جوش لیزری و صنعت جوشکاری امروزه باتوجه به کاربرد بسیار مفید خود در اتصال دو قطعه به یکدیگر، نقش اساسی در اغلب صنایع دارد. این صنعت کاربردی با گذشت زمان و پیشرفت تکنولوژی توانسته با ابداع روش‌های مختلف و کارآمد پاسخگوی نیازهای جامعه مدرن باشد. صنعت جوشکاری به طورکلی در گذشته به دو روش اصلی جوشکاری ذوبی و جوشکاری حالت جامد یا غیر ذوبی انجام می‌شد. اما امروزه با پیشرفت تکنولوژی و ابداع روش‌های مدرن این صنعت نیز دچار تحولات و نوآوری‌های شگفتی در زیرمجموعه‌های خود شده است.

جوشکاری به روش ذوبی که از ایام گذشته در صنایع مختلف از اهمیت بالایی برخوردار بوده، امروزه به چندین روش مدرن و پیشرفته در صنعت کاربرد دارد. یکی از این روش‌های نوین در صنعت جوشکاری، جوش لیزری است. جوشکاری لیزری با بهره‌گیری از تکنولوژی ایجاد حرارت و تابش اشعه، باعث به وقوع پیوستن فرآیند جوش می‌شود. در این مقاله به بررسی کامل این فرآیند و کاربرد آن در صنایع مختلف می‌پردازیم.

معرفی جوش لیزری

پس از کشف پدیده لیزر و درجهان و رشد علم و تکنولوژی، انسان‌ها به دنبال ابداع روش‌های مدرن‌تر و کارآمدتر برای رفع نیازهای خود بودند. ساخت دستگاه‌های مدرن و ایجاد روش‌های نوین در صنعت جوشکاری به عنوان یکی از صنایع کاربردی نیز از اهمیت بالایی برخوردار بود. یکی از تحولات بسیار کارآمد در این صنعت، ابداع روش جوشکاری لیزری به ‌عنوان یکی از زیرشاخه‌های روش جوشکاری ذوبی بود.

این عمل با ایجاد گرما و تابش اشعه لیزر باعث بالا رفتن دقت و سرعت در طی فرآیند جوشکاری می‌شود. در این روش نوین با تاباندن اشعه به سطح قطعه کار مورد نظر و ایجاد حرارت،  باعث به‌وجود آمدن حوضچه‌ مذاب برای انجام فرآیند اتصال و جوش می‌شوند. با استفاده از این روش در حالت‌های مختلف می‌توان انواع فلزات را به یکدیگر متصل کرد. فرآیند جوش لیزری که با انواع دستگاه‌های دستی و اتومات انجام می‌شود از کارآیی بالایی در صنایع مختلف برخوردار است.

بررسی مزایای استفاده از جوشکاری لیزری

همانطور که گفتیم استفاده از روش جوش لیزر در صنعت‌های مدرن از کارآیی بالایی برخوردار است. در این قسمت به بررسی چند مورد از مزایای استفاده از جوشکاری لیزری می‌پردازیم:

• از مهم‌ترین مزایای استفاده از جوش لیزر، توانایی این روش در انجام عملیات اتصال انواع متریال‌های فلزی در بالاترین سرعت و کوتاه‌ترین زمان ممکن است.
• جوشکاری لیزری با دقت بسیار بالا و میلی‌متری، باعث ایجاد نتایج بسیار باکیفیت و بی‌نقص در اتصالات فلزی می‌شود. در این روش از جوشکاری سطح قطعه مسطح و بدون تخلخل و خشک شدگی در ناحیه اتصال باقی می‌ماند.
• با انتخاب روش جوشکاری لیزری نوین، دیگر نیازی به استفاده از جریان‌های بالا برای عملیات جوشکاری نیست. در این روش عملیات جوشکاری بااستفاده از فناوری جوشکاری بدون الکترون انجام می‌شود. این امر سبب کاهش 80 درصدی مصرف الکتریکی جوشکاری لیزری نسبت به جوشکاری سنتی می‌شود.
• دستگاه‌های جوشکاری لیزری با تکنولوژی پیشرفته، قابلیت جوشکاری طیف گسترده‌ای از مواد نظیر آلیاژهای مختلف با نقطه ذوب‌های بسیار بالا با مواد غیرهم‌جنس و متریال‌های فلزی دیگر را دارند.
• دستگاه‌های جوش لیزری با برخورداری از اشعه‌های باریک و قوی لیزر می‌توانند در جوشکاری متمرکز قطعات بسیار کوچک و ظریف و میکرو اتصالات در قطعات الکترونیکی کاربرد زیادی داشته‌باشند.

• همچنین از دیگر مزایای مهم استفاده از جوش لیزری به جای جوش صنعتی، می‌توان به عدم تولید هیچ‌گونه اشعه ایکس اشاره کرد. این عمل باعث کاهش چشمگیر آلودگی محیط می‌شود.
• جوشکاری لیزری نسبت به دیگر روش‌های جوشکاری صنعتی از تمیزی بیشتری در اتصال برخوداراست و به همین سبب نیاز به عملیات پرداخت پس از جوشکاری ندارد.
• از مزایای قابل توجه دیگر در جوشکاری لیزری بالا بودن طول عمر محل اتصالات در این روش نسبت به جوش‌های سنتی قوس الکتریکی و آرگون است.
• طول عمر دستگاه جوش لیزری در تولیدات انبوه و بالا در مقایسه با جوش سنتی بسیار بالا و قابل توجه است.
• دستگاه‌های جوشکاری لیزری بدون هرگونه تماس کار می‌کنند. این امر سبب می‌شود تا دستگاه دچار استهلاک نشود.
• در دستگاه های جوشکاری لیزر نیازی به تعویض ابزار یا الکترودهای به کار رفته در سیستم دستگاه وجود ندارد. از نظر کاهش پسماندهای صنعتی این امر نیز یکی از مزیت‌های استفاده از این دستگاه‌ها به شمار می‌آید.

کاربردهای جوشکاری لیزری در صنایع مختلف

صنعت جوشکاری لیزری با برخورداری از تکنولوژی به‌روز و کارآمد با دقت و سرعت بسیار بالا و همچنین ظرافت در عمل، از اهمیت ویژه‌ای در میان دیگر صنایع برخوردار است. چراکه به وسیله این روش نوین در صنایع مختلف می‌توان فرآیند جوشکاری را به سادگی انجام داد. ازجمله مهم‌ترین و پراستفاده‌ترین صنایع که از روش جوشکاری لیزری بهره‌مند می‌شوند، می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• صنعت الکترونیک
• صنعت خودرو
• صنعت هوافضا
• صنعت کشاورزی
• صنعت نفت و گاز
• صنعت پزشکی
• صنعت ساختمان سازی
• جواهر سازی
• باطری سازی
• ساخت موتور
• تولیدات انبوه قطعات و فیلترهای صنعتی
• لوازم خانگی و و تولیدات محصولات آشپزخانه
• ساخت کالاهای تزئینی و لوستر
• و…

انواع جوش لیزری

جوشکاری لیزری به صورت های متفاوتی انجام می شود در ادامه به بررسی معروف ترین جوشکاری لیزری می پردازیم

• جوش لیزری خط صلب و ممتد

روش جوشکاری لیزری خطی، استاندارترین حالت در جوشکاری لیزری CW است. دراین روش از جوشکاری بیشترین فشار و کم‌ترین عمق جوشکاری در ابتدا و انتهای خط جوش خواهد بود. این روش از جوشکاری لیزری به روش آب‌بند و هوابند نیز معروف است.

• جوش لیزری کوک

در این روش از جوشکاری لیزری نسبت به جوشکاری خطی، به قطعه حرارت کمتری وارد می‌شود. در روش جوش لیزری کوک، عمق جوشکاری در ابتدا و انتهای هر کوک، کمتر از ناحیه میانی کوک خواهد بود.

• جوش لیزری خط متشکل از نقطه جوش

روش جوشکاری خط متشکل از نقطه جوش از استاندارد لیزرهای پالسی برخوردار است. تکنولوژی پالس در فرآیندجوشکاری باعث کاهش قابل توجه میزان حرارت وارد شده به قطعه کار می‌شود. در این روش قطعه کار با قرار گیری در میان هر پالس فرصت خنک شدن پیدا می‌کند. همچنین از مزایای استفاده از روش جوش لیزری خط متشکل از نقطه جوش، ایجاد مقاومت در برابر نفوذ هوا و آب به محل اتصال است. البته باید توجه داشته باشید که این مقاومت به میزان همپوشانی نقاط نیز بستگی دارد.

• جوش لیزری نقطه‌ای

جوشکاری لیزری نقطه‌ای از رایج‌ترین روش‌های جوشکاری با لیزرهای پالسی است. استفاده از روش نقطه جوش در صنایع الکترونیکی که نیاز به ظرافت و دقت و بسیار بالایی در جوشکاری دارند بسیار کارآمد است.

• جوش لیزری شکل آزاد

عملیات جوشکاری لیزری در نوع شکل آزاد بااستفاده از روش‌های جوشکاری از راه دور انجام می‌شود. در این فرآیند شکل جوشکاری بسته به نوع متریال قطعه و میزان تحمل حرارت قطعه بهینه سازی شده و انجام می‌شود.

انواع دستگاه‌های جوش لیزری و کاربرد آن‌ها

هر کدام از دستگاه های جوش لیزری نحوه کارکرد و عملکرد جدایی دارند در ادامه به بررسی دستگاه ها می پردازیم

• دستگاه جوش لیزری خطی یا پیوسته

نحوه کارکرد دستگاه جوش لیزری خطی یا پیوسته شبیه به دستگاه جوش قوس الکتریکی است. در این روش جریان تابش لیزر به صورت پیوسته و خطی است. این جریان پیوسته با ذوب کردن قطعه فلزات امکان اتصال آن‌ها را فراهم می‌کند. استفاده از این دستگاه برای جوشکاری قطعات ضخیم به ویژه برای فلزات بازتابنده بسیار موثر است. استفاده از این دستگاه برای قطعه فلزات نازک ممکن است مشکلاتی مثل دفرومه شدن قطعه را به دنبال داشته باشد. همچنین باید اشاره کرد که قیمت دستگاه‌های جوش لیزر پیوسته در مقابل دستگاه‌های نقطه جوش لیزری پالسی بالاتر است اما هزینه‌های عملیاتی را کاهش می‌دهد.

• دستگاه نقطه جوش لیزری

دستگاه‌های نقطه جوش لیزری با فرآیند ایجاد پالس‌های پرتوان لیزر طراحی و تولید شده‌اند. در این دستگاه‌ها ذوب دو فلز با متریال‌های مختلف و یا مشابه، یا ذوب دو قطعه پلاستیک در کثری از ثانیه اتفاق می‌افتد. با اعمال حرارت و بر اثر ذوب کشش مولکولی و سطحی ناحیه مذاب باعث اتصال سریع دو متریال به یکدیگر می‌شود. در این نوع دستگاه به دلیل استفاده از شدت پرتو بسیار بالا بدون نیاز به هرگونه مواد معدنی، یک اتصال جوشی عمیق و بسیار با کیفیت حاصل می‌شود. پس از اتصال دو قطعه به یکدیگر سریعا محل جوش سرد می‌شود. همچنین دستگاه‌های نقطه جوش لیزری اغلب به صورت بدون سروصدا و و ایجاد آلودگی طراحی می‌شوند. این دستگاه با قابلیت زدن انواع جوش‌های عمودی، موازی و کوکی در ساخت تجهیزات پزشکی و صنایع غذایی و خودروسازی و ماشین آلات بسیار کاربرد دارند.

• دستگاه جوش طلا و میکرو قطعات لیزری

در دستگاه‌های جوش طلا، با بهره‌گیری از روش جوش نقطه‌ای و از طریق کنترل پهنای باند قدرت و انرژی و فرکانس تکرار پالس لیزر، فرکانس و اندازه نقطه نور را در محدوده وسیعی برای انجام عملیات‌های مختلف جوشکاری تنظیم می‌کنند. این دستگاه به‌طور ویژه برای جوشکاری نقطه‌ای، سوراخ کردن، تعمیر، بارگذاری و اندازه‌گیری مجدد جواهرات طلا و نقره، قطعات و ابزار آلات از جنس تیتانیوم و پلاتین و استفاده می‌گردد. همچنین از این تکنولوژی به‌طور گسترده‌ای در ساخت هواپیماها و فضاپیماها، محصولات ورزشی، فریم‌های چرم چشمی، تولیدات وسایل پزشکی مانند تولید دندان مصنوعی تیتانیوم و ساخت ابزار الکترونیک نیز بهره‌مند می‌شوند.

• دستگاه جوش فایبر(آب بند)

دستگاه جوش لیزری دستی فایبر، با بهره‌مندی وبه کار گیری از آخرین نسل لیزرهای فیبر و مجهز به سرجوش متلاطم خود در پر کردن شکاف جوشکاری دستی و در صنعت تجهیزات لیزر استفاده می‌شود. این دستگاه با ایجاد درز جوش زیبا، سرعت در ایجاد جوش سریع، سادگی در عملکرد و بدون مواد مصرفی از کارآیی بالایی در این صنعت برخوردار است. دستگاه جوش لیزری فایبر با کاربرد گسترده در فرآیندهای پیچیده کابینت‎‌های آشپزخانه، آسانسورهای پله‌ای، ساخت قفسه‌ها، اجاق گازها، نرده‌های محافظ درب و پنجره فولادی و ضدزنگ، خانه‌های از جنس فولادی ضدزنگ، جعبه‌های توزیع با متریال‌های فلزی و سایر صنایع تولید شده است.

سپهر استیل با داشتن سالها تجربه در زمینه انواع جوش لیزری در خدمت شما خواهد بود تا بهترین خدمات را دریافت کنید

منبع : wikipedia