جوشکاری لیزری یکی از روشهای مدرن و پرکاربرد برای به هم پیوستن قطعات است. این روش در مقایسه با دیگر شیوههای جوشکاری، از قدرت، سرعت و دقت بالاتری برخوردار است و به همین دلیل بسیاری از متخصصان این حوزه از آن استفاده میکنند.
این نوع جوشکاری میتواند اتصالهایی بسیار باریک، دقیق و مستحکم ایجاد کند. برخلاف روشهای قدیمی که در آنها از گازهای جوشکاری استفاده میشد، در جوشکاری لیزری از انرژی گرمایی و پرتو لیزر برای ذوب و اتصال قطعات بهره میبرند.
در این نوشته، نخست به این پرسش پاسخ میدهیم که جوشکاری لیزری چیست و سپس کاربردها و مشخصات این روش پیشرفته را مرور میکنیم.
رونیکس را بخوانید!
جوشکاری لیزری چیست؟
جوشکاری لیزری یک روش نوین برای جوشکاری است که در دسته روشهای جوشکاری ذوبی قرار میگیرد. اساس این فرآیند، تولید گرما و استفاده از پرتو لیزر برای ایجاد اتصال است.
در این روش، ابتدا پرتو لیزر به نقطه مورد نظر روی قطعه کار تابانده میشود. این تابش باعث گرم شدن و ذوب موضعی مواد میگردد. پس از تشکیل این منطقه مذاب، عمل جوشکاری و به هم پیوستن قطعات انجام میپذیرد.
کاربرد جوشکاری لیزری
پس از آن که فهمیدیم جوشکاری لیزری چیست، نوبت به کاربردهای آن میرسد.
به طور کلی، جوشکاری لیزری به خاطر دقت زیاد، سرعت بالا و کیفیت عالی اتصال، در زمینههای گوناگونی استفاده میشود. این روش در صنعت ساخت خودرو، هواپیما و فضاپیما، کشتیسازی، ساخت تجهیزات پزشکی، تولید قطعات الکترونیکی و همچنین در ساخت زیورآلات، یک تکنیک پرکاربرد و قابل اعتماد به شمار میرود.
حالتهای جوشکاری لیزری
حالت رسانشی
در این روش از جوشکاری با لیزر، یک اتصال پهن و با عمق کم ایجاد میشود که به خوبی نشاندهنده جوشکاری سطحی است. این فرآیند با بهرهگیری از دو مکانیسم مختلف برای انتقال حرارت انجام میپذیرد.
حرارت دهی مستقیم
در این روش، انواع زیادی از فلزات و ترکیبات فلزی را میتوان با کمک گرمای مستقیم به هم متصل کرد.
انتقال انرژی
در این شیوه، فرآیند جوشکاری با کمک یک جوهر مخصوص انجام میگیرد. این جوهر در مرحله نخست، پرتو لیزر را به خود جذب میکند. سپس، انرژی جذب شده را به عمق و ضخامت دلخواه منتقل مینماید. با این روش، میتوان مواد پلیمری را نیز به خوبی به یکدیگر جوش داد.
حالت رسانشی – نفوذی
این روش جوشکاری با شیوه پیشین که به آن روش رسانشی میگویند، فرق دارد. در اینجا، جوش ایجاد شده عمیقتر است اما پهنای آن باریکتر از روش رسانشی خواهد بود.
جوشکاری لیزری نفوذی (سوراخ کلید)
در این شیوه از جوشکاری که با لیزر انجام میشود و به نام “سوراخ کلید” شناخته میشود، پرتو لیزر باعث ایجاد جوش با عمق زیاد میگردد. عرض جوش ایجاد شده در این روش بسیار کم و باریک است.
بیشتر بخوانید: برای آشنایی با سایر روشهای جوشکاری، مقاله “روش های مختلف جوشکاری | هر روش چه زمانی کاربرد دارد؟” را بخوانید.
انواع جوشکاری لیزری بر اساس نحوه انجام
جوشکاری با پرتو لیزر به روش زاویه قائمه
در این روش، از انرژی متمرکز پرتو لیزر برای اتصال دو قطعه فلزی که با زاویه ۹۰ درجه نسبت به هم قرار گرفتهاند، استفاده میشود. این تکنیک برای ساخت قابها، چهارچوبها و اتصالاتی که نیاز به استحکام بالا دارند، بسیار مناسب است.
پرتو لیزر روی خط برخورد دو قطعه متمرکز میشود و با ذوب کردن لبههای آنها، اتصالی محکم و دقیق ایجاد میکند. از مزایای این روش میتوان به سرعت بالا، دقت بسیار زیاد، کاهش تغییر شکل قطعه به دلیل گرمای محدود و امکان خودکارسازی کامل فرآیند اشاره کرد.
این نوع جوشکاری معمولاً در صنایعی مانند خودروسازی، تولید لوازم الکترونیکی و ساخت تجهیزات دقیق کاربرد دارد.
جوشکاری با لیزر برای زاویه قائمه، روشی است که دو قطعه فلز را دقیقاً در زاویه ۹۰ درجه به هم متصل میکند. این تکنیک معمولاً در ساختن اسکلتهای فلزی و همچنین کارهای تعمیراتی مورد استفاده قرار میگیرد.
جوشکاری لیزری لببهلب نیز روش دیگری است که در آن، دو قطعه فلز از لبههای خود و در یک سطح، به هم جوش داده میشوند.
در روش جوشکاری لیزری لب به لب، دو قطعه کار دقیقاً در کنار هم قرار میگیرند. سپس پرتو لیزر به صورت یک خط مستقیم بر روی محل تماس دو قطعه متمرکز میشود و آنها را به هم متصل میکند. این فرآیند از انعطافپذیری خوبی برخوردار است.
در روش جوشکاری لیزری روی هم، دو قطعه بر روی یکدیگر قرار میگیرند. سپس اشعه لیزر از لایه بالایی عبور کرده و هر دو قطعه را در محل مورد نظر به یکدیگر جوش میدهد.
جوشکاری روی هم، از روشهای معمول و پراستفاده در جوشکاری با لیزر به شمار میرود. دلیل محبوبیت این روش در میان بسیاری از جوشکاران، سادگی و سهولت اجرای آن است.
در این فرآیند، ابتدا قطعات کار بر روی یکدیگر قرار داده میشوند و سپس با بهرهگیری از پرتو لیزر به یکدیگر متصل میگردند.
علاوه بر این، روشهای جوشکاری لیزری بر پایهی شیوهی اتصال قطعات، به دو گروه اصلی تقسیمبندی میشوند که در ادامه به شرح آنها خواهیم پرداخت.
انواع جوشکاری لیزری بر اساس نحوه اتصال
جوشکاری نقطهای با لیزر روشی است برای اتصال قطعات فلزی به یکدیگر. در این روش، به جای استفاده از الکترود یا سیم جوش، از یک پرتو لیزر متمرکز و پرانرژی استفاده میشود.
این پرتو لیزر روی نقطه بسیار کوچکی از فلز متمرکز میشود. انرژی شدید آن باعث میشود فلز در آن ناحیه خاص به سرعت ذوب شود. سپس با سرد شدن این نقطه ذوب شده، دو قطعه فلزی به طور محکم و دائمی به هم متصل میگردند.
مزیت اصلی این روش، دقت بسیار بالا و کنترل کامل روی فرآیند است. چون گرمای زیادی فقط در نقطه مورد نظر ایجاد میشود، مناطق اطراف کمتر تحت تأثیر قرار میگیرند و تغییر شکل یا آسیب در قطعه کار به حداقل میرسد. از این روش معمولاً برای جوشکاری قطعات ظریف، الکترونیکی یا در صنایعی که نیاز به دقت فوقالعاده دارند، استفاده میشود.
در روش جوشکاری نقطهای با لیزر، یک پرتو لیزر متمرکز به کار میرود تا فلز را در محلهای دقیق و از پیش تعیین شده ذوب کند.
این شیوه، دقت بالا و سرعت خوبی دارد و برای به هم پیوستن قطعات کوچک و دقیق در زمینههای گوناگون مانند ساخت دستگاههای الکترونیکی، طلا و جواهر و همچنین تجهیزات پزشکی مناسب است.
۲. جوشکاری لیزری به صورت خطی
در روش جوشکاری با پرتو لیزر خطی، از یک اشعه لیزر بسیار متمرکز برای ذوب کردن فلز در امتداد یک خط مستقیم و پیوسته بهره میبرند. این فرآیند، دو قطعه یا دو صفحه فلزی را به طور کامل به هم متصل میکند و در حوزههای گوناگونی مانند صنایع الکترونیک، ساخت خودرو و تجهیزات ارتباطی مورد استفاده قرار میگیرد.
مزایای جوشکاری لیزری
حالا که با مفهوم جوشکاری لیزری و مدلهای مختلف آن آشنا شدیم، به سراغ ویژگیهای این روش میرویم.
جوشکاری لیزری مزایای زیادی دارد که برخی از آنها عبارتند از:
* انجام جوشکاری با سرعت زیاد و دقت بسیار بالا.
* توانایی انجام اتصالهای بسیار ریز و دقیق.
* مصرف کمتر برق و انرژی در مقایسه با دیگر روشهای جوشکاری.
* امکان جوش دادن فلزات گوناگون با کیفیت عالی.
* قابلیت جوش دادن مواد پلاستیکی و غیرفلزی.
* نیاز نداشتن به گاز محافظ در هنگام جوشکاری.
معایب جوشکاری لیزری
همراه با مزایای جوشکاری لیزری، این روش ممکن است کاستیهایی نیز داشته باشد. در ادامه به برخی از این نقاط ضعف اشاره میشود:
محدودیت در ضخامت ورق:
جوشکاری با لیزر بیشتر برای اتصال ورقهای نازک کاربرد دارد و در مواردی که قطعات ضخیمتر باشند، ممکن است با چالشهایی روبرو شود.
بازده تبدیل انرژی کم:
در روش جوشکاری با لیزر، ممکن است انرژی کمتری نسبت به بقیه روشهای جوشکاری به حرارت مفید تبدیل شود.
هزینه بالا:
یکی از نکات منفی جوشکاری با لیزر، قیمت زیاد تعمیر و مراقبت از دستگاههای این روش است.
انواع آسیب چشمی:
جوشکاری با لیزر، با وجود توانایی بالا و بازده مناسب، ممکن است برای سلامتی افراد، به ویژه پوست و چشمها، خطراتی به همراه داشته باشد.
برای محافظت از چشمها در برابر این آسیبها، عینک ایمنی جوشکاری رونیکس گزینهای بسیار مناسب است.
تفاوت جوشکاری لیزری و جوشکاری آرگون
جوشکاری با لیزر و جوشکاری با گاز آرگون، دو تکنیک متفاوت برای به هم پیوستن فلزات هستند که هر یک مزایا و موارد استفاده ویژهای دارند. به عنوان نمونه، در جوشکاری آرگون، گرمای مورد نیاز برای ذوب کردن فلزات با کمک یک قوس الکتریکی در محیط گاز آرگون یا ترکیبی از گازهای دیگر تولید میشود.
در مقابل، در جوشکاری لیزری، انرژی لیزر به شکل یک پرتو نور بسیار متمرکز، روی نقطه دقیقی از قطعه تابیده میشود و باعث ذوب و اتصال آن ناحیه میگردد.
علاوه بر این، جوشکاری لیزری به خاطر تمرکز بالای انرژی، سرعت عمل بسیار بیشتری نسبت به جوشکاری آرگون دارد.
بیشتر بخوانید: جوشکاری آرگون چیست؟
سخن آخر
در این نوشته به این پرسش پاسخ دادیم که جوشکاری لیزری چیست و در کجاها کاربرد دارد. همچنین نقاط قوت و ضعف این روش را برشمردیم. جوشکاری لیزری یک تکنولوژی مدرن است که امروزه به سرعت در بخشهای گوناگون صنعت مورد استفاده قرار میگیرد. دقت بسیار بالا، سرعت عمل و کیفیت عالی اتصال، از ویژگیهای بارز این روش به شمار میرود.
با این حال، جوشکاری لیزری با وجود همه محاسن خود، محدودیتهایی نیز دارد. قیمت زیاد دستگاهها، نیاز به نیروی انسانی آموزشدیده و متخصص و همچنین خطر احتمالی برای بینایی از جمله این کاستیها هستند.
اگر شما هم از دستگاه جوش لیزری استفاده کردهاید، خوشحال میشویم دیدگاهها و تجربیات خود را درباره خوبیها و سختیهای این فناوری با ما در بخش نظرات به اشتراک بگذارید.
سؤالات متداول
آیا جوشکاری لیزری ایمن است؟
اگر دستورالعملهای ایمنی به درستی رعایت شوند، جوشکاری لیزری یک روش مطمئن و مؤثر است. پوشیدن وسایل محافظتی مناسب، آموزش کامل فرد اپراتور و نظارت دقیق بر مراحل کار، از مهمترین کارهایی است که برای حفظ ایمنی در این روش باید انجام داد.
آیا در جوشکاری لیزری دود یا گاز ایجاد میشود؟
بله، اما اگر فرآیند به خوبی تنظیم شود، میزان این گازها بسیار کم خواهد بود. با نصب سیستم تهویه مناسب و ایجاد جریان هوا میتوان این دود و گازها را از محیط کار خارج کرد.
آیا میتوان فلزات نازک را با لیزر جوش داد؟
جوشکاری لیزری گزینه بسیار مناسبی برای فلزات نازک است. به دلیل تمرکز زیاد انرژی و دقت بالای این روش، میتوان فلزات نازک را بدون اینکه آسیب ببینند، به خوبی به هم متصل کرد.
نظر شما در مورد این مقاله چیست؟