امروزه جوشکاری لیزری یکی از پیشرفتهترین روش های اتصال فلزات و همچنین قطعات غیر فلزی است ک در صنایع به کار میرود. این روش با استفاده از انرژی نور لیزر انجام میشود. این روش به دلیل داشتن دقت بسیار زیاد در بین صنعتگران محبوب شدهاست.
این دقت زیاد به این دلیل است که انرژی پرو لیزر در نقطهای بسیار کوچک متمرکز میشود و فرآیند تبخیر یا ذوب را به صورت کوتاه مدت و کاملا سطحی انجام میدهد؛ در ادامه این فرآیند پس از ذوب شدن،با سرد شدن محل اتصال عمل جوشکاری اتفاق افتاده و اتصالی بسیار با کیفیت را برای ما به همراه دارد. در ادامه این مطلب از مقالات پویا صنعت، همه چیز را درباره جوشکاری لیزری، دستگاه های آن و کاربرد های آن توضیح دادهایم.
تاریخچه جوشکاری لیزری
اگر به دنبال تاریخچه جوشکاری لیزری هستید، ابتدا باید تاریخچه لیزر را بدانید. تکنولوژی لیزر در اوایل دهه 1960 معرفی شد. اوایل معرفی لیزر از آن در کاربری های آزمایشگاهی و تحقیقاتی استفاده میشد؛ با گذر زمان و پیشرفت تکنولوژی لیزر های فیبر و لیزر های جامد، جوشکاری لیزری به صنایع مختلفی از جمله هوافضا، خودرو و تجهیزات پزشکی راه پیدا کرد.
جوشکاری لیزری چیست؟
در این نوع جوشکاری، پرتو لیزر با تمرکز بالا روی محل اتصال تابیده میشود؛ سپس انرژی زیاد و شدیدی باعث ذوب سریع مواد میشود و سپس با سرد شدن سریع، اتصال شکل میگیرد. این روش جوشکاری میتواند در دو نوع اجرا شود، با فلز پر کننده و بدون فلز پر کننده. این روش از اتصال ورق های فلزی و غیر فلزی دارای ویژگی های کلیدی و منحصر به فرد خودش است که از جمله آن میتوان به دقت بالا، کاهش اعوجاج، سرعت بالای تولید و کیفیت سطحی مناسب اشاره کرد.
کاربردهای جوشکاری لیزری
همانطور که گفتیم، جوشکاری لیزری در صنایع متفاوتی کاربرد های متنوعی دارند که در ادامه این مقاله از پویا صنعت – شرکت تولید دستگاه های جوش و برش لوله های پلی اتیلن و پلی پروپیلن آن ها را برای شما شرح دادهایم.
- صنعت خودرو: اتصال قطعات سبک، اتصالات ظریف، جوشکاری لببهلب و روی هم.
- صنعت هوافضا: کار با آلیاژهای آلومینیوم و تیتانیوم، دقت بالا و کاهش وزن قطعات.
- تجهیزات پزشکی: جوشکاری قطعات ریز، ابزارهای جراحی و تجهیزات آزمایشگاهی.
- صنعت الکترونیک: جوشکاری اجزای کوچک و حساس بدون آسیب حرارتی به قطعه.
- جواهرسازی و صنایع خاص: امکان جوشکاری دقیق و ظریف فلزات گرانبها.
انواع دستگاه جوش لیزری
همچنین مقاله صدای ترکیدن دستگاه جوش MIG میتواند برای شما مفید باشد.
این دستگاه ها بر اساس چند ویژگی به دسته بندی های متفاوتی تقسیم میشوند. از جمله این ویژگی ها میتوان به منبع لیزر و طراحی ساختاری اشاره کرد.
لیزر های فیبر
این لیزر کارایی خیلی بالایی دارد چرا که دقت آن بسیار بالا است و معمولا برای قطعات فلزی صنعتی به کار میرود.
لیزر های دیود
این نوع لیزر معمولا برای پلاستیک بکار میرود، اما از آن برای فلزات نازک هم استفاده میشود. یکی از ویژگی های برجسته این نوع لیزر مصرف انرژی پایین آن است.
لیزرهای CO₂
از لیزر های CO₂ برای برش و جوشکاری قطعات ضخیم استفاده میشود. این روش از جوشکاری دقت کمتری نسبت به لیزر فیبر دارد.
لیزر های حالت جامد
این لیزر یکی از با دقتترین لیزر هاست، به همین دلیل از آن در صنایع حساس مانند صنعت پزشکی و هوافضا استفاده میشود.
| نوع لیزر | کاربرد اصلی | مزیت | محدودیت |
| فیبر | فلزات صنعتی | دقت و سرعت بالا | هزینه اولیه بالا |
| دیود | پلاستیک و فلزات نازک | مصرف انرژی کم | توان محدود |
| CO₂ | قطعات ضخیم | توان بالا | دقت کمتر |
| حالت جامد | صنایع پزشکی و حساس | کیفیت بسیار بالا | تجهیزات گران |
روش های انجام جوش لیزری
جوش نفوذی
در جوشکاری نفوذی انرژی پرتو لیزر به عمق بیشتری از ماده نفوذ میکند و لایه های داخلی را به خوبی ذوب میکند. اغلب از این روش در جهت جوشکاری قطعات ضخیم استفاده میشود که اتصال بسیار محکمی برقرار میکند. از مزایای این روش میتوان به افزایش استحکام اتصالات و کاهش نیاز به فلز پرکننده اشاره کرد، اما نیازمند کنترل دقیق انرژی و سرعت تابش است تا اتصالات ما دچار ترک یا حفره نشود.
جوش سطحی
در این روش، سطح مقطع فلز ذوب میشود و عمق نفوذ بسیار کم است. این روش برای قطعات نازک و حساس مناسب است؛ جایی که نیاز داریم حرارت به لایه های پایین نرسد. در این روش در پایان جوشکاری، اتصالی بسیار تمیز و با حداقل اعوجاج داریم به همین دلیل از آن معمولا برای فلزات ظریف و قطعات الکترونیکی استفاده میکنیم.
جوش لب به لب
در جوش لب به لب، لبه های دو قطعه ذوب شده و به طور مستقیم به هم متصل میشوند. این روش اتصالی یکدست و صاف ایجاد میکند و برای سازههایی که نیاز به پیوستگی کامل سطح جوش دارند مناسب است.در این روش باید دو نکته مهم را رعایت کرد؛ همراستایی لبه ها و کنترل فاصله برای حفظ کیفیت جوش از اهمیت بالایی برخوردار است.
جوش روی هم
در جوش روی هم همانطور که از اسم آن مشخص است، دو قطعه بر روی یکدیگر قرار گرفته و اتصال ایجاد میشود. این روش برای سازههای صنعتی و مکانهایی که نیاز به استحکام زیاد و توزیع تنش مناسب دارند، کاربرد دارد. کنترل فشار و انرژی تابش برای جلوگیری از نفوذ بیش از حد و اعوجاج ضروری است.
3 نوع روش اتصال در جوشکاری لیزری
- جوش مستقیم (Direct Welding): قطعات بدون فیلر به هم متصل میشوند.
- جوش با فیلر (Filler Welding): برای پر کردن فاصله یا ایجاد اتصال قویتر، فلز پرکننده استفاده میشود.
- جوش ترکیبی (Hybrid Welding): ترکیب لیزر با روشهای دیگر مثل قوس الکتریکی برای افزایش عمق جوش.
مزیتهای جوشکاری لیزری
- دقت بالا و کنترل منطقه ذوب
- کاهش اعوجاج و تنشهای حرارتی
- سرعت تولید بسیار بالا
- امکان جوشکاری فلزات و پلاستیکهای حساس
- کیفیت سطحی بهتر و تمیزتر
معایب جوشکاری لیزری
- هزینه بالای تجهیزات و نگهداری
- نیاز به اپراتور متخصص
- محدودیت در اندازه قطعات و ضخامتهای زیاد
- خطرات ایمنی مرتبط با تابش لیزر
جوشکاری لیزری دستی
این روش هم مشابه روش های سنتی اجرا میشود، اما لیزر توسط اپراتور هدایت میشود. در این روش باید انعطاف پذیری بالایی داریم پس امکان انجام جوشکاری در محل های دشوار فراهم میشود اما سرعت و دقت آن نسبت به سیستم های اتوماتیک کمتر است.
جوشکاری لیزری پلاستیک
با استفاده از لیزر، پلاستیکها بدون تماس و آسیب حرارتی جوش داده میشوند. روشهای متداول شامل جوش انتقالی (Transmission Welding) و جوش جذب (Absorption Welding) است. این روش در قطعات پزشکی، بستهبندی و قطعات الکترونیکی بسیار کاربرد دارد.
همچنین میتوانید مطلب جوشکاری AC و DC را هم مطالعه کنید.
جوش لیزری فلزات
جوش لیزری استیل
استیل ها دارای مقاومت زیادی در برابر حرارت و خوردگی هستند، در جوشکاری استیل از طریق لیزر نیاز به دقت زیادی است تا انرژی و سرعت تابش را کنترل کرده و از ذوب بیش از حد یا کم و تغییر رنگ جلوگیری کنیم.
جوش لیزری آهن
آهن و فولاد به راحتی ذوب میشوند، ولی کنترل اعوجاج و ترکهای حرارتی اهمیت زیادی دارد. جوشکاری لیزری امکان جوشکاری یکنواخت و کم تنش را فراهم میکند.
جوشکاری فایبر
لیزرهای فیبر برای فلزات ضخیم یا حساس کاربرد دارند. مزیت آنها دقت بالا و توان نفوذ عمیق است که باعث جوش با کیفیت و کمترین آسیب حرارتی میشود.
دستگاه لیزر مخصوص جوش طلا
در جواهرسازی، لیزر های دقیق و با توان کم، برای جوشکاری طلا و نقره استفاده میشوند. مزیت اصلی این روش جلوگیری از تغییر رنگ فلز و آسیب به آن است.
روش انجام جوشکاری لیزری
این نوع جوشکاری باید در 4 مرحله انجام شود و هر مرحله دارای نکات کلیدی مخصوص خودش است. در جدول زیر تمام این اطلاعات به صورت سازماندهی شده برایتان آماده شده است:
| مرحله | توضیح | نکته کلیدی |
| آمادهسازی | تمیز کردن و صاف کردن سطح | حذف هرگونه آلودگی |
| تنظیم لیزر | انتخاب توان، سرعت و کانون | متناسب با جنس و ضخامت قطعه |
| تابش لیزر | اعمال انرژی | کنترل عمق و سرعت تابش |
| خنکسازی | سرد شدن مواد | جلوگیری از ترک و اعوجاج |
سختی فولاد در برش و جوش لیزری
فولادی که تصمیم به جوشکاری آن میگیرد اگر خیلی سخت باشد نیازمند تنظیم دقیق انرژی لیزر است تا از ترک و تغییر ساختار در آن جلوگیری شود.
عینک جوشکاری لیزری
استفاده از عینک مخصوص الزامی است. پرتو لیزر غیرقابل دید است و میتواند باعث آسیب جدی به چشم شود. عینکها باید با طول موج لیزر هماهنگ باشند.
راهنمای خرید دستگاه جوش لیزر
در زمان خرید دستگاه جوش لیزری باید به عواملی که در ادامه توضیح دادهایم دقت کنید تا بتوانید دستگاه متناسب با نیاز خود را تهیه کنید.
- نوع لیزر (فیبر، CO₂، دیود)
- توان و عمق نفوذ مورد نیاز
- دقت و کنترل اتوماسیون
- امکان استفاده برای فلز یا پلاستیک
عوارض ناشی از جوشکاری لیزر با گاز آرگون
استفاده از گاز محافظ آرگون معمول است، ولی استنشاق طولانی یا تماس مستقیم با پوست میتواند عوارض های جبران ناپذیر ایجاد کند به همین دلیل تهیه تجهیزات حفاظت فردی و تهویه مناسب ضروری است.
سوالات متداول درباره جوشکاری لیزری
۱. جوشکاری لیزری چیست؟
جوشکاری لیزری فرآیندی است که در آن با استفاده از پرتوی متمرکز لیزر، دو یا چند قطعه فلزی یا غیر فلزی به هم متصل میشوند. انرژی لیزر باعث ذوب یا تبخیر کوتاهمدت مواد میشود و با سرد شدن سریع، اتصال نهایی شکل میگیرد. این روش دقت بالا، کیفیت سطحی عالی و منطقه حرارت محدود را ارائه میدهد.
۲. چه موادی را میتوان با جوشکاری لیزری جوش داد؟
اکثر فلزات مانند استیل، فولاد، آلومینیوم، تیتانیوم و حتی فلزات گرانبها مثل طلا و نقره قابلیت جوشکاری با لیزر را دارند. همچنین برخی پلاستیکها و پلیمرهای حساس نیز با لیزر قابل جوش هستند، البته بسته به نوع لیزر و روش اجرا.
۳. مزایای جوشکاری لیزری چیست؟
از مزایای اصلی این روش میتوان به دقت بالا، سرعت تولید، کاهش اعوجاج، امکان جوشکاری قطعات نازک و حساس، کیفیت سطحی بهتر و کاهش نیاز به فلز پرکننده اشاره کرد.
۴. معایب جوشکاری لیزری کداماند؟
هزینه بالای تجهیزات، نیاز به اپراتور متخصص، محدودیت در اندازه و ضخامت قطعات، و خطرات ایمنی ناشی از تابش مستقیم لیزر از مهمترین معایب این روش هستند.
۵. جوشکاری لیزری دستی چیست؟
در جوشکاری لیزری دستی، اپراتور پرتوی لیزر را هدایت میکند و امکان جوشکاری در موقعیتهای دشوار و قطعات غیر استاندارد را فراهم میکند. این روش نسبت به سیستمهای اتوماتیک انعطاف بیشتری دارد اما سرعت و دقت کمتری ارائه میدهد.
۶. تفاوت جوشکاری لیزری و جوشکاری سنتی چیست؟
در جوشکاری سنتی از قوس الکتریکی یا مقاومت حرارتی برای ذوب قطعات استفاده میشود که منطقه حرارت زیاد و اعوجاج بیشتری دارد. در مقابل، جوشکاری لیزری منطقه حرارت محدود، دقت بالا و کیفیت سطحی بهتر ارائه میکند.
۷. چه تجهیزاتی برای جوشکاری لیزری لازم است؟
تجهیزات شامل منبع لیزر (فیبر، CO₂، دیود یا حالت جامد)، اپراتور یا سیستم اتوماسیون، سیستم تهویه و تجهیزات حفاظت فردی مانند عینک مخصوص لیزر است. همچنین در برخی روشها نیاز به فلز پرکننده یا گاز محافظ نیز وجود دارد.
۸. جوشکاری لیزری پلاستیک چگونه انجام میشود؟
در جوشکاری پلاستیک، از لیزر برای ذوب دقیق سطح پلاستیک استفاده میشود. روشهای رایج شامل جوش انتقالی (Transmission Welding) و جوش جذب (Absorption Welding) هستند که بدون تماس مستقیم و با حداقل آسیب حرارتی انجام میشوند.
۹. جوشکاری لیزری چه کاربردهایی دارد؟
این روش در صنایع خودرو، هوافضا، تجهیزات پزشکی، الکترونیک، جواهر سازی و فلزکاری عمومی کاربرد دارد. از مزایای آن میتوان به سرعت بالا، دقت، کیفیت سطحی عالی و امکان جوشکاری قطعات حساس و ظریف اشاره کرد.
۱۰. آیا جوشکاری لیزری خطرناک است؟
در صورت عدم استفاده از تجهیزات حفاظت فردی، تابش لیزر میتواند باعث آسیب شدید چشم و پوست شود. همچنین استفاده از گاز محافظ مانند آرگون نیازمند تهویه مناسب است. رعایت ایمنی، عینک مخصوص و آموزش اپراتور الزامی است.
نظر بدهید