عملية تطوير اللحام بالليزر

تم إنتاج أول شعاع ليزر في العالم عام 1960 باستخدام لمبة فلاش لإثارة بلورات الياقوت. نظرًا للسعة الحرارية للبلورة، يمكنها فقط إنتاج شعاع نبضي قصير جدًا بتردد منخفض جدًا. على الرغم من أن ذروة طاقة النبضة اللحظية يمكن أن تصل إلى 10^6 واط، إلا أنها لا تزال منخفضة الطاقة.
باستخدام النيوديميوم (ND) كعنصر الإثارة، يمكن لقضيب بلورات عقيق الألومنيوم والإيتريوم (Nd:YAG) إنتاج شعاع مستمر أحادي الطول يبلغ 1-8KW. يمكن توصيل ليزر YAG، ذو الطول الموجي 1.06uM، برأس المعالجة بالليزر من خلال ألياف ضوئية مرنة. تصميم المعدات مرن ومناسب لسمك اللحام 0.5-6mm.
باستخدام ثاني أكسيد الكربون كمادة الإثارة، ليزر ثاني أكسيد الكربون (الطول الموجي 10.6uM)، يمكن أن تصل طاقة الخرج إلى 25KW، ويمكن إجراء لحام اختراق كامل بتمريرة واحدة للوحة بسماكة 2 مم. وقد استخدمت هذه الصناعة على نطاق واسع في معالجة المعادن.
في منتصف القرن الماضي، حظي اللحام بالليزر باعتباره تقنية جديدة باهتمام واسع النطاق في أوروبا والولايات المتحدة واليابان. في عام 1985، تعاونت شركة Thyssen Steel Company الألمانية مع شركة Volkswagen AG لاستخدام أول لوحة ملحومة بالليزر في العالم بنجاح على هيكل Audi 100. في التسعينيات، بدأت شركات تصنيع السيارات الكبرى في أوروبا وأمريكا الشمالية واليابان في استخدام تكنولوجيا الألواح الملحومة بالليزر على نطاق واسع في تصنيع هياكل السيارات. أثبتت الخبرة العملية في كل من المختبرات وشركات تصنيع السيارات أنه يمكن استخدام الألواح الملحومة بنجاح في تصنيع هياكل السيارات.
يستخدم اللحام بالليزر طاقة الليزر لربط ولحام العديد من الفولاذ والفولاذ المقاوم للصدأ وسبائك الألومنيوم وما إلى ذلك من مواد وسماكات وطلاءات مختلفة لتشكيل لوحة متكاملة وملف جانبي ولوحة شطيرة وما إلى ذلك، من أجل تلبية المتطلبات المختلفة من الأجزاء لخصائص المواد، وتحقيق معدات خفيفة الوزن بأخف وزن، وبنية مثالية، وأفضل أداء. في البلدان المتقدمة مثل أوروبا والولايات المتحدة، لا يستخدم اللحام بالليزر فقط في صناعة تصنيع معدات النقل، ولكن أيضًا في صناعة البناء والجسور وإنتاج لحام ألواح الأجهزة المنزلية ولحام الألواح الفولاذية بخط الدرفلة (توصيل الألواح الفولاذية بشكل مستمر المتداول)، وما إلى ذلك، ويستخدم على نطاق واسع. تشمل شركات اللحام بالليزر ذات الشهرة العالمية شركة Soudonic السويسرية، ومجموعة Arcelor Steel Group الفرنسية، وTWB التابعة لمجموعة ThyssenKrupp الألمانية، وServo-Robot الكندية، وPrecitec الألمانية، وغيرها.
لقد بدأ للتو تطبيق تكنولوجيا الألواح الملحومة بالليزر في الصين. في 25 أكتوبر 2002، تم تشغيل أول خط إنتاج تجاري متخصص في الصين للألواح الملحومة بالليزر رسميًا، والذي تم تقديمه بواسطة Wuhan ThyssenKrupp Zhongren Laser Welding من TWB لمجموعة ThyssenKrupp الألمانية. منذ ذلك الحين، شركة Shanghai Baosteel Arcelor Laser Welding Company وFAW Baoyou Laser Welding Co., Ltd. دخلت حيز الإنتاج على التوالي.
في عام 2003، حققت الدول الأجنبية لحام سلك ليزر C02 مزدوج الشعاع ولحام سلك ليزر YAG لهيكل لوحة الجدار السفلي من سبائك الألومنيوم A318، والذي حل محل هيكل التثبيت التقليدي لتقليل وزن جسم الطائرة بنسبة 20%، وتوفير 20% أيضًا. من التكلفة. يعتقد غونغ شويلي أن تكنولوجيا اللحام بالليزر سيكون لها أهمية كبيرة في تحويل وتحديث صناعة الطيران التقليدية في بلدي. بعد ذلك، تقدم على الفور بطلب لعدد من مشاريع ما قبل البحث ذات الصلة، وقام بتنظيم فريق بحث، وأخذ زمام المبادرة في إدخال تقنية "اللحام بالليزر ثنائي الشعاع" في مشروع البحث في الصين، ومنذ البداية، خطط لـ استخدام هذه التكنولوجيا في صناعة الطائرات. قام فريق الخبراء الصيني بشرح التكنولوجيا الأولية لمعهد معين لتصميم الطائرات وقدم لهم تفوق وجدوى اللحام بالليزر ثنائي الشعاع. وبعد العديد من عمليات التحقق والتقييم، قرر معهد التصميم استخدام هذه التكنولوجيا لتصنيع طائرة معينة بألواح جدران مضلعة، وتحقيق الهدف الأولي المتمثل في تطبيق تقنية "اللحام بالليزر ثنائي الشعاع" على تصنيع الطائرات، واختراق التقنيات الرئيسية. مثل التحكم الدقيق في تعبئة أسلاك اللحام بالليزر ذات السبائك الخفيفة، ودمج وابتكار تطوير معدات اللحام المركب لتعبئة أسلاك الليزر ثنائية الشعاع، وإنشاء أول منصة لحام محلية عالية الطاقة لتعبئة أسلاك الليزر مزدوجة الشعاع، وتحقيق شعاع مزدوج مزدوج جانب اللحام المتزامن لمفاصل T ذات الهيكل الرقيق الكبير، وتم تطبيقه بنجاح لأول مرة في لحام وتصنيع الأجزاء الهيكلية الرئيسية لألواح الجدران المضلعة للطيران، مما لعب دورًا مهمًا في تطوير طائرات جديدة في بلدي.
في عام 2003، أول معدات لحام الشريط عبر الإنترنت واسعة النطاق المقدمة من HGLASER اجتازت القبول دون الاتصال بالإنترنت. تدمج هذه المعدات القطع بالليزر واللحام والمعالجة الحرارية، مما يجعل شركة HGLASER في بلدي الشركة الرابعة في العالم التي يمكنها إنتاج مثل هذه المعدات.
في عام 2004، فاز مشروع HGLASER Farile "تقنية ومعدات القطع واللحام والقطع واللحام بالليزر عالي الطاقة" بالجائزة الثانية للجائزة الوطنية للتقدم العلمي والتكنولوجي، لتصبح شركة الليزر الوحيدة في الصين التي لديها القدرة على تطوير هذا التكنولوجيا والمعدات.
مع التطور السريع لصناعة الليزر الصناعي، أصبح لدى السوق متطلبات أعلى وأعلى لتكنولوجيا المعالجة بالليزر. لقد تحولت تكنولوجيا الليزر تدريجيًا من تطبيق واحد إلى تطبيق متنوع. لم تعد المعالجة بالليزر عبارة عن قطع أو لحام فردي. يتزايد الطلب في السوق على المعالجة بالليزر لدمج القطع واللحام. لقد تم إنشاء معدات المعالجة بالليزر التي تجمع بين القطع بالليزر واللحام بالليزر.
قامت شركة HGLASER Farile بإجراء الأبحاث وتطوير آلة القطع واللحام Walc9030، وهي ذات حجم كبير للغاية يبلغ 9×3 أمتار، وهي حاليًا أكبر معدات القطع واللحام بالليزر المتكاملة في العالم. Walc9030 عبارة عن معدات قطع ولحام كبيرة الحجم تدمج وظائف القطع واللحام بالليزر. تحتوي المعدات على رأس قطع احترافي ورأس لحام. يتشارك رأسا المعالجة في شعاع. يتم استخدام تقنية CNC للتأكد من أنها لن تتداخل مع بعضها البعض. يمكن للمعدات إكمال عمليتين تتطلبان القطع واللحام في نفس الوقت. القطع أولاً ثم اللحام، واللحام أولاً ثم القطع، ويمكن تبديل القطع واللحام بالليزر بسهولة. جهاز واحد يؤدي وظيفتين دون الحاجة إلى شراء معدات جديدة. إنه يوفر تكاليف المعدات لمصنعي التطبيقات، ويحسن كفاءة المعالجة ونطاق المعالجة، وبسبب تكامل القطع واللحام، فإن دقة المعالجة مضمونة بالكامل، وأداء المعدات فعال ومستقر. بالإضافة إلى ذلك، فإنه يتغلب على صعوبات التشوه الحراري للصفائح أثناء عملية لحام الصفائح فائقة الضخامة وكيفية الحفاظ على استقرار المسار البصري للطيران الطويل للغاية. يمكن لحام لوحين مسطحين بطول 6 أمتار وعرض 1.5 متر في وقت واحد. السطح أملس ومسطح بعد اللحام، ولا يتطلب معالجة لاحقة أخرى. وفي نفس الوقت يمكنها قطع الصفائح التي يبلغ عرضها أكثر من 3 أمتار وطولها 6 أمتار وأقل من 20 ملم، وتشكيلها في وقت واحد دون الحاجة إلى أوضاع ثانوية.
أجرى معهد شنيانغ للأتمتة التابع للأكاديمية الصينية للعلوم تعاونًا دوليًا مع شركة إيشيكاواجيما-هاريما للصناعات الثقيلة المحدودة في اليابان. باتباع استراتيجية التطوير العلمي والتكنولوجي الوطنية المتمثلة في التقديم والهضم ثم الابتكار، استحوذ المعهد على العديد من التقنيات الرئيسية للحام بالليزر وقام بتطوير أول مجموعة كاملة من خطوط إنتاج اللحام بالليزر في الصين في سبتمبر 2006. كما نجح أيضًا في تطوير روبوت نظام اللحام بالليزر والذي حقق اللحام بالليزر للطائرات والمنحنيات الفضائية.
في أكتوبر 2013، فاز خبراء اللحام الصينيون بأعلى جائزة أكاديمية في مجال اللحام - جائزة بروك. يوصي معهد اللحام (TWI) بالمملكة المتحدة بالترشيحات من أكثر من 4,{3}} وحدة أعضاء من أكثر من 120 دولة كل عام، وأخيرًا يمنح الجائزة لخبير تقديرًا لمساهماته البارزة في اللحام أو التوصيل العلوم والتكنولوجيا والتطبيقات الصناعية. هذه الجائزة ليست مجرد اعتراف بـ Gong Shuili وفريقه، ولكنها أيضًا تأكيد لجهود AVIC لتعزيز تقدم تكنولوجيا توصيل المواد.