الدرس 4.10التشويهالفصل 4 · تشكيل الصفائح والأنابيب

التشكيل بالطرق الليزري (Laser peen forming)

طلقات ليزر تمدّد وجهًا واحدًا فينحني اللوح

يثني التشكيل بالطرق الليزري ألواحًا معدنية دون أي قالب، مستخدمًا آلاف الموجات الصدمية الصغيرة التي يولّدها الليزر. كل طلقة تضغط بقعة صغيرة من سطح واحد؛ ومعًا تمدّد ذلك الوجه فينحني اللوح ببطء، مثل صفحة تلتف حين تبتل جهتها. وهو يشكّل ألواح أجنحة الطائرات السميكة ويقوّم القطع المشوّهة بتحكم كبير.

التشكيل بالطرق الليزري · طلقة واحدة عن قرب، واللوح بعد طلقات كثيرةتطابق الأرقام المحاطة بدوائر الخطوات أدناه. يقرّب المنظر الأيسر طلقة واحدة؛ ويُظهر المنظر الأيمن اللوح كاملًا.

كيف تعمل

غطِّ السطح بالماء. يُثبَّت اللوح تحت الليزر، وتتدفق طبقة رقيقة من الماء فوق المنطقة المراد معالجتها.
أطلق نبضة ليزر. يُطلق ليزر نبضي عالي الطاقة نبضة قصيرة جدًا، نحو 20 نانوثانية، عبر الماء على بقعة بعرض بضعة مليمترات.
أنتج انفجار بلازما. تحوّل النبضة قشرة رقيقة من السطح إلى بلازما (غاز متوهّج مشحون كهربائيًا). يحبسها الماء، فيقفز الضغط ويدفع موجة صدمية في المعدن.
اترك طبقة مضغوطة. تضغط الصدمة المعدن تحت البقعة، تاركة طبقة، غالبًا بعمق 1–2 مم، فيها إجهاد متبقٍّ انضغاطي (إجهاد محبوس داخل المعدن يدفع جيرانه نحو الخارج).
كرّر وفق نمط. يحرّك روبوت بقعة الليزر نقطة بعد نقطة على طول نمط محسوب. تتراكم الإجهادات المحبوسة فينحني اللوح؛ ثم يُقاس ويُصحَّح بطلقات إضافية.

حقائق أساسية

المواد: سبائك الألومنيوم (منها ألومنيوم-ليثيوم)، والتيتانيوم، والفولاذ، وسبائك النيكل
القطع النموذجية: ألواح أجنحة وبدن منحنية بلطف أو بانحناءين، وألواح مقوّاة، وقطع مشوّهة تحتاج إلى تقويم
حجم القطعة: من قطع صغيرة إلى ألواح بطول عدة أمتار، بحسب مدى ذراع الروبوت
الدقة: يتراكم الانحناء بخطوات صغيرة مضبوطة؛ ويُقاس الشكل النهائي ويُصحَّح، عادةً ضمن بضعة أعشار المليمتر
تشطيب السطح: نمط غائر قليلًا من بقع متداخلة؛ وغالبًا يحسّن عمر الكلال (مقاومة التشقق تحت الأحمال المتكررة)
حجم الدفعة المناسب: سلاسل صغيرة من قطع كبيرة عالية القيمة، إضافة إلى الإصلاح والتقويم
كلفة العدّة والآلة: بلا قوالب؛ وخلايا الليزر تكلّف ملايين الدولارات، لذا غالبًا يُشترى العمل كخدمة
السرعة: بضع طلقات في الثانية؛ وقد يستغرق لوح كبير ساعات