به گزارش بازار، جوشکاری لیزر به بخشی از زندگی روزمره ما تبدیل شده است و شما اغلب می توانید رد جوش لیزر را در مواردی که معمولا دیده می شود مشاهده کنید. در واقع دستگاه جوش لیزری مانند دستگاه جوش لیزری پرتابل در ۷ صنعت به طور کامل جایگزین تکنیک های جوشکاری سنتی شده است. امروز قصد داریم آنها را یکی یکی لیست کنیم.
صنعت لوله کشی: اتصال لوله آب، اتصال کاهش دهنده، اتصالات دوش و جوش لوله های بزرگ، تمام تکنیک های جوش لیزری اعمال می شود.
صنعت شیشه: سگک، قاب شیشه های فولادی ضد زنگ/آلیاژ تیتانیوم نیاز به جوشکاری لیزری با دقت بالا دارد.
صنعت سخت افزار: پروانه، دسته کتری آب، قطعات مهر زنی پیچیده و قطعات ریخته گری از دستگاه جوش لیزری استفاده می کنند.
صنعت خودرو: واشر سر سیلندر موتور و جوشکاری مهر و موم میله شیر آب، جوش شمع جرقه و جوش فیلتر همگی به تکنیک جوشکاری لیزری نیاز دارند.
صنعت پزشکی: دستگاه های پزشکی و عناصر آب بندی آن و قطعات سازه ای برای جوشکاری از دستگاه جوش لیزری برای انجام جوشکاری استفاده می کنند.
صنعت الکترونیک: جوش مهر و موم رله حالت جامد، جوش بین کانکتور و کانکتور، جوشکاری قطعات ساختاری تلفن هوشمند و MP۳ همگی به تکنیک جوش لیزری نیاز دارند.
صنعت سخت افزار لوازم خانگی: دستگیره درب استیل ضد زنگ آشپزخانه و حمام، ساعت، سنسور، ماشین آلات با دقت بالا اغلب می توانند اثری از جوشکاری لیزری را ببینند.
دستگاه جوش لیزری دارای انرژی متمرکز بالا، بدون آلودگی و نقطه جوش کوچک است. این می تواند طیف گسترده ای از مواد را با انعطاف پذیری بالا و راندمان بالا جوش دهد. برخی از دستگاه های جوش لیزری لیزری حتی با بازوی رباتیک ادغام می شوند که می تواند به سطح بالایی از اتوماسیون دست یابد.
اصل جوشکاری لیزر چیست و دستگاه جوش لیزر چگونه کار می کند؟
پرتو لیزر با بالا بردن و کاهش سریع حالت انرژی یک "ماده بهره نوری" مانند یک گاز یا یک کریستال تولید می شود که باعث گسیل فوتون می شود.
فوتون‌ها متعاقباً متمرکز شده و منسجم می‌شوند (در یک ردیف با یکدیگر قرار می‌گیرند) و سپس بر روی سطح قسمتی که گرمای تابشی با ماده «جفت می‌شود» پخش می‌شود و باعث ذوب شدن آن و تولید جوش می‌شود. متأسفانه، بخش اعظم توان لیزر در اثر گرما هدر می‌رود و از سطح قطعه منعکس می‌شود. بنابراین، در مقابل، عمق نفوذ در واحد قدرت در جوش لیزری کمتر از جوش پرتو الکترونی است. این مشکل را می توان با پالس لیزر، یعنی تغییر قدرت لیزر در طول چرخه جوش، کاهش داد. پالس لیزر میانگین توان را در طول چرخه جوش کاهش می دهد و قطعه را نسبتا خنک نگه می دارد. این می تواند به ویژه برای دستیابی به یک جوش قوی بر روی مواد بسیار بازتابنده مانند مس و آلومینیوم مفید باشد.
توان خروجی لیزر می تواند از چند وات تا صدها کیلووات متغیر باشد و انواع مختلف لیزرها ویژگی های جوشکاری متفاوتی دارند. به عنوان مثال، طول موج خاص نور تولید شده توسط لیزر می تواند آن را برای برخی کاربردها مناسب تر و برای برخی دیگر کمتر کند.
دستگاه جوش لیزری سه کاره به طور کلی نیاز به استفاده از گاز پوششی دارد تا اکسیژن را از ناحیه جوش دور نگه دارد و بازده و خلوص جوش را بهبود بخشد. نوع گاز مورد استفاده بستگی به نوع لیزر، مواد جوش داده شده و تفاوت های ظریف کاربرد دارد. برخی از کاربردهای جوش لیزری ممکن است نیاز به یک محیط بسته (به عنوان مثال، یک جعبه دستکش) داشته باشند تا هنگام اتصال قطعات دارای هندسه پیچیده، پوشش کامل گاز را تضمین کند.
جوش لیزری برای چه مواردی استفاده می شود؟
جوشکاری لیزر در صنایع مختلفی برای کاربردهای خاص از جمله:
- صنعت خودرو - برای اتصال اجزایی مانند پانل های بدنه، سیستم های اگزوز، مخازن سوخت و حتی باتری های وسایل نقلیه الکتریکی استفاده می شود.
- صنعت هوافضا - بخش های بدنه پره های توربین، قطعات موتور، حسگرها و مجموعه های مشابه.
- تولید وسایل الکترونیکی - برای جوش دادن قطعات میکروالکترونیک، اتصالات خوب در مدارهای مدار و برای آب بندی محفظه های الکترونیکی استفاده می شود.
- صنعت پزشکی – به طور گسترده در این صنعت با برخی از کاربردهای رایج مانند ابزار جراحی، دستگاه های قابل کاشت و در تجهیزات پزشکی استفاده می شود.
- پردازش نیمه هادی – این یکی از مناطق رشد سریع تر جوش لیزری برای مونتاژ بسته های نیمه هادی، حسگرها در دستگاه های چاپ ریزتراشه و مجموعه های مغناطیسی مورد استفاده در مراحل مختلف پردازش نیمه هادی است.
آیا پرتو الکترونی همان لیزر است؟
خیر، یک پرتو الکترونی از طریق یک تفنگ پرتو الکترونی ایجاد می شود که الکترون ها را روی قطعه کار شتاب می دهد. سپس انرژی جنبشی باعث ذوب و ذوب مواد اصلی می شود.
پرتو لیزر با بالا بردن و کاهش سریع حالت انرژی یک "ماده بهره نوری" مانند یک گاز یا یک کریستال تولید می شود که باعث گسیل فوتون ها می شود.
فوتون‌ها متعاقباً متمرکز شده و منسجم می‌شوند (در یک ردیف با یکدیگر قرار می‌گیرند) و سپس بر روی سطح قسمتی که گرمای تابشی با ماده «جفت می‌شود» پخش می‌شود و باعث ذوب شدن آن و تولید جوش می‌شود. متأسفانه، بخش اعظم توان لیزر در اثر گرما هدر می‌رود و از سطح قطعه منعکس می‌شود. بنابراین، در مقابل، عمق نفوذ در واحد قدرت در جوش لیزری کمتر از جوش پرتو الکترونی است. این مشکل را می توان با پالس لیزر، یعنی تغییر قدرت لیزر در طول چرخه جوش، کاهش داد. پالس لیزر میانگین توان را در طول چرخه جوش کاهش می دهد و قطعه را نسبتا خنک نگه می دارد. این می تواند به ویژه برای دستیابی به یک جوش قوی بر روی مواد بسیار بازتابنده مانند مس و آلومینیوم مفید باشد.
نقل قول از نوین تاک لیزر:
"درواقع در دستگاه های جوشکاری لیزری در برخورد اشعه لیزر با طرفین اتصال قطعات و تولید پرتوی باریک و پرقدرت متمرکز به طرفین قطعات موجب ذوب کردن آنها و تشکیل حوضچه جوش عملیات اتصال و جوش قطعات اجرا می شود. از مهم‌ترین و برترین مزایای دستگاه‌های جوش لیزری این است که تمامی عملیات جوش، انجماد و ذوب فلزات در کوتاه‌ترین زمان ممکن یعنی در چند میکروثانیه اجرا می‌شود به‌همین خاطر نیز واکنشی بین اتمسفر و فلز مذاب انجام نمی‌شود، در نتیجه در بسیاری از قطعات به‌استثنای آلیاژ تیتانیوم نیازی به گاز محافظ نمی باشد."
آیا جوشکاری لیزری به اندازه MIG قوی است؟
برای کاربردهای مناسب، جوش لیزری می تواند به همان اندازه قوی یا قوی تر از جوشکاری MIG باشد. جوشکاری لیزری نیازی به مواد پرکننده ندارد که باعث افزایش استحکام جوش می شود. توانایی لیزر برای نفوذ عمیق به مواد منجر به جوش های خالص تر و قوی تر از روش های جوشکاری سنتی می شود. جوشکاری لیزری نه تنها به طور معمول قوی‌تر از MIG است، بلکه سه تا ده برابر سریع‌تر است، اتصالات نسبتاً ضخیم را به راحتی جوش می‌دهد، بدون نیاز به عبور چندگانه یا حرارت زیاد، که می‌تواند استحکام مواد جوش داده شده را کاهش دهد.
معمولاً در چه نوع کاربردهایی از جوش لیزری استفاده می شود؟
جوش لیزری در کاربردهایی استفاده می شود که دقت، سرعت و تطبیق پذیری مورد نیاز است. صنایع EB در درجه اول به صنعت هوافضا، تولید الکترونیک، ساخت تجهیزات پزشکی و صنعت نیمه هادی خدمات می دهد.
من کاربرد ساخت
فناوری جوشکاری لیزری به طور گسترده در ساخت خودروهای خارجی مورد استفاده قرار گرفته است. طبق آمار، در سال ۲۰۰۰، بیش از ۱۰۰ بلنک جوشکاری لیزری در جهان وجود داشت که با خروجی سالانه ۷۰ میلیون بلنک جوشکاری خیاطی برای قطعات خودرو، با سرعت بالایی به رشد خود ادامه داد. پاسات، بیوک، آئودی و غیره که از چین وارد می شوند نیز از سازه های دال برش استفاده می کنند. در ژاپن، جوشکاری لیزری جایگزین جوش لب به لب برای اتصال کلاف های فولادی نورد شده در صنعت فولاد شده است. در تحقیقات جوشکاری صفحات فوق نازک مانند فویل هایی با ضخامت کمتر از ۱۰۰ میکرون، نمی توان آن را جوش داد، اما جوشکاری لیزر YAG با شکل موج توان خروجی ویژه موفقیت آمیز است که آینده گسترده جوش لیزری را نشان می دهد. ژاپن همچنین برای اولین بار در جهان جوش لیزری YAG را برای تعمیر لوله های نازک ژنراتورهای بخار در راکتورهای هسته ای با موفقیت توسعه داد و سو بائورونگ نیز فناوری جوش لیزری را برای چرخ دنده ها در چین انجام داد.
۲- رشته متالورژی پودر
با پیشرفت مداوم علم و فناوری، بسیاری از فناوری‌های صنعتی نیازمندی‌های ویژه‌ای برای مواد هستند و موادی که به روش‌های ذوب و ریخته‌گری تولید می‌شوند دیگر نمی‌توانند پاسخگوی نیازها باشند. مواد متالورژی پودر به دلیل خواص ویژه و مزایای ساخت، جایگزین مواد ذوب و ریخته‌گری سنتی در برخی زمینه‌ها مانند خودروسازی، هواپیما، ابزار و ابزارهای برشی می‌شود. با توسعه مواد متالورژی پودر، ارتباط بین مواد متالورژی پودر و سایر قطعات به طور فزاینده ای برجسته شده است، که کاربرد مواد متالورژی پودر را محدود می کند. در اوایل دهه ۱۹۸۰، جوشکاری لیزری با مزایای منحصر به فرد خود وارد حوزه پردازش مواد متالورژی پودر شد، که چشم اندازهای جدیدی را برای استفاده از مواد متالورژی پودر باز کرد. به عنوان مثال، از روش لحیم کاری که معمولاً در اتصال مواد متالورژی پودر استفاده می شود، برای جوش الماس استفاده می شود، و فلز پرکننده لحیم کاری ذوب شده و به دلیل استحکام باند پایین، منطقه تحت تأثیر حرارت گسترده، به ویژه ناتوانی در انطباق با دمای بالا ذوب می شود و می ریزد. و نیاز به مقاومت بالا جوشکاری لیزری می تواند استحکام جوش و مقاومت در برابر دمای بالا را بهبود بخشد.
۳- صنعت خودرو
در اواخر دهه ۱۹۸۰، لیزر کیلووات با موفقیت در تولیدات صنعتی استفاده شد و اکنون خط تولید جوش لیزری در صنعت خودروسازی در مقیاس وسیع ظاهر شده است و به یکی از دستاوردهای برجسته صنعت خودروسازی تبدیل شده است. خودروسازان اروپایی مانند آئودی، مرسدس بنز، فولکس واگن و ولوو در سوئد، در اوایل دهه ۱۹۸۰ در استفاده از جوشکاری لیزری برای جوشکاری سقف، بدنه و فریم جانبی پیش قدم شدند. در دهه ۱۹۹۰، جنرال موتورز، فورد و کرایسلر آمریکا، جوشکاری لیزری را در تولید خودرو معرفی کردند، که دیر شروع شد اما به سرعت توسعه یافت. فیات ایتالیا از جوش لیزری در مونتاژ جوش اکثر اجزای ورق فولادی استفاده می کند، در حالی که نیسان، هوندا و شرکت تویوتا موتور ژاپن همگی از جوشکاری لیزری و فناوری برش در ساخت پانل های بدنه خودرو استفاده می کنند. مجموعه های جوش لیزری فولاد با استحکام بالا به دلیل عملکرد عالی آنها بیشتر و بیشتر در ساخت بدنه خودرو استفاده می شود. طبق آمار بازار فلزات آمریکا، تا پایان سال ۲۰۰۲، مصرف سازه های فولادی جوش لیزری به ۷۰۰۰۰ تن می رسد که سه برابر بیشتر از سال ۱۹۹۸ است. با توجه به ویژگی های دسته بزرگ و درجه اتوماسیون بالا در صنعت خودرو، تجهیزات جوش لیزری در جهت قدرت بالا و چند کاناله در حال توسعه است. از نظر فناوری، آزمایشگاه ملی ساندیا ایالات متحده و پرت ویتنی به طور مشترک تحقیقاتی را در مورد افزودن پودر فلز و سیم فلزی در فرآیند جوشکاری لیزری انجام دادند و موسسه فناوری پرتو کاربردی برمن، آلمان، تحقیقات زیادی در مورد جوشکاری لیزری انجام داد. از آلیاژ آلومینیوم قاب بدنه ماشین. در نظر گرفته شد که افزودن بقایای پرکننده در جوش برای از بین بردن ترک های داغ، بهبود سرعت جوشکاری و حل مشکلات تحمل مفید است. خط تولید توسعه یافته در کارخانه مرسدس بنز به تولید رسیده است.
۴- صنعت الکترونیک
جوشکاری لیزر به طور گسترده ای در صنایع الکترونیک به ویژه در صنعت میکروالکترونیک استفاده می شود. به دلیل کوچک بودن ناحیه متاثر از حرارت، غلظت گرمایش سریع و تنش حرارتی کم، جوش لیزری مزایای منحصر به فردی را در بسته بندی مدارهای مجتمع و محفظه دستگاه های نیمه هادی نشان می دهد. در توسعه دستگاه های خلاء، از جوش لیزری نیز استفاده شده است، مانند الکترود فوکوس کننده مولیبدن و حلقه پشتیبانی از فولاد ضد زنگ، مجموعه رشته های کاتد گرمایش سریع و غیره. ضخامت ورق موجدار جدار نازک الاستیک در سنسور یا کنترل کننده دما ۰.۰۵- است. ۰.۱ میلی متر، که حل آن با روش جوشکاری سنتی دشوار است، جوشکاری TIG به راحتی نفوذ می کند، پایداری پلاسما ضعیف است و عوامل تأثیرگذار زیادی وجود دارد، بنابراین جوشکاری لیزری اثر خوبی دارد و به طور گسترده استفاده می شود.
نظر شما