اللِحام هي عملية يتم فيها وصل مادتين من الفلزات أو اللدائن الحرارية باستخدام الحرارة ؛ لصهر أطراف المادتين سويًّا.
ولحام الصهر يستخدم فيه طاقة حرارية كافية لتسخين أو صهر طرفي الجزء المطلوب لحامه ويمكن أن تكون الطاقة الحرارية المطلوبة من عدة مصادر فهي إما كيمائية أو كهربائية أو ضوئية مثل اللحام الليزر.
ما هو شعاع الليزر ؟
الليزر شعاع ضوئي يصدر بنبضات تدوم 2/1000 ثانية وبتردد 1/10 نبضات في الثانية الواحدة . ويستخدم في لحام وقطع معظم المعادن وذلك بتركيز شعاع منه لا يزيد عن قطر شعرة الرأس ومن أهم مميزات الليزر أنها تخترق المواد الشفافة واللدائن الشفافة والراتجات العازلة دون أن تتلفها. ونظراً لتركيز الليزر في مساحةٍ صغيرةٍ جداً فإن سطح المناطق الملاصقة للحام لا تتعرض للتلف وتكون متناهية الضيق ولا تتأثر الأجزاء المعالجة حرارياً بالليزر ولا تفقد شيئا من خواصها المكتسبة بالمعالجة الحرارية حتى أنه يمكن مسك الأجزاء الملحومة باليد مباشرة بعد اللحام نظراً لتركيز الأشعة أو إنخفاض مقدار الطاقة المستخدمة.
كيف تم اللحام ؟
باستخدم الليزر يمكن لحام المعادن الرقيقة وغير المتشابة والصعب لحامها بالطرق الأخرى مثل النحاس والنيكل والألمنيوم والصلب المقاوم لصد أو التيتانيوم والكلومبيوم.
ففي أجهزة توليد أشعة الليزر تستخدم قضيب قطره 10 ملم وطوله 100 ملم مصنوع من بلورة الياقوت (A12 O3) ويضاف نسبة ضئيلة من أكسيد الكروم (Cr2O2) حوالي 5/100 الذي يكسب الياقوت لون أحمر خفيف بسبب إمتصاصه للضوء الأخضر من الضوء الأبيض العادي .
تمتص ذرات الكروم الضوء فتُسْتَثار بعض إلكترونات الكروم ويرتفع طاقة الإلكترون الى مستوى أعلى طاقة لكن هذه الإلكترونات ما تلبث أن تعود الى مستوى طاقتها الأولى مطلقة جزءاً مما امتصته وتشعها في صورة أشعة ضوئية حمراء الشكل وهذه الأشعة تقوم بدورها بإستثارة ذرات أخرى ثم تعود هذه الأخيرة الى مستواها الطبيعي للطاقة وتطلق جزءاً مما امتصته وتكون هذه الأشعة المنطلقة من الذرات الأولى وتتوافق معها على نسق واحد وإستقطاب في مستوى واحد وبطول موجة تتراوح من ذرات بين 00,4 – 00,7 ميكرون. وهكذا تتكرر الإستثارات وإطلاق الأشعة من ذرات الكروم وتعرف هذه العملية “بتكبير الأشعة“ .
وينتهي ساق الياقوت في طرفه بمرآة عاكسة وبينما يكون طرفه الأخر ينتهي بمرآة نصف عاكسة ونصف منفذه . ومهمة هاتين المرآتين المتوازيتين تبادل إنعكاس ما يسقط عليهما من أشعة وتستمر عملية تكبير الأشعة بتكرار اصطدامها بذرات الكروم وإثارتها حتى تصل الى الحد الحرج المتشبع والتي عندها يمكن للأشعة النفاذ من الطرف ذي المرآة نصف العاكس ونصف المنفذ.
في الوقت الحاضر تم توليد الليزر باستخدام الغاز بنفس المبدأ في توليده بالمواد الجامدة . ففي ليزر الغاز يتكون من انبوب طويل من الزجاج المقاوم للحرارة (Pyrex) بنافذتين في الطرفين ومرآتين مصممتين لعكس وارتداد الأشعة.
وباستخدام غاز النيون (Ne) مع شوائب من غاز الهليوم (He) وباستخدام أشعة كهرومغناطيسية ذات تردد عالي الارتفاع حول الأنبوب الزجاجي ومن ثم يتم توليد الليزر . كما يستخدم غاز ثاني أكسيد الكربون (CO2) مع شوائب من النيتروجين أو الهليوم في أنبوب طوله عدة امتار فتصدر ليزر بطول موجة يبلغ 10.6 ميكرون وتكون هذه الأشعة إما مستمرة أو بصورة نابضة والتي تكفي لصهر ولحام معظم المعادن مثل النيوبيم والتيتانيوم والتنجستن ويمكن ثقب اشد المواد صلادة مثل الألماس وتوجد حالياً وحدات لتوليد الليزر بقدرة 20 كيلو واط تستخدم للحام وقطع المعادن السميكة بمساعدة الأكسجين .
ويمكن استخدم وحدة ليزر بغاز ثاني أكسيد الكربون قدرتها 2 كيلو واط للحام معادن سمكتها 3 ملم وتبلغ سرعة اللحام بالليزر 12 ملم/ث.
ونظراً لإرتفاع تكلفة لحام الليزر فان استخدامها يقتصر حالياً على استخدامات الفضاء والصناعات التي تتطلب دقة وتحكم عاليين مثل الصناعات الإلكترونية.
