تصنيع
تُستخدم تقنية اللحام بالليزر على نطاق واسع في تصنيع السيارات في الخارج. تشير الإحصائيات إلى أنه بحلول عام 2000، كان هناك أكثر من 100 خط إنتاج لحام مخصص بالليزر للقطع الفارغة في جميع أنحاء العالم، بإنتاج سنوي يصل إلى 70 مليون قطعة فارغة ملحومة لمكونات السيارات - وهو رقم مستمر في النمو بسرعة. تستخدم النماذج المنتجة محليًا والمبنية على تصميمات أجنبية أيضًا بعض الهياكل الفارغة الملحومة خصيصًا. استبدلت اليابان اللحام التناكبي الوميض بلحام ليزر ثاني أكسيد الكربون لربط ملفات الفولاذ في صناعة درفلة الفولاذ. لقد نجحت الأبحاث في لحام الصفائح الرقيقة جدًا - مثل الرقائق التي يقل سمكها عن 100 ميكرون، والتي لا يمكن ربطها عن طريق لحام الاندماج التقليدي - باستخدام ليزر YAG مع أشكال موجية متخصصة للطاقة الناتجة، مما يدل على الإمكانات الهائلة للحام بالليزر. حققت اليابان أيضًا المركز الأول عالميًا من خلال تطبيق اللحام بالليزر YAG بنجاح لإصلاح أنابيب مولد البخار ذات القطر الصغير في المفاعلات النووية؛ وتشمل الجهود المحلية أيضًا تكنولوجيا اللحام بالليزر للتروس.
تعدين المساحيق
مع تقدم العلوم والتكنولوجيا، تفرض العديد من التطبيقات الصناعية متطلبات مواد خاصة لم تعد طرق الصب والصهر التقليدية قادرة على تلبيتها. نظرًا لخصائصها الفريدة ومزايا التصنيع، تحل مواد تعدين المساحيق محل المواد المصبوبة التقليدية في قطاعات مثل صناعة السيارات والفضاء والأدوات. ومع ذلك، فإن التطوير المستمر لهذه المواد قد سلط الضوء على التحدي المتمثل في ضمها إلى مكونات أخرى، وهو العامل الذي حد تاريخيا من تطبيقها. في أوائل الثمانينيات، دخل اللحام بالليزر مجال معالجة تعدين المساحيق، مما يوفر مزايا فريدة فتحت آفاقًا جديدة لهذه المواد. على سبيل المثال، عند لحام أدوات الماس - وهي طريقة ربط شائعة لمواد تعدين المساحيق - غالبًا ما تنشأ مشكلات مثل قوة الرابطة المنخفضة والمناطق الواسعة المتأثرة بالحرارة وذوبان أو انفصال معدن الحشو تحت ظروف درجة الحرارة العالية أو القوة العالية؛ يقدم اللحام بالليزر حلاً من خلال تعزيز قوة اللحام ومقاومة درجات الحرارة العالية.
صناعة السيارات
تم تطبيق أشعة الليزر من فئة كيلووات بنجاح على الإنتاج الصناعي في أواخر الثمانينات؛ واليوم، أصبحت خطوط إنتاج اللحام بالليزر منتشرة على نطاق واسع في صناعة السيارات، مما يمثل أحد أهم إنجازات هذا القطاع. كانت شركات صناعة السيارات الأوروبية رائدة في استخدام اللحام بالليزر لمكونات الصفائح المعدنية - مثل الأسطح، وهياكل السيارات، والإطارات الجانبية - في وقت مبكر من الثمانينات. وفي التسعينيات، تسابق المصنعون الأمريكيون لإدخال اللحام بالليزر في خطوط إنتاجهم؛ وعلى الرغم من البداية المتأخرة، تطورت التكنولوجيا بسرعة في الولايات المتحدة. تستخدم إيطاليا اللحام بالليزر لتجميع معظم مكونات الألواح الفولاذية، بينما تستخدم اليابان عمليات اللحام والقطع بالليزر في تصنيع ألواح جسم السيارة. يتم استخدام التجميعات الملحومة بالليزر المصنوعة من الفولاذ عالي القوة بشكل متزايد في تصنيع هياكل السيارات نظرًا لأدائها المتفوق؛ وفقًا لإحصائيات *American Metal Market*، كان من المتوقع أن يصل استهلاك الهياكل الفولاذية الملحومة بالليزر إلى 70.000 طن بحلول نهاية عام 2002 - وهي زيادة ثلاثة أضعاف مقارنة بعام 1998. وبما يعكس خصائص صناعة السيارات المتمثلة في الإنتاج بكميات كبيرة والأتمتة العالية، فإن معدات اللحام بالليزر تتطور نحو مخرجات طاقة أعلى وقدرات متعددة الحزم. فيما يتعلق بتكنولوجيا المعالجة، تعاونت مختبرات سانديا الوطنية (الولايات المتحدة الأمريكية) وشركة برات آند ويتني في إجراء أبحاث حول إضافة مساحيق وأسلاك معدنية أثناء عملية اللحام بالليزر. وفي الوقت نفسه، أجرى معهد بريمن لتكنولوجيا الشعاع التطبيقي (ألمانيا) بحثًا مكثفًا حول إطارات هيكل سبائك الألومنيوم التي يتم لحامها بالليزر، وخلص إلى أن إضافة معدن الحشو إلى خط اللحام يساعد في القضاء على التشقق الساخن، ويزيد من سرعة اللحام، ويعالج مشكلات التسامح؛ وقد تم بالفعل تشغيل خطوط الإنتاج التي تستخدم هذه التكنولوجيا.
صناعة الإلكترونيات
يتم تطبيق اللحام بالليزر على نطاق واسع في صناعة الإلكترونيات، وخاصة في قطاع الإلكترونيات الدقيقة. نظرًا لصغر المنطقة المتأثرة بالحرارة، والتسخين السريع والمركّز، والإجهاد الحراري المنخفض، يوفر اللحام بالليزر مزايا فريدة في تعبئة الدوائر المتكاملة وأغطية أجهزة أشباه الموصلات. يتم استخدامه أيضًا في تطوير أجهزة التفريغ، مثل ربط أقطاب تركيز الموليبدينوم بحلقات دعم الفولاذ المقاوم للصدأ وتجميع خيوط الكاثود سريعة التسخين. يعد اللحام بالليزر فعالاً للغاية - ويتم اعتماده على نطاق واسع - لربط الأغشية المموجة المرنة ذات الجدران الرقيقة (سمكها 0.05-0.1 مم) الموجودة في أجهزة الاستشعار وأجهزة تنظيم الحرارة؛ تكافح الطرق التقليدية مع هذه المكونات، حيث أن لحام TIG يتعرض لخطر الاحتراق ويعاني لحام البلازما من ضعف الاستقرار والعديد من المتغيرات.
المجال الطبي الحيوي
بدأ اللحام بالليزر للأنسجة البيولوجية في السبعينيات. وقد شجع اللحام الناجح -والمميزات المثبتة- لأنابيب فالوب والأوعية الدموية الباحثين على تجربة لحام أنسجة بيولوجية مختلفة أخرى. ركزت الأبحاث في أعصاب لحام الليزر، محليًا ودوليًا، على عوامل مثل الطول الموجي لليزر، والجرعة، والتأثيرات على التعافي الوظيفي، واختيار لحام الليزر. بناءً على الأبحاث الأساسية التي تتضمن اللحام بالليزر للأوعية الدموية الصغيرة والجلد، أجرى ليو تونغ جون أيضًا دراسات حول لحام القنوات الصفراوية المشتركة لدى الفئران. بالمقارنة مع الخياطة التقليدية، يوفر اللحام بالليزر مزايا مثل المفاغرة السريعة، وغياب تفاعلات الأجسام الغريبة أثناء الشفاء، والحفاظ على الخواص الميكانيكية للموقع الملحوم، ونمو الأنسجة التي تم إصلاحها وفقًا لخصائصها الميكانيكية الحيوية الأصلية؛ وبالتالي، فهو مهيأ لتطبيق أوسع في مجال الطب الحيوي.
مجالات أخرى
يشهد اللحام بالليزر أيضًا اعتمادًا متزايدًا في الصناعات الأخرى، خاصة فيما يتعلق بلحام المواد المتخصصة. تم إجراء أبحاث محلية مهمة حول اللحام بالليزر لسبائك التيتانيوم BT20، وسبائك HEl30، وبطاريات أيونات الليثيوم، وغيرها. بالإضافة إلى ذلك، تم تطوير تقنية جديدة للحام الليزر للزجاج المسطح في ألمانيا.
