آشنایی با انواع روش های جوشکاری لیزری

در این مقاله میخواهیم به آشنایی با انواع روش های جوشکاری لیزری بپردازیم ؛ اما ابتدا باید بدانیم چه لیزری در جوشکاری لیزری استفاده می شود؟ در جوشکاری لیزری بسته به نیازهای خاص کاربرد جوش می توان از انواع مختلفی از لیزرها استفاده کرد.

پرکاربردترین لیزرها برای جوشکاری لیزری عبارتند از: لیزرهای حالت جامد، لیزرهای CO2 و لیزرهای دیود. لیزرهای حالت جامد از یک محیط جامد مانند کریستال یا شیشه برای تولید پرتو لیزر استفاده می کنند. نمونه هایی از لیزرهای حالت جامد مورد استفاده در جوشکاری شامل لیزرهای گارنت آلومینیوم ایتریوم دوپ شده با نئودیمیم (Nd:YAG) و لیزرهای فیبر می باشد. لیزرهای CO2 لیزرهای گازی هستند که یک پرتو لیزر در طیف مادون قرمز میانی تولید می کنند. لیزرهای دیودی با استفاده از دیودهای نیمه هادی پرتو لیزر تولید می ­نمایند.

در ادامه مقالات قبلی در  این سری از مقالات آشنایی با جوشکاری لیزری به ۳ نوع جوش لیزری  ، جوشکاری لیزری از راه دور (Remote laser welding) و جوشکاری لیزر CO2 و  جوش لیزری Nd:YAG  از ۱۳ نوع روش جوشکاری لیزری خواهیم پرداخت.

جوشکاری لیزری از راه دور (Remote laser welding)

جوشکاری لیزری از راه دور (RLW) یک تکنیک تخصصی است که در جوشکاری لیزری استفاده می­شود که در آن پرتو لیزر با استفاده از کابل های فیبر نوری یا سایر سیستم های انتقال پرتو به قطعه کار تحویل داده می شود. بر خلاف تنظیمات جوش لیزری سنتی که در آن قطعه کار در مجاورت منبع لیزر قرار می گیرد، RLW امکان انجام عملیات جوشکاری را در فاصله دور فراهم می کند.

در RLW، پرتو لیزر از طریق کابل‌های فیبر نوری انعطاف‌پذیر منتقل می‌شود و امکان انعطاف‌پذیری بیشتری را در قرار دادن قطعه کار و تجهیزات جوشکاری فراهم می‌کند. این عملیات از راه دور چندین مزیت از جمله افزایش دسترسی به مناطق صعب العبور یا هندسه های پیچیده و یا اگر قطعه کار بزرگ، حجیم یا نیاز به دستکاری دقیق داشته باشد را ارائه می دهد ، RLW معمولاً در کاربردهای صنعتی استفاده می شود.

جوشکاری لیزر CO2

خدمات جوشکاری لیزر CO2 یک فرآیند جوشکاری است که از پرتو لیزر دی اکسید کربن (CO2) به عنوان منبع انرژی برای اتصال اجزای فلزی به یکدیگر استفاده می کند. به دلیل تطبیق پذیری و کارایی آن، یک روش جوشکاری پرکاربرد و جا افتاده در صنایع مختلف است.

در جوشکاری لیزر CO2، پرتو لیزر CO2 با تحریک مخلوطی از گازهای دی اکسید کربن، نیتروژن و هلیوم تولید و سپس پرتو لیزر با استفاده از آینه‌ها و عدسی‌ها بر روی قطعه کار متمرکز می‌شود تا منبع گرمایی متمرکز ایجاد نماید. گرمای شدید تولید شده توسط پرتو لیزر، فلز را در محل اتصال جوش ذوب می­نماید و به آن اجازه می دهد جوش بخورد و یک جوش قوی تشکیل دهد.

حتما مطالعه کنید : نکات مهم علامت­ گذاری فلزات با لیزر CO2 و فایبر

جوشکاری لیزر CO2 چندین مزیت از جمله کنترل دقیق فرآیند جوشکاری به دلیل پرتو لیزر متمرکز و کاملاً مشخص را ارائه می دهد. این امکان جوش باکیفیت و دقیق را حتی در اجزای پیچیده یا ظریف فراهم می کند. قابلیت نفوذ عمیق لیزرهای CO2 جوش مواد ضخیم را امکان پذیر می کند و آنها را برای کاربردهایی که نیاز به جوش های قوی و با نفوذ کامل دارند مناسب می کند.

جوشکاری لیزر CO2 در صنایع مختلف از جمله: خودروسازی، هوافضا، الکترونیک و تولید کاربرد دارد. معمولاً برای اتصال اجزایی مانند پانل های بدنه، قطعات شاسی، سیستم های اگزوز و محفظه های الکتریکی استفاده می شود. تطبیق پذیری جوش لیزر CO2 امکان جوشکاری انواع مختلف فلزات از جمله: فولاد، آلومینیوم و فولاد ضد زنگ را فراهم می ­نماید.

جوش لیزری Nd:YAG

از دیگر مواردی که باید در آشنایی با جوشکاری لیزری به آن اشاره نمود ،خدمات جوشکاری لیزری Nd:YAG یک تکنیک جوشکاری است که از لیزر حالت جامد معروف به لیزر گارنت آلومینیوم ایتریوم دوپ شده با نئودیمیم (Nd:YAG) برای اتصال اجزای فلزی به یکدیگر استفاده می کند. این یک روش جوشکاری لیزری است که به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد که به دلیل تطبیق پذیری و قابلیت جوشکاری انواع مواد شناخته شده است.

در جوشکاری لیزر Nd:YAG، لیزر Nd:YAG یک پرتو لیزر پرانرژی تولید می­نماید که بر روی اتصال بین اجزای فلزی متمرکز می­شود. پرتو لیزر به سرعت فلز را گرم و ذوب نموده و یک حوضچه جوش ایجاد می­گردد. با حرکت پرتو لیزر در امتداد محل اتصال، فلز مذاب جامد می شود و یک جوش قوی و پیوسته را تشکیل می دهد.

لیزرهای Nd:YAG نور را با طول موجی در حدود ۱۰۶۴ نانومتر ساطع می کنند که برای جوشکاری فلزاتی مانند فولاد ضد زنگ، آلومینیوم، مس و آلیاژهای دیگر مناسب است. پرتو لیزر Nd:YAG با استفاده از کابل‌های فیبر نوری یا بازوهای رباتیک مفصلی بر روی قطعه کار اعمال می‌شود و انعطاف‌پذیری را در موقعیت‌یابی و دسترسی به اتصال جوش ارائه می‌دهد.

جوشکاری لیزر Nd:YAG چندین مزیت دارد. کنترل دقیقی بر فرآیند جوشکاری فراهم می‌کند و اجازه می‌دهد تا جوش‌هایی با کیفیت بالا با حداقل حرارت ورودی و کاهش اعوجاج انجام شود. چگالی توان بالای پرتو لیزر جوشکاری با نفوذ عمیق را امکان پذیر می کند و آن را برای مواد ضخیم مناسب می­نماید. جوش Nd:YAG کنترل دقیقی بر روی قدرت، مدت زمان و شکل پالس های لیزر ارائه می دهد. به طور خاص برای عملکرد حالت پالس بهینه شده است. با این حال، توجه به این نکته مهم است که پرتوهای لیزر می توانند پالس هایی با طول موج های متفاوت ساطع کنند و همه این طول موج ها به هدف مورد نظر نمی رسند. در نتیجه مقداری از انرژی به صورت گرما تلف می شود.