جوشکاری لیزری چیست؟ + مزایا و معایب
جوشکاری دارای انواع مختلفی است که هر یک از این موارد کاربردهای خاص خود را دارند. از جمله انواع جوشکاری میتوان به جوشکاری ذوبی و غیر ذوبی اشاره کرد. جوشکاری ذوبی یکی از رایجترین انواع جوشکاری به شمار میرود که از گذشته دور تا به امروز مورد استفاده بشر قرار گرفته است. جوشکاری ذوبی از گذشته تا به امروز تغییر تحول بسیاری پیدا کرده است و امروزه شاهد یکی از مدرنترین جوشکاریها یعنی جوشکاری به کمک دستگاه جوش لیزری هستیم. این نوع جوشکاری از نوع جوشکاری ذوبی است و امروزه در موارد متعددی از آن استفاده میشود. دستگاه جوش لیزری در صنعت یکی از موارد پرکاربرد به شمار میروند که به کمک آن میتوان دو قطعه را به یکدیگر متصل کرد. حال در ادامه این مطلب با ما همراه باشید تا به بررسی تاریخچه و نیز کاربرد این دستگاه جوشکاری بپردازیم.
تاریخچه جوشکاری لیزری
برای اولین بار واژه جوشکاری در سال 1959 توسط یک دانشجو در دانشگاه کلمبیا استفاده شد و سپس در اواخر دهه 60 از این روش استفاده شد و رفته رفته در دهه هفتاد شاهد استفاده از جوشکاری لیزری به صورت ابتدایی بودیم. جوشکاری لیزری اولیه چندان کاربردی نداشت اما با گذشت زمان رفته رفته دستگاههای جدید ساخته شد و امروزه جوشکاری لیزری یک روش نوین در صنعت جوشکاری به شمار میرود.
از آنجایی که کاربرد این نوع جوشکاری بسیار گسترده است، شاهد استفاده از این نوع جوشکاری در بسیاری از صنایع هستیم.
جوشکاری لیزری چیست؟
همانطور که در ابتدا به آن اشاره کردیم، جوشکاری لیزری یکی از انواع مختلف جوشکاری به شمار میرود که به صورت نوین و مدرن شاهد استفاده از آن هستیم. این روش از جوشکاری دقت و سرعت بالایی دارد و انرژی مورد نیاز آن نیز توسط تابش اشعه لیزری تامین میگردد. نحوه کار این دستگاه بدین صورت است که اشعه ساطع شده به سطح کار تابیده شده و به واسطه ایجاد حوضچه مذاب فرآیند اتصال و جوش صورت خواهد گرفت.
از آنجایی که این دستگاه به صورت دقیق و سریع برش و اتصال را انجام میدهد در صنایع مختلف کاربرد دارد و به کمک آن میتوان انواع فلز را به یکدیگر متصل کرد. دستگاه جوش لیزری دارای دو نوع است که عبارتند از دستی و اتوماتیک. از نوع اتوماتیک آن بیشتر در صنایع استفاده میشود و از نوع دستی آن بیشتر در کارگاههای کوچک استفاده میشود.
کاربرد جوشکاری لیزری
با توجه به این مسئله که جوشکاری لیزری دارای دقت، سرعت و کارایی بالایی است، در صنایع متعددی مورد استفاده قرار میگیرد که در ادامه به برخی از این موارد اشاره خواهیم کرد.
1. صنعت خودروسازی
از دستگاه جوش لیزری در صنعت خودروسازی به منظور تولید قطعات مهمی از جمله پنلهای درب خودرو، صفحه نمایش و بدنه اصلی آن استفاده میشود. به واسطه استفاده از این نوع جوشکاری در صنعت خودروسازی دقت و کیفیت کار بالا رفته و همین مسئله به شرکتهای مختلف در رقابت با یکدیگر کمک بسیاری خواهد کرد.
2. صنعت الکترونیک
در صنعت الکترونیک نیز به منظورهای مختلف از جوشکاری لیزری استفاده میشود. به عنوان مثال از این روش برای جوشکاری قطعاتی به مانند ترانزیستورها، سنسورها و باتریها استفاده میشود. مزیت استفاده از جوشکاری لیزری در صنعت الکترونیک این است که میتوان قطعات را با دقت بیشتری برش داد؛ علاوه بر این استفاده از جوشکاری لیزری روی طول عمر و کارایی قطعات الکترونیک نقش بسیاری دارد.
3. صنعت هوافضا
یکی دیگر از صنعتهایی که جوشکاری لیزری در آن استفاده میشود، صنعت هوافضا میباشد. از جوشکاری لیزری در این صنعت میتوان برای فلزهای پرتوان استفاده کرد. استفاده از این نوع جوشکاری مزیتهای بسیاری دارد که از جمله آنها میتوان به قابلیت تحمل بالا در برابر شوک و لرزش اشاره کرد.
4. صنعت پزشکی
در صنعت پزشکی هم جوشکاری لیزری در موارد متعددی مورد استفاده قرار میگیرد که از جمله آنها میتوان به ایمپلنت، ارتودنسی و نیز تجهیزات پزشکی اشاره کرد. استفاده از این روش در صنعت پزشکی علاوه بر بالا بردن کارایی و عمر مفید قطعات پزشکی به تحمل قطعات در برابر شوک و لرزش کمک بسیاری خواهد کرد. صنعت پزشکی یکی از صنایع حساس به شمار میرود و استفاده از این دستگاه جوش در این صنعت نشان دهنده ظرافت و دقت بالا در این دستگاه میباشد.
5. صنعت جواهر سازی
یکی دیگر از صنایعی که در آن از جوشکاری لیزری استفاده میشود، صنعت جواهر سازی میباشد. صنعت جواهر سازی یکی از صنایع ظریف و حساس به شمار میرود که در آن برای اتصال قطعات به یکدیگر نیاز به یک دستگاه جوش دقیق و با کیفیت میباشد. در حال حاضر بهترین گزینه برای استفاده در جواهرسازیها دستگاه جوش لیزری میباشد؛ چرا که این دستگاه علاوه بر این که از دقت بالایی برخوردار است، ظرافت بالایی نیز داشته و ظریفترین اتصالات را میتوانید به کمک آن برقرار کنید.
علاوه بر مواردی که به آنها اشاره کردیم، دستگاه جوش لیزری در موارد دیگری نیز کاربرد دارد که از جمله آنها میتوان به استفاده در جراحی لیزری چشم نام برد. حال در ادامه این مطلب با ما همراه باشید تا شما را با حالتهای مختلف جوشکاری لیزری اشنا کنیم.
حالتهای مختلف جوشکاری لیزری
با توجه به این مسئله که این مدل از جوشکاری یک روش نوین محسوب میگردد شاهد استفاده متعدد از آن هستیم. حرارت و تابش در این دستگاه جوش نقش اصلی را دارد و روشهای ذوب در این دستگاه دارای حالتهای مختلفی میباشد. حال در ادامه با ما همراه باشید تا به بررسی انواع حالتهای مختلف جوشکاری لیزری بپردازیم.
این روش از جوشکاری لیزری به گونهای است که جوش به صورت عرضی و با عمق کم انجام میشود. در حقیقت از این روش بیشتر برای جوشکاریهای سطحی استفاده میشود. این روش جوش دارای دو نوع است که در ادامه به آنها اشاره خواهیم کرد.
روش گرم کردن مستقیم یکی از روشها میباشد که در آن به کمک گرم کردن میتوانید طیف وسعی از فلزات و آلیاژ را جوشکاری کنید. روش دوم به نام انتقال انرژی شناخته میشود که در آن از یک جوهر برای جوشکاری استفاده میشود. کار جوهر در این روش بدین گونه است که ابتدا اشعه لیزر را جذب کرده و سپس آن را به ضخامت مورد نظر منتقل میکند. به کمک این روش میتوان مواد پلیمری را نیز جوشکاری کرد.
نفوذی
جوش لیزری یکی از روشهای جوشکاری به شمار میرود که به اصطلاح به آن سوراخ کلید گفته میشود. آنچه اهمیت دارد این است که در این روش میتوان جوشکاری را به صورت عمیق نیز انجام داد. ولی یکی از معایبی که این نوع جوش دارد، عرض کار کم میباشد. سوراخهایی که در این روش ایجاد میشوند فرآیند اتصال را ممکن خواهند کرد.
رسانشی- نفوذی
این حالت از جوشکاری با دو نوع قبلی که به آنها اشاره کردیم فرق دارد و عمق جوش و عرض جوش نسبتا عریض و عمیقی را ایجاد میکند. البته لازم به ذکر است که عرض ایجاد شده نسبت به روش رسانشی باز هم کمتر خواهد بود.
انواع جوشکاری لیزری
جوشکاری لیزری لب به لب
در این روش از جوشکاری همانطور که از نام آن مشخص است، دو قطعه در کنار یکدیگر قرار خواهند گرفت و به صورت مماس به یکدیگر متصل خواهند شد. البته لازم به ذکر است که در این روش حتما نیاز نیست که متصل شده به صورت مماس باشد و به صورت T شکل نیز میتوان عمل اتصال را انجام داد. این روش بسیار پرکاربرد است و از آن برای افزایش میزان مقاومت اتصالات استفاده میشود. به این نکته نیز توجه داشته باشید که جوش لیزری همواره به دقت و مهارت بالایی نیاز دارد.
جوشکاری لیزری روی هم
این نوع جوشکاری نیز یکی از موارد رایج و پرکاربرد به شمار میرود که روش کار در این نوع جوشکاری بسیار ساده بوده و تنها کافیست که دو قطعه بر روی یکدیگر قرار گیرند و سپس عمل جوش صورت گیرد.
جوشکاری لیزری 90 درجه
جوشکاری 90 درجه را در اصطلاح با نام جوشکاری گوشهای نیز میشناسند. در این روش از جوشکاری دو قطعه به صورت 90 درجه در کنار یکدیگر قرار خواهند گرفت و سپس عمل جوشکاری صورت خواهد گرفت. این نوع جوشکاری سازه مقاومی را ایجاد خواهد کرد. البته لازم به ذکر است که در این روش ضخامت قطعهای که به صورت 90 درجه قرار میگیرد بسیار مهم بوده و نباید از یک حد خاصی بالاتر باشد. حال در ادامه به انواع جوشکاری لیزری بر اساس نحوه اتصال اشاره خواهیم کرد.
جوش لیزری نقطهای
در این روش به کمک دما و تابش اشعه، جوش را به صورت متمرکز و نقطهای انجام میدهیم و از این روش برای جوشهای ظریف استفاده میشود. از جمله این موارد میتوان به اتصالات قطعات ریز الکترونیک و یا ساخت جواهرات اشاره کرد. علاوه بر مواردی که به آنها اشاره کردیم با توجه به دقت بالا در این نوع جوش، در صنایع حساسی از جمله پزشکی نیز از جوشکاری لیزری استفاده میشود.
جوش لیزری خطی
جوش لیزری خطی یکی دیگر از انواع جوش به شمار میرود که در آن دو صفحه را به کمک جوش به یکدیگر اتصال میدهند. منظور از جوش لیزری خطی در حقیقت این است که کار جوش به صورت پیوسته انجام میشود. این نوع جوشکاری کاربردهای مختلفی در صنایع دارد که از جمله مهمترین آنها میتوان به ساخت موتور و وسایل مخابراتی اشاره کرد.
جوش با لیزرهای فیبری
لیزرهایی که حالت الیاف دارند را در موارد متعددی میتوان در جوشکاری استفاده کرد. از این الیاف برای جوشکاریهای ظریف و بسیار کوچک استفاده میشود. برای همین نیز در صنایع مختلفی از جمله مهندسی، پزشکی و الکترونیک کاربرد دارد. به واسطه لیزرهای فیبری میتوان به جوشهای نقطهای و با کیفیت بالا رسید.
مزیت جوشکاری لیزری
ِیکی از مزیتهایی که دستگاه جوش لیزری به همراه دارد، اتصال انواع متریالها با سرعت و دقت بالا میباشد. به کمک این دستگاه میتوان سختترین انواع جوشکاری را در کوتاهترین مدت زمان انجام داد. دقت به کار رفته در این نوع جوشکاری را نیز میتوان یکی از مزیتهای اصلی آن دانست که در حد میلی متر دقیق عمل میکند و به همین دلیل کیفیت بالایی را در جوشکاری به کمک دستگاه جوش شاهد هستیم. جا دارد به این مسئله اشاره کنیم که یکی دیگر از مزیتهای دستگاه جوش لیزری نیز این است که انواع جوشکاری را بدون الکترون انجام میدهد و به همین دلیل نیز خبری از ولتاژهای بالا در جوشکاری نیست.
دستگاه جوش لیزری با توجه به کارایی بالایی که دارد در مناطق دور از دسترس نیز به راحتی میتوانید به کمک آن عمل جوشکاری را انجام دهید. از دیگر مزیتهای جوشکاری با این دستگاه میتوان به ظرافت آن اشاره کرد که میتوانید کوچکترین قطعات را نیز جوشکاری کنید. علاوه بر تمامی این موارد از آنجایی که در زمان جوشکاری با این دستگاه خبری از اشعه ایکس نیست، نیازی به محافظ نخواهید داشت. از آنجایی که جوشکاری توسط این دستگاه جوش خیلی سریع و دقیق انجام میشود میتوانید از آن برای تولید به صورت انبوه و با تعداد بالا استفاده کنید.
یکی دیگر از مزیتهای جوشکاری لیزری امکان جوشهای ثابت و نیز قابل تکرار میباشد. از این نوع جوشکاری میتوان برای برش و حفاری استفاده کرد. قابل تکرار بودن جوشکاری به مشاغل کمک کرده که هزینههای خود را تا حد بسیار زیادی پایین آورند.
با توجه به خصوصیات و مزیتهایی که به آن اشاره کردیم میتوان نتیجه گیری کرد که استفاده از دستگاه جوش لیزری، جوش به مراتب تمیزتری را به ارمغان میآورد.
معایب جوشکاری لیزری
دستگاه جوش لیزری نیز به مانند هر وسیله دیگری علاوه بر مزیتهایی که دارد معایبی به همراه دارد که در ادامه به برخی از آنها اشاره خواهیم کرد. یکی از معایبی که استفاده از دستگاه جوش لیزری به همراه دارد هزینه تعمیر بسیار بالای آن میباشد که دلیل اصلی آن نیز بالا بودن قطعات و تجهیزات مورد استفاده در این دستگاه میباشد. از آنجایی که این دستگاه یک وسیله مدرن و نوین به شمار میرود به مانند سایر دستگاههای جوش نبوده و برای کار با آن نیاز به تجربه و مهارت بالا خواهید داشت.
از آنجایی که در دستگاه جوش لیزری از قابلیت خنک کنندگی استفاده شده است، در حین کار با برخی از انواع فلز ممکن است ترک خوردگی را در آنها شاهد باشیم. در دستگاههای جوش بازدهی تبدیل انرژی نسبتا پایین بوده و تقریبا زیر ده درصد میباشد. یکی از معایب بزرگی که این دستگاه دارد، محدود شدن آن به ضخامتهای زیر 19 میلی متر میباشد.
نحوه انجام جوشکاری لیزری
انجام جوشکاری به واسطه این دستگاه جوش لیزری به کمک گرما و اشعه انجام میشود. دستگاه جوش لیزری دارای دو نوع است که عبارتند از دستی و متمرکز که به کمک هر یک از این موارد میتوانید اتصال و جوش را انجام دهید. به صورت کلی مراحل جوش به کمک جوشکار لیزری بدین صورت است که ابتدا قطعههای فلزی را آماده میکنیم و در قسمتی که قرار است به یکدیگر متصل شوند در کنار یکدیگر قرار میدهیم. حال دستگاه جوش را بر روی این قسمت متمرکز کرده و دستگاه را روشن میکنیم. گرما و اشعه یک حوضچه مذاب را در کار ایجاد کرده و عمل اتصال بدین گونه صورت خواهد گرفت.
زمانی که پرتو لیزر به محل اتصال دو فلز برخورد کند، فلزها را از دو نقطه مشخص که گرما و اشعه به آن تابیده میشود ذوب کرده و دو قطعه را به یکدیگر متصل میکند. این روش از جوشکاری بسیار ظریف و دقیق بوده و برای موارد حساس پزشکی و مهندسی نیز از آن استفاده میشود.
در فرآیند جوشکاری انواع مختلفی از روشها و حالات وجود دارد که به کمک آنها میتوانید جنسهای مختلفی را به یکدیگر جوش کنید. البته در اینجا هم جا دارد به این موضوع اشاره کنیم که برای کار با این دستگاه نیاز به مهارت آموزی و کسب تجربه میباشد. همچنین در زمان استفاده از این دستگاه به تجهزات مختلفی نیاز خواهید داشت که از جمله آنها میتوان به عینک جوشکاری لیزری اشاره کرد.
عینک جوشکاری لیزری برای حفاظت از چشم در حین کار بسیار ضروری است و از اشعههای تولید شده در هنگام کار شما را در امان نگه خواهد داشت. علاوه بر این شما به ماسک جوشکاری لیزری نیز در حین کار نیاز خواهید داشت.
جمع بندی
در این مقاله سعی کردیم شما عزیزان را با جوشکاری لیزری و انواع کاربرد آن آشنا کنیم. همان طور که در این مطلب نیز به آن اشاره کردیم، جوشکاری لیزری یکی از دقیقترین و باکیفیتترین روشهای جوشکاری به شمار میرود و به همین دلیل نیز در صنایع متعددی از آن استفاده میشود. جوش لیزری مزیتهای بسیاری به همراه دارد که از جمله آن میتوان به دقت بالا و نیز سرعت جوش بالای آن اشاره کرد. البته لازم به ذکر است که این دستگاه معایبی را نیز دارد که یکی از مهمترین آنها محدودیت انجام جوشکاری در ضخامتهای بالا میباشد.
در پایان جا دارد به این موضوع اشاره کنیم که از آنجایی که این نوع دستگاه جوش با توجه به تکنولوژی روز و نوینی که در آن به کار رفته است؛ ساختار و نحوه عملکرد متفاوتتری دارد و به همین دلیل نیز برای استفاده از آن نیاز به مهارت و تجربه خواهید داشت. از این رو اگر تجربه کافی در زمینه کار با این دستگاه را ندارید اقدام به استفاده از آن نکنید. علاوه بر این در زمان کار با این دستگاه همواره سعی کنید از عینک و ماسک جوشکاری لیزری استفاده کنید تا که دچار مشکل نشوید.
واحد تحقیق و توسعه: شرکت جهان لیزر