جوشکاری لیزری روشی دقیق و کارآمد برای اتصال مواد است
به طور خلاصه، جوشکاری لیزر نتایجی با سرعت بالا، کیفیت بالا و حداقل اعوجاج ارائه میدهد.
با طیف وسیعی از مواد سازگار است و میتواند برای برآورده کردن نیازهای خاص هر کاربرد، تنظیم شود.
یکی از مزایای بزرگ جوشکاری لیزر، تطبیق پذیری آن است.
این روش نه تنها برای جوشکاری فلزاتی مانند آلومینیوم، مس و فولاد ضد زنگ، بلکه برای جوشکاری طیف وسیعی از مواد دیگر نیز قابل استفاده است.
از جمله برخی ترموپلاستیکها، شیشهها و کامپوزیتها.
این امر باعث میشود که در صنایع مختلفی از تولید خودرو گرفته تا الکترونیک و حتی تولید تجهیزات پزشکی مفید باشد.
جوشکاری لیزری چیست؟ [بخش دوم]
نمایش آیندهای پیشرو
جوشکاری لیزری یک فناوری پیشرفته است که از پرتو لیزر با انرژی بالا برای اتصال دقیق مواد، معمولاً فلزات، با ذوب کردن آنها در نقطه تماس استفاده میکند.
این فرآیند در مقایسه با روشهای جوشکاری سنتی، پیوندی قوی و بادوام با حداقل تغییر شکل ایجاد میکند.
سریع، کارآمد و قادر به تولید نتایج با کیفیت بالا است.
قلب جوشکاری لیزر
در قلب جوشکاری لیزری، خود پرتو لیزر قرار دارد که گرمای بسیار زیادی تولید میکند.
وقتی لیزر روی سطح فلز متمرکز میشود، ماده را ذوب میکند و یک حوضچه مذاب کوچک تشکیل میدهد.
این حوضچه به سرعت، معمولاً در عرض چند میلیثانیه، پس از دور شدن لیزر، جامد میشود و در نتیجه اتصال محکمی بین قطعات ایجاد میشود.
این فرآیند به شدت کنترل میشود، به این معنی که فقط نواحی جوش داده شده تحت تأثیر قرار میگیرند و بقیه مواد تا حد زیادی بدون تأثیر باقی میمانند.
درک جوشکاری لیزر
یک راه ساده برای درک جوشکاری لیزری، تصور یک ذرهبین است که پرتوهای خورشید را روی یک نقطه کوچک متمرکز میکند.
همانطور که نور متمرکز میتواند یک تکه کاغذ را ذوب کند، پرتو لیزر انرژی شدیدی را بر روی سطح فلز متمرکز میکند.
باعث ذوب شدن و در برخی موارد حتی تبخیر آن میشود.
چگالی توان جوشکاری پرتو لیزر
توان لیزر بر اساس چگالی توان اندازهگیری میشود.
که فوقالعاده بالاست - به میلیونها وات در هر سانتیمتر مربع میرسد.
هرچه قدرت لیزر بیشتر باشد، فرآیند جوشکاری سریعتر انجام میشود و گرما میتواند عمیقتر به ماده نفوذ کند.
با این حال، توان بالاتر لیزر، هزینه تجهیزات را نیز افزایش میدهد.
این موضوع هنگام در نظر گرفتن هزینه کلی دستگاه، آن را به یک عامل مهم تبدیل میکند.
آیا در جوشکاری لیزری و جوشکاری لیزری دستی تازه کار هستید؟
ما میتوانیم کمک کنیم!
چرا لیزر فایبر برای جوشکاری لیزری بهترین است؟
توضیح برخی از انواع رایج لیزر در جوشکاری لیزری
هر نوع لیزر نقاط قوت و ضعف خود را دارد و همین امر آنها را برای کاربردهای مختلف در جوشکاری لیزری مناسب میکند.
لیزرهای فیبری، به خصوص برای جوشکاری فلزات، متنوعترین و کارآمدترین هستند.
در حالی که لیزرهای CO2 برای قطعات کار دایرهای مفید هستند اما به نگهداری بیشتری نیاز دارند.
لیزرهای Nd:YAG برای کارهای خاص مانند تعمیر قالب ایدهآل هستند، اما راندمان انرژی پایین و هزینههای نگهداری بالای آنها میتواند محدودکننده باشد.
در نهایت، لیزرهای دیودی راندمان انرژی بسیار خوبی ارائه میدهند اما در مواردی که دقت بالا مورد نیاز است، کارایی کمتری دارند.
جوشکاری لیزر فیبری: محبوبترین و اثباتشدهترین
لیزرهای فیبری در حال حاضر محبوبترین و اثباتشدهترین فناوری برای جوشکاری لیزر هستند.
آنها به دلیل راندمان بالای انرژی، حدود 30٪، شناخته شده اند.
که به مدیریت حرارتی بهتر و کاهش هزینههای عملیاتی کمک میکند.
طول موج مادون قرمز ساطع شده توسط لیزرهای فیبری به خوبی توسط اکثر فلزات جذب میشود.
که آنها را برای طیف وسیعی از کارهای جوشکاری بسیار مؤثر میکند.
یکی از بزرگترین مزایای لیزرهای فیبری، توانایی آنها در تولید و هدایت پرتو لیزر از طریق کابل فیبر نوری است.
این امر باعث کیفیت بالای پرتو، افزایش دقت و چگالی انرژی بالاتر میشود که در نتیجه عمق نفوذ خوبی در هنگام جوشکاری ایجاد میکند.
علاوه بر این، لیزرهای فیبری حداقل مواد مصرفی را مصرف میکنند و هزینههای نگهداری و پیچیدگی را کاهش میدهند.
آنها همچنین میتوانند به راحتی با رباتها یا ماشینهای CNC ادغام شوند و این امر آنها را در محیطهای صنعتی بسیار کاربردی میکند.
مزیت دیگر این است که عملاً هیچ محدودیتی برای قدرت لیزرهای فیبری وجود ندارد و جوشکاری با کارایی بالا را حتی روی مواد ضخیم امکانپذیر میکند.
لیزر CO2: عالی برای کاربردهای خاص
لیزرهای CO2 اولین نوع لیزر مورد استفاده برای جوشکاری لیزری صنعتی بودند و هنوز هم در کاربردهای خاص مورد استفاده قرار میگیرند.
این لیزرها پرتو لیزر مبتنی بر گاز ساطع میکنند که نمیتوان آن را از طریق فیبر نوری هدایت کرد.
که منجر به کیفیت پرتو پایینتر در مقایسه با لیزرهای فیبری میشود.
این باعث میشود که آنها برای برخی از کاربردهای جوشکاری دقت کمتری داشته باشند.
لیزرهای CO2 معمولاً برای جوشکاری قطعات دایرهای استفاده میشوند زیرا میتوان لیزر را در حالی که قطعه کار میچرخد، در موقعیت خود ثابت کرد.
با این حال، به دلیل نیاز مکرر به مواد مصرفی مانند آینه و گاز، به نگهداری بیشتری نیاز دارند.
با میانگین راندمان انرژی حدود 20٪، لیزرهای CO2 به اندازه لیزرهای فیبری از نظر انرژی کارآمد نیستند.
در نتیجه هزینههای عملیاتی بالاتری را به همراه دارد.
لیزر Nd:YAG: با محدودیتهایی اثبات شده
لیزرهای Nd:YAG (ایتریوم آلومینیوم گارنت آلاییده با نئودیمیوم) یک فناوری اثباتشده در جوشکاری لیزری هستند.
اما آنها با برخی محدودیتها همراه هستند.
آنها راندمان انرژی پایینی دارند، معمولاً حدود ۵٪.
که منجر به مشکلات مدیریت حرارتی و هزینههای عملیاتی بالاتر میشود.
یکی از نقاط قوت لیزرهای Nd:YAG توانایی آنها در هدایت پرتو لیزر با استفاده از فیبر نوری است که کیفیت پرتو را بهبود میبخشد.
با این حال، هنوز هم متمرکز کردن پرتو لیزر روی یک نقطه کوچک دشوار است و دقت آنها را در کاربردهای خاص محدود میکند.
لیزرهای Nd:YAG اغلب برای کارهای خاص مانند تعمیر کپک، که در آن تمرکز بزرگتر قابل قبول است، استفاده میشوند.
آنها همچنین هزینه نگهداری بالایی دارند، زیرا مواد مصرفی مانند آینهها و لامپها نیاز به تعویض منظم دارند.
لیزر دیود: به دلیل کیفیت پایین پرتو، فوکوس کردن آن دشوار است
لیزرهای دیودی در کاربردهایی که نیاز به راندمان انرژی بالا (حدود 40٪) دارند، رایجتر میشوند.
این راندمان بالا منجر به مدیریت حرارتی بهتر و هزینههای عملیاتی کمتر در مقایسه با برخی دیگر از انواع لیزر میشود.
با این حال، یکی از معایب عمده لیزرهای دیودی این است که کیفیت پرتو آنها بسیار پایین است.
که تمرکز لیزر را روی یک نقطه کوچک دشوار میکند.
این امر دقت آنها را در برخی از کاربردهای جوشکاری محدود میکند.
با وجود این، لیزرهای دیودی هنوز برای برخی مواد، به ویژه پلاستیکها، مفید هستند و میتوانند به طور مؤثر در این کاربردها مورد استفاده قرار گیرند.
آیا میخواهید با دستگاه جوش لیزر فیبر دستی شروع به کار کنید؟
جوشکاری لیزری هدایتی و سوراخ کلید
آشنایی با تکنیکهای رایج جوشکاری
جوشکاری لیزری را میتوان به دو نوع اصلی تقسیم کرد: جوشکاری هدایتی و جوشکاری سوراخ کلید.
این دو فرآیند در نحوه تعامل لیزر با ماده و نتایجی که تولید میکنند، متفاوت هستند.
تفاوتهای کلیدی
کیفیت جوشکاری
جوشکاری هدایتی معمولاً نتایج تمیزتری با پاشش کمتر و نقصهای کمتر ایجاد میکند، در حالی که جوشکاری سوراخ کلید میتواند باعث پاشش بیشتر، تخلخل و منطقه تحت تأثیر حرارت بزرگتری شود.
توزیع حرارت جوشکاری
جوشکاری هدایتی گرما را به طور یکنواخت در تمام جهات توزیع میکند، در حالی که جوشکاری سوراخ کلید گرما را در جهت باریکتر و عمود بر هم متمرکز میکند و منجر به نفوذ عمیقتر میشود.
سرعت جوشکاری
جوشکاری سوراخ کلید سریعتر است و آن را برای تولید با حجم بالا مناسب میکند، در حالی که جوشکاری رسانایی کندتر است اما دقت بیشتری ارائه میدهد.
جوشکاری هدایتی
جوشکاری هدایتی فرآیندی ملایمتر و کندتر است. در این روش، پرتو لیزر سطح فلز را ذوب میکند.
باعث میشود فلز به دمای ذوب خود (نقطهای که به مایع تبدیل میشود) برسد.
اما فراتر از آن، یعنی تا دمای تبخیر (جایی که فلز به گاز تبدیل میشود) نروید.
گرما به طور مساوی در سراسر ماده توزیع میشود، به این معنی که انتقال حرارت در تمام جهات درون فلز رخ میدهد.
از آنجا که جوشکاری رسانایی ماده را به تدریج ذوب میکند، نتایج با کیفیت بالاتری تولید میکند.
این شامل حداقل پاشش (قطرات کوچک مواد مذاب که میتوانند در حین جوشکاری فرار کنند) و دود کم است که فرآیند را تمیزتر میکند.
با این حال، به دلیل کندتر بودن، جوشکاری هدایتی معمولاً برای کاربردهایی استفاده میشود که به جای سرعت، به اتصالات دقیق و با کیفیت بالا نیاز دارند.
جوشکاری سوراخ کلید
از سوی دیگر، جوشکاری سوراخ کلید فرآیندی سریعتر و تهاجمیتر است.
در این روش، پرتو لیزر فلز را ذوب و تبخیر میکند و یک سوراخ کوچک و عمیق یا سوراخ کلید در ماده ایجاد میکند.
گرمای شدید لیزر باعث میشود که فلز هم به دمای ذوب و هم به دمای تبخیر خود برسد.
با تبدیل شدن مقداری از حوضچه مذاب به گاز.
از آنجا که ماده تبخیر میشود، گرما عمودتر بر پرتو لیزر منتقل میشود و در نتیجه حوضچه جوش عمیقتر و باریکتر میشود.
این فرآیند بسیار سریعتر از جوشکاری هدایتی است و آن را برای خطوط تولید با حجم بالا ایدهآل میکند.
با این حال، گرمای سریع و شدید میتواند باعث پاشش شود و ذوب سریع نیز میتواند منجر به تخلخل (حبابهای کوچک گاز که در داخل جوش به دام میافتند) شود.
و یک منطقه تحت تأثیر حرارت (HAZ) بزرگتر (ناحیه اطراف جوش که توسط گرما تغییر میکند).
میخواهید بدانید کدام تکنیک جوشکاری مناسب است؟
برای اپلیکیشن و کسب و کار شما؟
از ویدیوهای جذاب گرفته تا مقالات آموزنده
جوشکاری TIG در مقابل جوشکاری لیزر: کدام یک بهتر است؟
زمان ارسال: ۲۵ دسامبر ۲۰۲۴