحتاج درجات PH إلى التعتيق بعد اللحام، وتتطلب الأنواع المزدوجة تحكمًا صارمًا في الطور. يؤدي اختيار معلمات الليزر الصحيحة والمعادن المالئة وعلاجات ما بعد اللحام بناءً على العائلة المحددة إلى ضمان لحامات تحافظ على القوة والمقاومة للتآكل.