التكسية بالليزر هي نوع من عمليات التصنيع المضافة بالليزر، حيث يتم تطبيق مادة تكسية مختارة على سطح المكوّن الأساسي، مما يشكل رابطة معدنية مع الركيزة. ويعزز هذا الطلاء السطحي بشكل كبير من مقاومة المادة الأساسية للتآكل والتآكل ودرجات الحرارة العالية والأكسدة وبعض الخصائص الكهربائية. ويتم استخدامه لتعديل أو إصلاح سطح قطع العمل بطريقة تلبي متطلبات الأداء المحددة للمواد، مع توفير موارد قيمة من خلال تجنب الاستهلاك غير الضروري للعناصر الثمينة.

في الوقت الحالي, التكسية بالليزر يتم تطبيقه بشكل أساسي في عدة مجالات رئيسية: تعديل أسطح المواد مثل البكرات وشفرات التوربينات الغازية والتروس وغيرها لزيادة أدائها؛ وإصلاح أسطح المنتجات مثل الدوارات ولقم الثقب، حيث تبلغ تكلفة الإصلاح حوالي 201 تيرابايت و3 أضعاف تكلفة إعادة التصنيع، مما يقلل من وقت الإصلاح ويلبي الحاجة الملحة إلى إصلاح سريع للمكونات الرئيسية من أجل عمليات مستمرة وموثوقة في الشركات الكبيرة. بالإضافة إلى ذلك, التكسية بالليزر تُستخدم هذه التقنية لتطبيق سبيكة فائقة المقاومة للتآكل ومقاومة للتآكل على سطح القوالب، مما يزيد من عمر هذه المكونات بشكل كبير.

مواد التكسية بالليزر شائعة الاستخدام

المواد الأكثر استخدامًا في التكسية بالليزر تشمل السبائك القائمة على النيكل، والسبائك القائمة على الكوبالت، والسبائك القائمة على الحديد، ومركبات كربيد التنجستن. ومن بين هذه المواد، تعتبر المواد القائمة على النيكل هي الأكثر استخدامًا نظرًا لفعاليتها من حيث التكلفة عند مقارنتها بالمواد القائمة على الكوبالت. مقارنةً بالطرق التقليدية مثل اللحام والطلاء الكهربائي والرش والترسيب بالبخار الكيميائي, التكسية بالليزر توفر التكنولوجيا المزايا التالية:

معدل تبريد سريع: تسمح عملية التصلب السريع لقطعة الشغل بتحقيق هياكل دقيقة الحبيبات أو إنتاج أطوار جديدة مثل الحالات غير المتوازنة أو غير المتبلورة، والتي لا يمكن الحصول عليها من خلال عمليات التوازن.

التخفيف المنخفض للكسوة: تشكل مادة الكسوة رابطة معدنية قوية أو رابطة انتشار بينية قوية مع الركيزة. ومن خلال ضبط المعلمات مثل طاقة الليزر وحجم البقعة والبُعد البؤري، يمكن الحصول على طلاء عالي الجودة مع التحكم في التركيب والتخفيف.

الحد الأدنى من التشوه الحراري: باستخدام كثافة عالية الطاقة للتكسية السريعة، يمكن التحكم في التشوه وتقليله إلى حدود تحمل التجميع للجزء. وإذا خضع الجزء لعملية تحسين السطح بالليزر بعد التكسية بالليزر، يتم إزالة الضغوط الداخلية وتقليل الهشاشة، مما يؤدي إلى تحقيق أفضل النتائج.

اختيار المسحوق المرن: لا توجد أي قيود تقريبًا على المساحيق التي يمكن استخدامها، ويمكن اختيار أي نوع من مواد المسحوق وفقًا لمتطلبات المعالجة، خاصةً في الحالات التي يتم فيها تكسية السبائك ذات نقطة الانصهار العالية على المعادن ذات نقطة الانصهار المنخفضة.

الكسوة الانتقائية: الكسوة بالليزر يسمح بالتكسية الانتقائية، مما يقلل من استهلاك المواد مع تحسين الأداء، مما يجعله حلاً فعالاً من الناحية الاقتصادية.

الوصول إلى المناطق التي يصعب الوصول إليها: الكسوة بالليزر يمكن تطبيقه على المناطق التي يصعب الوصول إليها، طالما أن بقعة الليزر والمسحوق يمكن أن يصل إلى المناطق المطلوبة.

نطاق واسع من سماكة الكسوة: يمكن أن تتنوع سماكة طبقة الكسوة، ويمكن أن تخضع نفس المنطقة لتمريرات متعددة من الكسوة لتحسين جودة الطلاء.

الكسوة بالليزر في إصلاح المكونات وصيانتها

غالبًا ما ينطوي تلف المكونات، خاصة في أعمدة الإدارة على تآكل غير منتظم في مواقع مختلفة مثل مقاعد المحامل والمناطق المكشوفة. وحتى الأجزاء التي تتعرض للتآكل أو التآكل بشكل متكرر قد لا يظهر عليها التلف إلا في مناطق محددة. قد تحتوي العديد من الأسطح أيضًا على خصائص غير دائرية وغير خطية، مما يتطلب عملية تكسية يمكن أن تتكيف مع اتجاهات متعددة في عملية واحدة. وهذا يمثل تحديًا خاصًا بالنسبة للماكينات التقليدية ذات الخطوط المستقيمة، ولكن يمكن للروبوتات ذات الأذرع الميكانيكية محاكاة حركات شبيهة بحركات الإنسان للتعامل مع مثل هذه المهام، مما يجعل التكسية بالليزر مثالية للأجزاء ذات السمات غير الدائرية وغير الخطية. لا تزال أدوات الماكينات التقليدية، وخاصةً المخارط بنظام التحكم الرقمي، تُستخدم عادةً كناقلات للحركة أثناء عمليات التكسية.

التطبيقات الصناعية للتكسية بالليزر

في الوقت الحالي, التكسية بالليزر يُستخدم على نطاق واسع في صناعات مثل آلات بناء السفن وآلات التعدين، خاصةً لتصنيع أو إصلاح الأجزاء المتحركة الكبيرة الرئيسية. تُعد القدرة على إصلاح هذه المكونات الحرجة وتحسينها بسرعة ميزة كبيرة في هذه الصناعات، حيث إنها تقلل من وقت التعطل وتزيد من عمر الآلات باهظة الثمن.