جوشکاری یکی از فرایندهایی است که با شیوه‌ها و روش‌های متفاوتی قابل انجام است. یکی از روش‌های جوشکاری ذوبی که جزو روش‌های جدید و نوین به حساب می‌آید، جوشکاری با لیزر است. جوشکاری لیزری به وسیله ایجاد حرارت و تابش اشعه صورت می‌گیرد و از قدرت نور برای ذوب فلزات استفاده می‌نماید. در ادامه با جوش لیزری و ویژگی‌ها و کاربردهای آن آشنا خواهیم شد.
جوشکاری لیزری چیست؟
جوش لیزری یا Laser Welding، یکی از روش‌های جدید جوشکاری است که در دسته جوشکاری ذوبی قرار دارد. این روش جوشکاری به خاطر دقت و سرعت بالا مورد توجه بسیاری از جوشکاران قرار گرفته است. همانطور که اشاره کردیم، جوش لیزری به وسیله یک منبع نور و با تابش اشعه به سطح کار باعث ذوب قطعات می‌شود. در واقع زمانی که اشعه به سطح کار و قطعات تابیده شده و حرارت بالایی ایجاد شود، یک حوضچه مذاب تشکیل شده که از طریق آن میتوان فرایند جوش و اتصال را انجام داد. از طریق این روش جوشکاری، میتوان انواع فلزات و قطعات را به هم متصل کرده و جوش با کیفیتی را ایجاد کرد. روش جوشکاری لیزری در صنایع مختلفی کاربرد دارد و به وسیله دستگاه‌های تمام اتومات و یا دستی قابل انجام است.
جوشکاری پرتو لیزری در چه صنایعی کاربرد دارد؟
جوش لیزری به دلیل ویژگی‌هایی که دارد، در صنایع مختلفی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این جوش از دقت، سرعت و ظرافت بالایی برخوردار است و به همین علت بسیاری از افراد آن را به سایر روش‌های جوشکاری ترجیح می‌دهند. از جمله صنایعی که جوش لیزری در آن کاربرد دارد، میتوان به موارد زیر اشاره کرد:
جواهرسازی، صنعت خودروسازی، صنعت الکترونیک، صنعت هوافضا، صنعت پزشکی، ساخت کالاهای تزئینی، اتصال پلاستیک.
روند جوشکاری Laser Welding
در جوش لیزری، از یک پرتو نور بسیار متمرکز در یک نقطه بسیار کوچک استفاده می‌شود. در این شرایط قسمت زیر پرتو لیزر، نور را جذب کرده و انرژی بالایی پیدا می‌کند. در این شرایط پیوندهای اتمی شکسته شده و منطقه شروع به ذوب می‌نماید. ذوب شدن دو ماده در درزهای آنها، باعث ایجاد حالت مفصلی می‌شود. برای همین است که جوش لیزری در صنایع مختلفی کاربرد دارد و حتی میتوان از آن برای اتصال پلاستیک‌ها نیز استفاده کرد.
انواع حالت‌های جوشکاری لیزری
جوشکاری لیزری نفوذی
جوش لیزری نفوذی که به سوراخ کلید نیز معروف است، شامل ایجاد یک جوش با عمق بیشتر است. در واقع در این حالت زمانی که اشعه لیزر به سطح تابیده می‌شود، یک جوش با عمق بالایی به وجود می‌آید. عرض جوش در این حالت کم بوده و در واقع به شکل یک سوراخ عمیق با عرض کم پدید می‌آید. زمانی که تابش اشعه صورت می‌گیرد، سوراخ‌های ایجاد شده بر اثر ذوب دیواره‌ها پر شده و سبب اتصال قطعات می‌گردند.
جوشکاری لیزری رسانشی
این حالت از جوش لیزری، بر خلاف حالت قبلی بوده و جوش ایجاد شده به شکل کم عمق و با عرض زیاد است. در واقع حالت رسانشی سبب جوشکاری سطحی می‌شود و عمق و نفوذ زیادی ندارد. حالت جوشکاری لیزری رسانشی، به دو صورت انتقال انرژی و گرم کردن مستقیم قابل انجام است. در حالت انتقال انرژی، از یک جوهر استفاده می‌شود که این جوهر اشعه لیزر را جذب کرده و آن را به ضخامت مدنظر انتقال می‌دهد. با استفاده از این حالت از جوش لیزری، میتوان مواد پلیمری را جوشکاری کرد. گرم کردن مستقیم، روش دیگری در حالت رسانشی بوده که از آن میتوان برای جوشکاری طیف زیادی از فلزات و آلیاژهای مختلف استفاده کرد.
جوشکاری لیزری رسانشی – نفوذی
تفاوتی که این حالت با سایر حالات اشاره شده دارد این است که در آن عمق جوش نسبت به رسانشی بیشتر بوده و عرض کمتری در آن رخ می‌دهد.
لیزرهای مورد استفاده و انواع اتصال در جوشکاری لیزری
در جوشکاری لیزری، از لیزرهای مختلفی استفاده می‌شود. سه لیزر متداول در دستگاه جوش لیزری شامل لیزرهای الیافی، لیزرهای گازی و لیزرهای حالت جامد می‌باشد. پرتو لیزری با استفاده از فیبر نوری به دستگاه جوش لیزر عرضه می‌شود. دستگاه جوش فیبری، به هر فیبر لیزر متصل بوده و با هر فیبر میزان قدرت لیزر افزایش پیدا می‌کند. از انواع اتصال‌های مهم در جوشکاری لیزری میتوان به جوشکاری همپوشانی، باتد جوش، جوشکاری لبه فلنج، دور پرکننده جوش و استفاده از گاز فرآوری اشاره کرد.
انواع جوشکاری لیزری بر اساس نحوه اتصال
جوش لیزری را بر اساس نوع اتصال میتوان به دسته‌های زیر تقسیم کرد:
- جوش لیزری خطی: در این روش دو قطعه یا دو ورق به طور کامل به هم متصل می‌شوند. دلیل نامگذاری این روش به جوش خطی این است که در آن جوشکاری به صورت پیوسته انجام می‌شود و هیچ فضای خالی در بین آن ایجاد نمی‌شود. از جوش لیزری خطی بیشتر برای مواردی چون ساخت موتور، ساخت قطعات الکترونیکی، ساخت وسایل مخابراتی و غیره استفاده می‌گردد.
- جوش لیزری نقطه‌ای: این روش از جوش با روش قبلی فرق دارد و در آن اشعه لیزری به صورت نقطه‌ای به سطح تابیده می‌شود. برای همین از این روش برای اتصال نقاط مشخص شده در سطوح و قطعات استفاده می‌گردد. از جوش لیزری نقطه‌ای برای اموری چون ساخت جواهرات و اتصال قطعات الکترونیکی ریز استفاده می‌شود.
جوشکاری لیزری به چه روش‌هایی قابل انجام است؟
جوش لیزری را بر اساس روش انجام میتوان به دسته‌های زیر تقسیم کرد:
- جوش لیزری روی هم: این روش جزو روش‌های بسیار معمول و پرکاربرد بوده و بسیار ساده است. همانطور که از نام آن مشخص است، قطعات کار روی هم قرار می‌گیرند و به وسیله جوش لیزری به هم متصل می‌گردند.
- جوش لیزری 90 درجه: در این روش که به جوش گوشه‌ای نیز معروف است، قطعات کار به صورت 90 درجه و یا زاویه‌دار قرار می‌گیرند و عمل جوش در آنها انجام می‌شود. مقاومت این روش از جوش بسیار بالا است و استحکام خوبی دارد. تنها نکته‌ای که در این مورد وجود دارد این است که ضخامت ورق یا قطعه کار بالا، نباید زیاد باشد.
- جوشکاری لیزری لب به لب: در این روش قطعات کنار هم قرار گرفته و عمل جوشکاری به صورت خطی (یا T شکل) صورت می‌گیرد. این روش جزو روش‌های پرکاربرد و کارآمد جوشکاری لیزری بوده و سبب افزایش مقاومت اتصال و جوش می‌شود.
جوشکاری لیزری چه مزایا و معایبی دارد؟
هر یک از روش‌های جوشکاری، از مزایا و معایبی برخوردار هستند که افراد با اطلاع از آنها می‌توانند یک روش مناسب را برای جوشکاری انتخاب نمایند.
مزایای جوشکاری لیزری:
- انجام جوش به صورت ظریف
- دقت و سرعت بالا در حین جوشکاری
- قابلیت استفاده از آن برای اتصال انواع فلزات مختلف
- قابلیت استفاده از آن برای اتصال پلاستیک‌ها
- مصرف پایین برق و انرژی در آن
- عدم نیاز به گازهای محافظ
- قابلیت انجام به روش‌های مختلف
- قابلیت استفاده در صنایع متفاوت
معایب جوشکاری لیزری:
- نیاز به تجربه و مهارت بالای جوشکار
- محدودیت در ضخامت قطعات و ورق‌ها
- بازده تبدیل انرژی پایین
همانطور که مشخص است، مزایای جوشکاری لیزری نسبت به معایب آن بسیار بیشتر است. برای همین است که این روش محبوبیت زیادی دارد و با توجه به نوین بودن آن، افراد زیادی برای جوش و اتصال قطعات مختلف از آن استفاده می‌نمایند.
جوش لیزری دستی چیست؟
همانطور که در ابتدای مطلب نیز اشاره داشتیم، جوشکاری لیزری به وسیله دستگاه‌های تمام اتومات و یا دستی قابل انجام است. در جوشکاری لیزری دستی، تمام فرایند جوشکاری به وسیله دست انجام شده و هیچ یک از مراحل آن به شکل اتومات صورت نمی‌گیرد. جوش لیزری دستی با جوشکاری سنتی به وسیله الکترود شباهت زیادی دارد. تنها تفاوتی که میان آنها وجود دارد، دقت و سرعت بالای آن است. در جوش لیزری دستی، از یک تورچ لیزری استفاده می‌شود که با دست هدایت شده و سبب انجام جوشکاری می‌شود.
جوشکاری لیزری با استفاده از دستگاه جوش لیزری
دستگاه جوش لیزری، دستگاهی است که توسط آن میتوان قطعات را در کسری از ثانیه به هم متصل کرد. اتصال قطعات با دستگاه جوشکاری با روش‌های مختلفی قابل انجام است و بستگی به نوع قطعه و شرایط کار دارد. ساختار دستگاه جوش لیزری به این صورت است که با متمرکز کردن گرما و اشعه تابشی روی نقطه اتصال قطعات صورت می‌گیرد. این دستگاه‌ها به صورت دستی و اتومات وجود دارند که در نوع تمام اتوماتیک، کلیه فرایند جوش بدون دخالت انسان انجام می‌شود. برای همین به آنها دستگاه ربات جوشکاری لیزری هم گفته می‌شود. توجه داشته باشید برای جوشکاری لیزری حتما از عینک جوشکاری مخصوص استفاده نمایید. چرا که این روش از جوشکاری با تولید اشعه‌هایی همراه است که برای چشم ضرر دارند. برای همین با عینک جوشکاری لیزری، از آسیب و ضرر به چشم‌ها خودداری خواهد شد.
جمع بندی
جوشکاری لیزری یکی از انواع جوشکاری‌های ذوبی جدید و نوین است. در این روش از یک منبع نور استفاده شده که از طریق آن اشعه‌های لیزر بر سطوح و قطعات تابیده می‌شوند. با تابش اشعه بر روی سطوح، اتصال و جوش حاصل می‌شود. جوشکاری لیزری از دقت، ظرافت و سرعت بالایی برخوردار است و در بسیاری از صنایع کاربرد دارد. صنایعی چون جواهرسازی، خودروسازی، الکترونیک، هوافضا و صنعت پزشکی از جمله صنایعی هستند که میتوان از جوشکاری لیزری در آنها استفاده کرد.
