جوشکاری لیزری (Laser Welding) یکی از تکنولوژی‌های مدرن و پیشرفته‌ای است که در صنایع مختلف برای اتصال قطعات فلزی و غیرفلزی استفاده می‌شود. این روش جوشکاری به دلیل دقت بالا، سرعت و قابلیت انجام در محیط‌های خاص، جایگاه ویژه‌ای در میان روش‌های جوشکاری یافته است.
این نوع جوشکاری بر پایه استفاده از اشعه لیزر به‌عنوان منبع انرژی استوار است. اشعه لیزر به دلیل تمرکز بالا و قابلیت کنترل دقیق، می‌تواند نقاط خاصی از مواد را با دقت بالا گرم و ذوب کند. این ویژگی‌ها، لیزر را به یک ابزار قدرتمند در فرآیند جوشکاری تبدیل کرده‌اند. در این مقاله، به بررسی جزئیات جوشکاری لیزری، فرآیند انجام آن و کاربردهای مختلف آن خواهیم پرداخت.
انواع روش‌های جوشکاری لیزری
جوشکاری لیزری به دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فردش، به‌صورت های مختلفی انجام می‌شود که هر یک برای کاربردهای خاصی مناسب هستند. رویان جوش در ادامه این مطلب به بررسی انواع و کاربرد های این روش جوشکاری میپردازد.
1. جوشکاری نقطه‌ای (Spot Welding)
این روش برای قطعات حساس و کوچک مناسب می‌باشد و نیاز به تنظیمات دقیق پارامترهای لیزر دارد.
2. جوشکاری خطی (Seam Welding)
در جوشکاری خطی، اشعه لیزر به‌صورت یک خط مستقیم بر روی سطح قطعه حرکت می‌کند و جوش‌های خطی پیوسته ایجاد می‌کند. این روش برای جوش دادن قطعات بلند و مستقیم مانند لوله‌ها و ورق‌های فلزی استفاده می‌شود و نیاز به پردازش کمتری پس از جوشکاری دارد. جوشکاری خطی نیاز به کنترل دقیق حرکت لیزر و قطعه دارد و به تغییرات در ضخامت ماده حساس است.
بیشتر بخوانید: جوشکاری مقاومتی چه کاربردی دارد؟
3. جوشکاری هدایت‌شده (Conduction Welding)
این روش برای ایجاد جوش‌های سطحی و پهن مناسب است و کنترل بهتری بر روی عمق جوش دارد. در این روش احتمال ترک‌خوردگی کاهش می‌یابد و برای مواد با ضریب انبساط حرارتی بالا انتخاب مناسبی است؛ اما جوش ایجادشده عمق کمتری نسبت به سایر روش‌ها دارد و زمان‌بر است.
4. جوشکاری کلیدی (Keyhole Welding)
جوشکاری کلیدی جوش‌هایی با عمق زیاد و کیفیت بالا ایجاد می‌کند. این روش جوش‌های عمیق و مقاوم ایجاد می‌کند و نیازی به چند مرحله جوشکاری نیست.
5. جوشکاری اسکنر (Scanner Welding)
در جوشکاری اسکنر، اشعه لیزر با استفاده از سیستم اسکنر بر روی سطح قطعه حرکت می‌کند و الگوهای جوش متنوعی را ایجاد می‌کند. این روش برای جوش دادن قطعات با اشکال پیچیده و نیاز به‌دقت بالا مناسب است.
کاربردهای جوشکاری لیزری
جوشکاری لیزری به دلیل مزایای فراوان خود در صنایع مختلف کاربرد دارد. در این بخش به بررسی برخی از این کاربردها خواهیم پرداخت.
- صنعت خودروسازی: در این صنعت، جوشکاری لیزری به‌طور گسترده‌ای برای اتصال قطعات مختلف بدنه خودرو، گیربکس‌ها و قطعات موتور استفاده می‌شود. سرعت بالا و دقت این روش، امکان تولید انبوه باکیفیت بالا را فراهم می‌آورد.
- صنایع هوافضا: در صنایع هوافضا، از جوشکاری لیزری برای اتصال قطعات حساس و دقیق استفاده می‌شود. این روش به دلیل کاهش احتمال ایجاد ترک و نقص‌های جوش، موردتوجه قرارگرفته است.
- صنعت الکترونیک: در صنعت الکترونیک، جوشکاری لیزری برای اتصال قطعات کوچک و حساس مانند مدارهای چاپی و قطعات نیمه‌هادی استفاده می‌شود. دقت بالای لیزر در این کاربردها بسیار حائز اهمیت است.
- صنعت پزشکی: در صنعت پزشکی نیز جوشکاری لیزری برای تولید ابزارهای دقیق جراحی و ایمپلنت‌های پزشکی به کار می‌رود. این روش به دلیل کمترین آسیب به مواد و قابلیت استریل کردن، موردتوجه قرارگرفته است.
همچنین برای دریافت اطلاعات بیشتر در مورد الکترود کیسول میتوانید با کارشناسان رویان جوش تماس حاصل فرمایید.
اجزای اصلی و مراحل انجام جوشکاری لیزری
در این بخش ابتدا به معرفی اجزای اصلی سیستم جوشکاری لیزری و نقش آن پرداخته می‌شود و سپس روش کار شرح داده می‌شود. اجزای سیستم عبارت‌اند از:
- منبع لیزر: دستگاه تولید اشعه لیزر که می‌تواند انواع مختلفی از لیزرها مانند لیزرهای CO2، لیزرهای دیودی و لیزرهای فیبری را شامل شود.
- سیستم اپتیکی: عدسی‌ها و آینه‌هایی که اشعه لیزر را به نقطه موردنظر هدایت می‌کنند.
- سیستم حرکتی: دستگاهی که قطعات را در موقعیت صحیح قرار می‌دهد و حرکت دقیق آن‌ها را فراهم می‌کند.
- منطقه محافظت از گاز: ناحیه‌ای که با گازهای خاص مانند آرگون یا نیتروژن پر می‌شود تا از اکسیداسیون و آلودگی‌های محیطی جلوگیری کند.
در جوشکاری لیزری ابتدا قطعاتی که قرار است جوش داده شوند باید به‌دقت تمیز و آماده شوند. هرگونه آلودگی یا اکسیداسیون می‌تواند بر کیفیت جوش تأثیر منفی بگذارد. سپس پارامترهای لیزر مانند توان، سرعت و تمرکز باید به‌دقت تنظیم شوند تا جوش باکیفیت و بدون نقص ایجاد شود. این پارامترها بسته به نوع ماده و ضخامت آن تنظیم می‌شوند.
پس از تنظیم دستگاه و تمیز کردن سطوح، قطعات باید به‌دقت در موقعیت صحیح قرار گیرند. این کار معمولاً با استفاده از سیستم¬های حرکتی دقیق انجام می‌شود. درنهایت اشعه لیزر به سطح قطعه تابانده می‌شود. اشعه لیزر انرژی خود را به ماده منتقل می‌کند و آن را به دمای ذوب می‌رساند. در این مرحله، حوضچه‌ای از ماده مذاب در محل جوش ایجاد می‌شود. ماده مذاب ایجادشده به‌سرعت سرد می‌شود و جوش محکمی بین قطعات ایجاد می‌کند. در این مرحله، استفاده از گاز محافظ می‌تواند از اکسیداسیون و ایجاد نقص‌های جوش جلوگیری کند.
به خواندن ادامه دهید: جوشکاری انفجاری چیست؟
معایب و مزایا جوشکاری لیزری
این تکنولوژی، همانند هر تکنولوژی دیگری، دارای مزایا و معایب خاص خود است. از مزیت‌های روش جوش کاری لیزری به موارد زیر می توان اشاره کرد:
- دقت بالا: جوشکاری لیزری به دلیل قابلیت تمرکز بالای اشعه لیزر، امکان ایجاد جوش‌های دقیق و باکیفیت را فراهم می‌کند
- سرعت بالا: سرعت بالای فرآیند جوشکاری لیزری، امکان تولید انبوه و کارآمد را فراهم می‌کند
- منطقه حرارتی کوچک: اشعه لیزر فقط ناحیه کوچکی از ماده را گرم می‌کند که منجر به کاهش تنش‌های حرارتی و تغییر شکل قطعات می‌شود. این ویژگی به‌خصوص در جوشکاری قطعات حساس و دقیق اهمیت دارد.
- قابلیت اتوماسیون: جوشکاری لیزری به‌راحتی قابل اتوماسیون است و می‌توان آن را در خطوط تولید روباتیک و اتوماتیک به کار گرفت. این امکان باعث افزایش بهره‌وری و کاهش هزینه‌های نیروی انسانی می‌شود.
- قابلیت جوشکاری مواد مختلف: جوشکاری لیزری قابلیت جوشکاری انواع مختلف مواد فلزی و غیرفلزی را دارد. این تنوع باعث می‌شود که این روش در صنایع مختلف از خودروسازی تا پزشکی کاربرد داشته باشد.
در مقابل از معایب آن می‌توان از هزینه بالا، نیاز به تخصص، محدودیت در جوشکاری برخی مواد، حساسیت به شرایط محیطی و نیاز به سیستم‌های حفاظت از گاز نام برد.
جمع بندی
جوشکاری لیزری با ویژگی‌های منحصربه‌فردش، به‌عنوان یکی از روش‌های مدرن و پیشرفته در صنایع مختلف، نقش بسیار مهمی را ایفا می‌کند. از دقت بالا و سرعت فرآیند تا قابلیت اتوماسیون و قابلیت جوشکاری مواد مختلف، این روش به‌طور گسترده‌ای در صنایعی ازجمله خودروسازی، هوافضا، الکترونیک و پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرد. با پیشرفت فناوری و بهره‌گیری از این روش به نحو مؤثرتر، امیدواریم که کاربردهای آن در صنایع مختلف بهبود یابد و موجب رشد و پیشرفت در این حوزه شود.
