في أي المجالات تُستخدم آلة القطع بالليزر الليفي؟

يُعد اللحام بالليزر عملية تصنيع متطورة تُستخدم في صناعات عديدة، منها صناعة السيارات، والصناعات الطبية، والفضاء، والإلكترونيات، والمجوهرات، وتصنيع الأدوات والقوالب. تستخدم عملية اللحام بالليزر شعاع ليزر شديد الكثافة لتسخين منطقة التماس، مما يؤدي إلى انصهار المادتين. وتتمثل الميزة الرئيسية لللحام بالليزر مقارنةً بالتقنيات التقليدية في أنه أقل حرارة، مما يؤدي إلى تقليل الإجهادات الداخلية في منطقة التماس. وتحقق هذه العملية رابطة قوية في التطبيقات التي لا يتجاوز عمق اللحام فيها 1 مم.

1. صناعة السيارات

تشمل صناعة السيارات مجموعة واسعة من المؤسسات والأنشطة المتعلقة بتصنيع المركبات، بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر التصميم والتطوير والتصنيع والإنتاج والصيانة. وقد ازداد دور اللحام بالليزر في صناعة السيارات بشكل ملحوظ خلال السنوات القليلة الماضية، ويرجع ذلك إلى حد كبير إلى كفاءة الإنتاج والجودة والفعالية من حيث التكلفة. وتعد مكونات السيارات مثل: الملفات اللولبية، وأجزاء المحرك، ووحدات تكييف الهواء، والمولدات، وحاقنات الوقود، والمرشحات، مجرد أمثلة قليلة على أنواع الأجزاء التي يساعد الليزر في إنتاجها. تُستخدم حاليًا عدة أنواع مختلفة من اللحام بالليزر في تطبيقات صناعة السيارات، مثل: ليزر الصمام الثنائي المباشر الأزرق، وليزر الألياف، وليزر القرص النبضي، وليزر الإيتريوم والألومنيوم المُشبع بالنيوديميوم النبضي للأجزاء الأصغر حجمًا، ولحام النقاط، ولحام الوصلات. وقد شهدت صناعة السيارات مؤخرًا اتجاهًا متزايدًا نحو استخدام ليزر الألياف.

2. قطاع الرعاية الصحية

توفر الصناعة الطبية الرعاية الصحية والمعدات الطبية والأدوية للجمهور العام. وفي العديد من التطبيقات الطبية، مثل الغرسات، يتم استخدام معادن رفيعة جدًّا، مما يتطلب لحامًا دقيقًا، وهو ما يجعل اللحام بالليزر خيارًا مفضَّلًا. يعمل اللحام بالليزر عن طريق تركيز شعاع ليزر عالي الطاقة على خط التماس بين المواد لإذابة الأجزاء ودمجها. غالبًا ما تستخدم الصناعة الطبية اللحام الدقيق، حيث يصل عمق اللحامات إلى أقل من 1 مم. ولتنفيذ هذا النوع من اللحام، غالبًا ما تستخدم الصناعة الطبية ليزرات Nd:YAG وليزرات الموجة المستمرة (CW). وتتمثل ميزة هذا النوع من اللحام في إمكانية إجراء عمليات لحام دقيقة للغاية على منتجات تشمل أجهزة تنظيم ضربات القلب، وشفرات الجراحة، ومعدات التنظير الداخلي.

3. صناعة الطيران والفضاء

تستخدم صناعة الطيران اللحام بالليزر لما يتميز به من دقة في العديد من التطبيقات — بدءًا من أجهزة الكشف عن المعادن الأمنية وصولاً إلى هياكل الطائرات. وتتطلب صناعة الطيران لحامات عالية الجودة للغاية، حيث إنها ستتعرض لعمر تشغيلي طويل وستواجه ضغوطًا كبيرة. يتميز اللحام بالليزر في صناعة الطيران بكونه فريدًا من نوعه، حيث يستخدم سلكًا حشوًا لإنشاء لحامات أقوى. وهذا أمر ضروري نظرًا لضرورة أن تكون هياكل الطائرات عالية المرونة ومقاومة للتعب. ولهذا النوع من اللحام، تستخدم الصناعة ليزرات الألياف. يعود اللحام بالليزر بالفائدة على صناعة الطيران من خلال تقليل العدد الإجمالي للمسامير المستخدمة، وبالتالي تقليل وزن الطائرة. وهذا أمر مهم لأن شركات تصنيع الطائرات تبحث دائمًا عن طرق لتقليل وزن الطائرة — حتى لو كان ذلك بالجرامات. تستغرق صناعة الطيران وقتًا لتبني العمليات الجديدة بسبب الحاجة إلى تأهيل مكثف؛ ومع ذلك، فإن أحد التطبيقات التي يُستخدم فيها اللحام بالليزر بشكل شائع هو تصنيع خزانات الوقود.

4. صناعة الإلكترونيات

تنتج صناعة الإلكترونيات منتجات لمجموعة واسعة من التطبيقات والأغراض. ومع ذلك، فإن المعدات الإلكترونية الأكثر تقدمًا تزداد تعقيدًا بشكل متزايد. فقد تصل المسافة بين المسامير إلى 0.3 ملم، وهي مسافة ضيقة جدًّا بحيث يتعذر منع حدوث التوصيل العرضي باستخدام طرق اللحام التقليدية. تستخدم صناعة الإلكترونيات عملية لحام بالليزر قياسية، وتستعين بأجهزة لحام بالليزر من أنواع Nd:YAG، والموجة المستمرة، والألياف، والنبضي. وتتمثل ميزة استخدام تقنيات اللحام بالليزر في القدرة على إنتاج لحامات دقيقة للمكونات الكهربائية الصغيرة والمتطورة. ومن الأمثلة على استخدام اللحام بالليزر في صناعة الإلكترونيات تصنيع وحدات التحكم وأنواع معينة من الترانزستورات.

5. صناعة المجوهرات

تنتج صناعة المجوهرات سلعًا استهلاكية قابلة للارتداء تتفاوت في جودتها، وغالبًا ما تتضمن أحجارًا كريمة ومعادن نادرة وتصاميم معقدة. وتستخدم صناعة المجوهرات اللحام بالليزر لإنتاج وإصلاح المنتجات المعقدة والحساسة من حيث التصميم بدقة.

تستخدم هذه الصناعة مفهوم “الحركة الحرة”، حيث يكون شعاع الليزر ثابتًا، ويمكن للمشغل استخدام يديه بأمان لتحريك المجوهرات أمام الشعاع من أجل اللحام. وتتمثل ميزة استخدام آلة اللحام بالليزر التي تعمل بنظام “الحركة الحرة” في أنها آمنة في التشغيل وسهلة الاستخدام نسبيًّا. يمكن استخدام آلات اللحام بالليزر لتصنيع معظم أنواع المجوهرات، مثل الخواتم والأساور.

6. صناعة الأدوات والقوالب

تعد صناعة الأدوات والقوالب صناعة تتطلب مهارات عالية وتتخصص في تصنيع قطع غيار الآلات والمعدات ومنتجات أخرى مثل: القوالب التوجيهية، والتركيبات الثابتة، والقوالب، وقوالب البلاستيك، وأدوات القطع. يُعد اللحام بالليزر قادرًا على إطالة عمر أدوات القوالب، وهي سمة تصميمية حاسمة لهذه المكونات. كما تعمل آلات اللحام بالليزر عند درجة حرارة أقل من اللحام التقليدي، مما يلغي الحاجة إلى التسخين المسبق للمكان المراد إصلاحه ويقلل من الضغوط الداخلية الناتجة عن الحرارة في عمليات اللحام الأخرى. تعد أنظمة اللحام بالليزر النبضي أكثر أنواع الليزر كفاءةً بفضل التركيز المباشر للحرارة والدقة التي تمنع تلف الأسطح الذي غالبًا ما يرتبط بأنظمة اللحام التقليدية. ويُعد تصنيع الأدوات الدقيقة المستخدمة في قطع المعادن وتشكيلها وتصنيعها في صناعة الأدوات والقوالب مثالاً على تطبيق اللحام بالليزر في هذه الصناعة.