جوش لیزری یک فرآیند جوشکاری است که از یک پرتو لیزر برای ذوب کردن دو قطعه فلز و اتصال آنها به یکدیگر استفاده می کند. این فرآیند به دلیل مزایای متعددی، از جمله دقت بالا، سرعت زیاد، نفوذ عمیق و تغییر شکل کم، در طیف گسترده ای از صنایع مورد استفاده قرار می گیرد.
در این مقاله، ابتدا به معرفی کلی فرآیند جوش لیزری و مزایای آن خواهیم پرداخت. سپس، کاربردهای مختلف دستگاه جوش لیزری در صنایع مختلف را بررسی خواهیم کرد. در نهایت، به برخی از چالش های مرتبط با جوش لیزری اشاره خواهیم کرد.
دستگاه جوش لیزری چیست؟
دستگاه جوش لیزری ابزاری است که با استفاده از یک پرتو لیزر پرقدرت، مواد را ذوب و به هم متصل می کند. این دستگاه می تواند جوش های دقیق، سریع و بدون اعوجاجی با طیف وسیعی از کاربردها ایجاد کند. دستگاه های های جوش لیزری به طور گسترده در صنایع مختلف از جمله خودروسازی، هوافضا، جواهرات و تجهیزات پزشکی استفاده می شوند.
برخی از بهترین تولیدکنندگان دستگاه های جوش لیزری در سال 2023 عبارتند از: IPG، TRUMPF، Amada، Emag و STYLECNC.
مزایای دستگاه جوش لیزری چیست؟
برخی از مزایای دستگاه جوش لیزری عبارتند از:
- سرعت بالای جوشکاری، عمق جوشکاری زیاد و تغییر شکل کم
- ایجاد جوش‌های دقیق، سریع و بدون اعوجاج با طیف وسیعی از کاربردها
- امکان جوشکاری در دمای اتاق یا شرایط خاص و سادگی تجهیزات جوشکاری
- قابلیت جوشکاری مواد نسوز و فلزات نامشابه که با روش‌های سنتی به‌سختی جوش می‌خورند
- چگالی انرژی بالا که منجر به ذوب سریع، ورودی حرارت کم به قطعه کار، تغییر شکل حرارتی کوچک و ناحیه اثر گرما دیده کم می‌شود
- کنترل بیشتر روی منبع حرارت و هندسه جوش
- فرآیند بدون تماس که خطر آلودگی را کاهش می‌دهد و امکان جوشکاری بهداشتی‌تر را فراهم می‌کند
- جوش‌های براق و از نظر زیبایی‌شناختی دلپذیر، بدون یا با حداقل پردازش پس از جوشکاری
- درز جوش با کیفیت بالا، بدون حفره‌های هوا، کنترل دقیق، نقطه کانونی کوچک و دقت موقعیت‌یابی بالا
- به‌راحتی با سایر سیستم‌ها ادغام و خودکار می‌شود
معایب دستگاه جوش لیزری چیست؟
برخی از معایب دستگاه جوش لیزری عبارتند از:
- هزینه بالا: در مقایسه با سایر روش‌های جوشکاری، هم از نظر سرمایه‌گذاری اولیه و هم از نظر نگهداری، هزینه‌ی بالایی دارد.
- محدودیت عمق نفوذ: نفوذ محدود عمق جوش، جوشکاری مواد ضخیم‌تر یا قطعاتی با شکاف‌های بزرگ را دشوار می‌کند.
- حساسیت به مواد: برخی فلزات و آلیاژها ممکن است منعکس‌کننده، رسانا یا مستعد ترک‌خوردگی یا تغییر شکل در معرض پرتو لیزر باشند.
- ایمنی و محیط زیست: خطرات ایمنی برای اپراتورها و محیط زیست، مانند سوختگی، بخار، آسیب چشمی و اثرات مزمن وجود دارد.
- نیاز به اپراتورهای ماهر: به اپراتورهای ماهری نیاز دارد که با فرآیندها و پارامترهای جوشکاری لیزری آشنا باشند.
- حمل‌ونقل دشوار: قابل حمل نیست و ممکن است در مقیاس کاربرد محدودیت‌هایی داشته باشد.
همانطور که اشاره شد، دستگاه های جوش لیزری کاربرد گسترده‌ای در صنایع مختلف دارند، اما ممکن است برای تمام موارد یا بودجه‌ها مناسب نباشند. قبل از تصمیم‌گیری برای استفاده از این دستگاه در پروژه خود، باید مزایا و معایب آن را در نظر بگیرید.
انواع دستگاه جوش لیزری کدامند؟
دستگاه های جوش لیزری بر اساس منبع انرژی، نحوه کار و کاربردشان انواع مختلفی دارند. برخی از رایج ترین انواع آنها عبارتند از:
-
دستگاه جوش لیزری فیبری: این دستگاه از لیزر فیبری به عنوان منبع انرژی استفاده می کند که نوعی لیزر حالت جامد با چگالی توان بالا و عمر مفید طولانی است. این دستگاه می تواند جوش های نفوذ عمیق با سرعت و دقت بالا ایجاد کند و برای جوشکاری مواد ضخیم و فلزات غیرمشابه مناسب است.
-
دستگاه جوش لیزری CO2: این دستگاه از لیزر CO2 به عنوان منبع انرژی استفاده می کند که نوعی لیزر گازی با چگالی توان پایین و قطر پرتو بزرگ است. این دستگاه می تواند جوش های نفوذ کم با ورودی حرارت پایین و تغییر شکل کم ایجاد کند و برای جوشکاری مواد نازک و ترموپلاستیک ها مناسب است.
-
دستگاه جوش لیزری Nd:YAG: این دستگاه از لیزر Nd:YAG به عنوان منبع انرژی استفاده می کند که نوع دیگری از لیزر حالت جامد با توان بالا و طول پالس کوتاه است. این دستگاه می تواند جوش های نقطه‌ای با دقت و کیفیت بالا ایجاد کند و برای جوشکاری قطعات کوچک و ظریف مانند جواهرات و تجهیزات الکترونیکی مناسب است.
-
دستگاه جوش لیزری انتقال فیبری: این دستگاه از یک کابل فیبر نوری برای انتقال پرتو لیزر از منبع انرژی به سر جوش استفاده می کند که به صورت آزاد و انعطاف پذیر قابل حرکت است. این دستگاه می تواند جوش هایی با اشکال و زوایای پیچیده ایجاد کند و برای جوشکاری قطعات بزرگ و نامنظم مانند اجزای خودرو و هوافضا مناسب است.
-
دستگاه جوش لیزری گالوانومتر: این دستگاه از یک گالوانومتر برای اسکن و انحراف پرتو لیزر روی ناحیه جوش استفاده می کند که توسط یک برنامه کامپیوتری کنترل می شود. این دستگاه می تواند جوش هایی با سرعت و راندمان بالا ایجاد کند و برای جوشکاری قطعات تولید انبوه مانند سنسورها و کیبوردها مناسب است.
-
دستگاه جوش لیزری دستی: این دستگاه از یک تفنگ جوشکاری دستی برای هدایت پرتو لیزر به نقطه جوش استفاده می کند که به صورت دستی و راحت قابل استفاده است. این دستگاه می تواند جوش هایی با انعطاف پذیری و قابلیت حمل بالا ایجاد کند و برای جوشکاری انواع مواد و کاربردهای مختلف مانند ساخت و ساز و تعمیر مناسب است.
اینها برخی از انواع اصلی دستگاه های جوش لیزری هستند، اما ممکن است انواع یا تغییرات دیگری نیز بسته به نیازها و ترجیحات خاص کاربران وجود داشته باشد.
پارامترهای جوش لیزری چیست؟
پارامترهای جوش لیزری عواملی هستند که بر کیفیت و کارآیی فرآیند جوش تأثیر می گذارند. برخی از مهم‌ترین پارامترها عبارتند از:
۱. قدرت لیزر: میزان انرژی که توسط پرتو لیزر به محل جوش منتقل می‌شود. قدرت لیزر عمق و عرض جوش، میزان ورودی حرارت و تغییر شکل را تعیین می‌کند. قدرت لیزر بالاتر منجر به جوش‌های عمیق‌تر و عریض‌تر می‌شود، اما ورودی حرارت و تغییر شکل را نیز افزایش می‌دهد. قدرت لیزر پایین‌تر جوش‌های کم‌عمق‌تر و باریک‌تر ایجاد می‌کند، اما ورودی حرارت و تغییر شکل را نیز کاهش می‌دهد.
۲. سرعت جوشکاری: سرعت حرکت پرتو لیزر در امتداد محل جوش. سرعت جوشکاری بر ورودی حرارت، سرعت خنک‌سازی و هندسه جوش تأثیر می‌گذارد. سرعت جوشکاری بالاتر منجر به ورودی حرارت کمتر، سرعت خنک‌سازی سریع‌تر و عرض جوش کوچک‌تر می‌شود. سرعت جوشکاری پایین‌تر منجر به ورودی حرارت بیشتر، سرعت خنک‌سازی کندتر و عرض جوش بزرگ‌تر می‌شود.
۳. موقعیت فوکوس: فاصله بین نقطه کانونی پرتو لیزر و سطح قطعه کار. موقعیت فوکوس بر چگالی توان، اندازه نقطه کانونی و نفوذ جوش تأثیر می‌گذارد. موقعیت فوکوس مثبت به معنای قرار گرفتن نقطه کانونی بالای سطح است که منجر به چگالی توان کمتر، اندازه نقطه کانونی بزرگ‌تر و نفوذ کم‌عمق‌تر می‌شود. موقعیت فوکوس منفی به معنای قرار گرفتن نقطه کانونی زیر سطح است که منجر به چگالی توان بیشتر، اندازه نقطه کانونی کوچک‌تر و نفوذ عمیق‌تر می‌شود.
۴. قطر پرتو: اندازه پرتو لیزر در نقطه کانونی. قطر پرتو بر چگالی توان، اندازه نقطه کانونی و نفوذ جوش تأثیر می‌گذارد. قطر پرتو بزرگ‌تر منجر به چگالی توان کمتر، اندازه نقطه کانونی بزرگ‌تر و نفوذ کم‌عمق‌تر می‌شود. قطر پرتو کوچک‌تر منجر به چگالی توان بیشتر، اندازه نقطه کانونی کوچک‌تر و نفوذ عمیق‌تر می‌شود.
۵. طول پالس: مدت زمانی که پرتو لیزر در هر پالس روشن است. طول پالس بر ورودی حرارت، سرعت خنک‌سازی و هندسه جوش تأثیر می‌گذارد. طول پالس طولانی‌تر منجر به ورودی حرارت بیشتر، سرعت خنک‌سازی کندتر و عرض جوش بزرگ‌تر می‌شود. طول پالس کوتاه‌تر منجر به ورودی حرارت کمتر، سرعت خنک‌سازی سریع‌تر و عرض جوش کوچک‌تر می‌شود.
اینها برخی از پارامترهای اصلی جوش لیزری هستند، اما ممکن است بسته به نوع و کاربرد فرآیند جوش، پارامترهای دیگری نیز وجود داشته باشد.
کاربردهای دستگاه جوش لیزری چیست؟
دستگاه های جوش لیزری به دلیل قابلیت ایجاد جوش های دقیق، سریع و با حداقل تغییر شکل، در صنایع مختلفی مورد استفاده قرار می گیرند. برخی از کاربردهای رایج این دستگاه ها عبارتند از:
- صنعت خودرو: دستگاه های جوش لیزری می توانند جوش هایی برای قطعات مختلف خودرو مانند سلونوئیدها، قطعات موتور، سیستم های تهویه مطبوع، دینام ها، انژکتورهای سوخت و فیلترها ایجاد کنند. آنها همچنین می توانند تعداد پرچ ها و وزن خودرو را کاهش دهند.
- صنعت پزشکی: این دستگاه ها قادر به ایجاد جوش برای محصولاتی مانند ایمپلنت ها، ضربان سازها، تیغه های جراحی و تجهیزات آندوسکوپی هستند. علاوه بر این، جوش های بهداشتی و بدون آلودگی ایجاد می کنند.
- صنعت هوافضا: دستگاه های جوش لیزری می توانند جوش هایی برای محصولاتی مانند بدنه هواپیما، متعلقات بدنه و بدنه اصلی ایجاد کنند. همچنین می توانند با استفاده از سیم جوش، جوش های مقاوم تر و انعطاف پذیرتری ایجاد کنند.
- صنعت الکترونیک: این دستگاه ها جوش هایی برای محصولاتی مانند سنسورها، کیبوردها و مدارهای چاپی ایجاد می کنند. همچنین می توانند جوش های دقیق و با کیفیت بالا برای قطعات کوچک و ظریف ایجاد کنند.
- صنعت جواهرسازی: دستگاه های جوش لیزری می توانند جوش هایی برای محصولاتی مانند انگشتر، دستبند، گردنبند و گوشواره ایجاد کنند. همچنین می توانند انواع فلزات و آلیاژهای مختلفی را که جوشکاری آنها با روش های سنتی دشوار است، جوش دهند.
- صنعت ابزار و قالب: این دستگاه ها می توانند جوش هایی برای محصولاتی مانند قالب ها، ابزارهای برش و قطعه‌سازها ایجاد کنند. همچنین می توانند بدون تأثیر بر عملکرد ابزارها، آنها را تعمیر یا اصلاح کنند.
جمع بندی
جوش لیزری یک فرآیند جوشکاری پیشرفته است که به دلیل مزایای متعددی، از جمله دقت بالا، سرعت زیاد، نفوذ عمیق و تغییر شکل کم، در طیف گسترده ای از صنایع مورد استفاده قرار می گیرد.
این فرآیند از یک پرتو لیزر برای ذوب کردن دو قطعه فلز و اتصال آنها به یکدیگر استفاده می کند. جوش لیزری می تواند جوش هایی با کیفیت بسیار بالا ایجاد کند که در صنایعی مانند خودروسازی، پزشکی، هوافضا، الکترونیک، جواهرسازی و ابزار و قالب کاربردهای گسترده ای دارد.
با این حال، جوش لیزری نیز دارای برخی معایب است، از جمله هزینه بالا، حساسیت به مواد و خطرات ایمنی.
با پیشرفت تکنولوژی و کاهش هزینه های دستگاه های جوش لیزری، انتظار می رود که این فرآیند در آینده کاربردهای بیشتری در صنایع مختلف پیدا کند.
و اما در پایان ، این منابع برای بهتر نوشتن این مطلب به ما کمک کردند :
انتهای مطلب
