جوش لیزری روشی نوین برای اتصال فلزها و مواد گوناگون است که با پرتو متمرکز لیزر و دمای بالا محل اتصال را ذوب می‌کند. این روش نسبت به جوشکاری‌های قدیمی مثل الکترود 6013 آما و سیم جوش 70S دقت بیشتری دارد و خطای آن کمتر است. از جوشکاری با لیزر در تولید قطعات خودرو، صنایع هوافضا و ساخت ابزارهای پزشکی استفاده می‌شود. این روش با سرعت زیاد در چند ثانیه جوش ایجاد می‌کند و با گازهایی مثل آرگون یا هلیوم جلوی اکسید شدن را می‌گیرد. پیشرفت لیزرهای فیبری و ارزان‌تر شدن دستگاه‌ها باعث شده کاربرد این فناوری در تولید خودکار افزایش یابد و کیفیت جوش بهتر از روش‌های سنتی باشد.
انواع روش‌های جوش لیزری و کاربرد هرکدام
برای انتخاب بهترین روش جوش لیزری باید شرایط قطعه و نیاز تولید به‌درستی مشخص شود. هر روش ویژگی‌ها و کاربردهای خاص خود را دارد و بر اساس ضخامت و نوع قطعه انتخاب می‌شود. در ادامه، این روش‌ها و کاربردهای آن‌ها را به‌صورت فهرست شده می‌توانید ببینید:
- جوشکاری رسانشی: این روش بیشتر برای اتصال قطعات نازک و حساس به‌کار می‌رود. در این حالت، پرتو لیزر فقط سطح قطعه را ذوب می‌کند و حرارت به‌تدریج به عمق منتقل می‌شود. کنترل دما در این روش آسان‌تر است و معمولا عمق جوش کم است.
- جوشکاری نفوذی یا سوراخ کلید: در این شیوه، پرتو لیزر با قدرت بالا به داخل قطعه نفوذ می‌کند و حوضچه مذاب عمیقی ایجاد می‌شود. این روش برای جوشکاری قطعات ضخیم فلزی کاربرد دارد و مقاومت اتصال بسیار بالایی ایجاد می‌کند.
- جوشکاری ترکیبی: این مدل ترکیبی از دو روش رسانشی و نفوذی است. بخشی از انرژی باعث نفوذ عمیق می‌شود و بخش دیگر سطح قطعه را ذوب می‌کند. این روش برای مواقعی مناسب است که نیاز به کیفیت سطحی بالا و استحکام زیاد وجود داشته باشد.
مراحل انجام جوش لیزری به‌صورت گام‌به‌گام
فرایند جوش لیزری یک روند چند مرحله‌ای است که باید با دقت بالا انجام شود. این روش برخلاف استفاده از الکترود 6013 آما نیازمند تجهیزات دقیق و مهارت تخصصی است. در ابتدا، سطح قطعه آماده‌سازی می‌شود و سپس لیزر با توان مشخص به ناحیه جوش هدایت می‌شود. در هر مرحله، کنترل کیفیت و بررسی دما اهمیت زیادی دارد. در ادامه، مراحل اصلی اجرای جوشکاری لیزری را می‌توانید ببینید:
- آماده‌سازی سطح قطعه و پاک‌سازی هرگونه آلودگی یا چربی
- تنظیم دقیق پارامترهای لیزر از جمله توان خروجی، سرعت حرکت و نوع گاز محافظ
- آغاز جوش با هدایت پرتو به نقطه مشخص و ایجاد حوضچه مذاب کنترل شده
- حرکت یکنواخت منبع لیزر روی خط جوش تا تکمیل اتصال
- خنک‌سازی تدریجی ناحیه جوش برای جلوگیری از ترک یا دفرمه شدن
آماده‌سازی سطح و تنظیم پارامترها
قبل از شروع جوش لیزری باید سطح قطعه کاملا تمیز باشد. هر ذره چربی یا گردوغبار می‌تواند کیفیت جوش را کاهش دهد. به همین دلیل پاک‌سازی با برس یا حلال‌های صنعتی انجام می‌شود. پس از تمیزکاری، پارامترهای اصلی مثل توان لیزر، سرعت حرکت و گاز محافظ تعیین می‌شوند. این پارامترها بسته به جنس قطعه و ضخامت آن متفاوت هستند. مثلا در بعضی قطعات که نیاز به جوش عمیق دارند، از سرعت پایین‌تر و توان بالاتر استفاده می‌شود. در حالی که برای قطعات ظریف، توان لیزر کمتر تنظیم می‌شود.
کنترل حوضچه مذاب و خنک‌کاری نهایی
در زمان جوشکاری باید به حوضچه مذاب دقت شود تا عمق آن ثابت بماند. اگر عمق حوضچه بیش‌ازحد زیاد شود، احتمال ایجاد حفره یا تغییر شکل سطح بالا می‌رود. وقتی جوش به پایان رسید، لازم است ناحیه جوش به‌طور یکنواخت خنک شود. این کار باعث کاهش تنش‌های داخلی و افزایش مقاومت اتصال می‌شود. استفاده از گاز خنک‌کننده به مدیریت دما کمک می‌کند. برخلاف سیم جوش 70S که بیشتر در روش‌های سنتی کاربرد دارد، جوش لیزری کنترل بهتری روی دما و عمق ایجاد می‌کند.
مقایسه جوش لیزری با روش‌های سنتی جوشکاری
جوش لیزری تفاوت‌های زیادی با روش‌های قدیمی مانند MIG و TIG دارد. این تفاوت‌ها هم در تجهیزات و هم در کیفیت نهایی جوش دیده می‌شوند. در ادامه، مهم‌ترین مزایا جوشکاری لیزری نسبت به روش‌های سنتی توضیح داده شده است:
- سرعت اجرای جوش بسیار بالاست و در بسیاری از موارد تا چند برابر سریع‌تر از MIG انجام می‌شود.
- نیاز به مصرف فلز پرکننده مثل الکترود کمتر است و صرفه‌جویی بیشتری در مواد مصرفی ایجاد می‌شود.
- دقت پرتو لیزر باعث شده جوش ظریف‌تر و تمیزتر باشد و عملیات پرداخت نهایی ساده‌تر شود.
- گرمای ورودی کمتر باعث کاهش تغییر شکل قطعه می‌شود.
محدودیت‌ها و چالش‌های جوشکاری لیزری به‌صورت زیر است:
- هزینه خرید تجهیزات لیزر در مقایسه با دستگاه‌های سنتی بیشتر است.
- نیاز به اپراتور حرفه‌ای و آموزش‌دیده برای کار با دستگاه وجود دارد.
- در برخی آلیاژها، امکان ایجاد ترک ریز هنگام سرد شدن وجود دارد.
- تجهیزات لیزر نیازمند نگهداری دوره‌ای و تنظیم دقیق هستند.
دستگاه‌های جوش لیزری مدرن و نحوه انتخاب آن‌ها
انتخاب دستگاه جوشکاری لیزری به عوامل زیادی وابسته است. توان خروجی لیزر، نوع خنک‌کننده و امکانات کنترلی از مهم‌ترین موارد هستند. آگاهی از مشخصات فنی و قابلیت‌های هر دستگاه به انتخاب بهتر کمک می‌کند. در ادامه به مهم‌ترین نکات هنگام انتخاب این دستگاه‌ها پرداخته شده است:
- توان و قدرت لیزر باید متناسب با ضخامت و جنس قطعه انتخاب شود.
- دستگاه‌هایی که کنترل دقیق پارامترها را فراهم می‌کنند، کیفیت جوش بهتری خواهند داشت.
- پشتیبانی فنی و خدمات پس از فروش از اهمیت زیادی برخوردار است.
- قابلیت کار با گازهای مختلف و تنظیم خودکار پارامترها مزیت محسوب می‌شود.
تفاوت دستگاه‌های دستی و اتوماتیک
دستگاه‌های جوشکاری لیزری دستی برای پروژه‌های کوچک و تعمیرات مناسب هستند. این مدل‌ها هزینه کمتری دارند ولی دقت کار به مهارت اپراتور بستگی دارد. در مقابل، دستگاه‌های اتوماتیک قابلیت برنامه‌ریزی و کنترل دقیق حرکت دارند. این دستگاه‌ها برای تولید انبوه و جوشکاری سری مناسب‌تر هستند و کیفیت جوش یکنواخت‌تری ایجاد می‌کنند.
نکات ایمنی و الزامات حفاظتی هنگام کار با جوش لیزری
کار با دستگاه جوشکاری لیزری نیاز به رعایت نکات ایمنی مهمی دارد، زیرا پرتو لیزر می‌تواند باعث سوختگی یا آسیب شدید به چشم شود. به همین دلیل استفاده از تجهیزات محافظ و تهویه مناسب در محیط کار اهمیت زیادی دارد. اپراتورها باید آموزش کار با دستگاه را ببینند و تمام اصول ایمنی را رعایت کنند:
- استفاده از عینک‌های مخصوص که طول موج پرتو را جذب می‌کنند برای محافظت از چشم ضروری است.
- دستکش مقاوم به حرارت، پیش‌بند ایمنی و ماسک تنفسی از تجهیزات اصلی کار با لیزر به شمار می‌آیند.
- نصب پرده‌های محافظ، علائم هشداردهنده و سیستم قفل ایمنی مانع روشن شدن ناخواسته دستگاه می‌شود.
- تهویه مناسب و خروج بخار و گاز ناشی از جوشکاری باید همیشه انجام شود.
- آموزش و تکرار نکات ایمنی برای کارکنان، سطح امنیت کار را افزایش می‌دهد.
جمع‌بندی
جوش لیزری همان روشی است که می‌تواند کیفیت و دوام اتصال قطعات فلزی را به‌طور محسوسی افزایش دهد. در این مقاله، با شیوه کار لیزر و مزیت‌های آن نسبت به روش‌های سنتی آشنا شدید. شما یاد گرفتید که روش رسانشی برای قطعات نازک مناسب است و جوش نفوذی برای قطعات ضخیم استفاده می‌شود. همچنین درباره دستگاه‌های جدید، نحوه انتخاب آن‌ها و تفاوت بین مدل‌های دستی و اتوماتیک توضیح داده شد. در بخش ایمنی هم به ضرورت استفاده از عینک‌های مخصوص و مراقبت از پرتو اشاره کردیم. برای دریافت اطلاعات بیشتر و دیدن آموزش‌های کامل‌تر، به سایت بازرگانی ابراهیمی سر بزنید.
سوالات متداول
1.چرا جوشکاری لیزری دقت بیشتری نسبت به روش‌های سنتی دارد؟
پرتو لیزر انرژی را دقیق به نقطه جوش می‌رساند. این کار خطا و تغییر شکل قطعه را کاهش می‌دهد.
2.برای جوشکاری قطعات ضخیم‌تر، کدام روش بهتر است؟
روش نفوذی مناسب‌تر است. این روش عمق نفوذ بالایی تا ۱۲ میلی‌متر ایجاد می‌کند.
3.آیا روش جوشکاری با لیزر برای فلزات سبک مثل آلومینیوم هم کاربرد دارد؟
بله، در صنایع خودرو و هوافضا برای آلومینیوم استفاده می‌شود. این روش جلوی تغییر شکل را می‌گیرد.
