نقاط قوت و محدودیت های جوشکاری لیزر

در صنعت جوشکاری، جوشکاری لیزری با دستگاه جوش لیزری روشی قوی و پیچیده برای فرآیند اتصال تلقی می شود. از پرتوهای نور بسیار متمرکز به نام لیزر استفاده می کند. در سطح مورد نظر ماده، اشعه لیزر حرارت شدیدی را در نقطه تماس ایجاد می کند و باعث می شود که مواد ذوب شده و با سرد شدن و جامد شدن، یک پیوند قوی ایجاد کند.

جوشکاری لیزری هم مزایا و هم معایب خود را دارد. با مقایسه سایر فرآیندهای جوشکاری مانند MIG یا TIG ، جوشکاری لیزری قوی تر است. امروز قصد داریم با جوشکاری لیزر و انواع دستگاه جوش لیزری مانند دستگاه جوش لیزری سه کاره ، نقاط قوت و محدودیت های آن، قابلیت استفاده و … آشنا شویم.

جوشکاری لیزر چیست؟

جوشکاری لیزری روش جوشکاری است که از پرتوهای لیزر متمرکز با حرارت بالا برای ذوب سطح فلز استفاده می کند. سپس قطعات ذوب شده به هم می پیوندند و پس از سرد شدن جامد می شوند. مانند هر دستگاه لیزر دیگری، دستگاه‌های جوش لیزری نیز از برخی عناصر خاص لیزر از جمله لیزرهای حالت جامد، لیزرهای گازی ، لیزرهای CO2 و لیزرهای دیودی استفاده می‌کنند.

جوشکاری با کیفیت بالا با حداقل اعوجاج و ناحیه گرم شده، آن را به انتخاب خوبی برای طیف گسترده ای از پروژه های جوشکاری تبدیل می کند.

فرآیندهای جوشکاری دیگری مانند جوشکاری قوس فلزی با گاز (GMAW/MIG)، جوشکاری قوسی تنگستن گازی (GTAW/TIG)، جوشکاری قوس فلزی محافظ (استیک)، جوشکاری با هسته شار، جوشکاری زیرپودری، جوشکاری نقطه ای مقاومتی و جوشکاری پرتو الکترونی

جوشکاری لیزری به ویژه کاربردی ترین و همه کاره ترین در بین همه است.

چگونه کار می کند؟

در جوشکاری لیزری از پرتوهای لیزر متمرکز با غلظت بالا برای گرم کردن سطح فلز برای ذوب استفاده می شود. پس از اتصال قطعات، آنها را برای خنک شدن می گذارند تا زمانی که به حالت جامد برسند.

اطلاعات کاربر در زیر مرحله به مرحله آورده شده است.

۱- تولید پرتو: فرآیند جوشکاری با تولید پرتو لیزر پرقدرت آغاز می شود. انواع مختلفی از لیزرها، مانند لیزرهای حالت جامد، لیزرهای گازی مثلاً لیزرهای CO2، یا لیزرهای دایود، ممکن است بسته به نیازهای کاربرد مورد استفاده قرار گیرند.

۲- فوکوس پرتو: سپس پرتو لیزر با استفاده از آینه و عدسی به نقطه متمرکز هدایت می شود. گرمایش و ذوب کارآمد مواد تا حد زیادی به دقت نقطه تمرکز و دما بستگی دارد.

۳- آماده سازی مواد: قبل از شروع فرآیند جوشکاری، آماده سازی مواد ضروری است. این شامل تمیز کردن، بستن و درمان سطح است.

۴- فرآیند جوشکاری: پرتوهای لیزر را روی سطح آماده شده مواد متمرکز کنید. نقطه هدایت شده سطح با گرمای متمرکز لیزر ذوب می شود.

۵- تشکیل جوش: مواد مذاب ذوب شده و یک اتصال جامد را تشکیل می دهند. برای افزایش استحکام مفصل و پر کردن شکاف ها ممکن است از فیلترهای اضافی استفاده شود.

۶- خنک سازی و انجماد: پس از اتمام جوشکاری، مواد مذاب به سرعت سرد و جامد می شوند و یک پیوند جامد بین سطوح متصل ایجاد می کنند. برای به حداقل رساندن اعوجاج، کنترل خنک کننده مناسب بسیار مهم است.

۷- بازرسی پس از جوش: جوش را از نظر کیفیت و یکپارچگی بررسی کنید. بسته به نوع جوشکاری ممکن است فرآیندهای تکمیلی اضافی مانند سنگ زنی، پرداخت یا پوشش مورد نیاز باشد.

معایب جوش لیزری

با وجود مزایای فراوان استفاده از جوش لیزری، معایبی نیز در جوشکاری لیزر با دستگاه جوش لیزری پرتابل وجود دارد که قبل از سرمایه گذاری در این فناوری باید در نظر گرفته شود. این به شما کمک می کند تا درک بهتری از ماشین های خود داشته باشید و هزینه های مرتبط با خرابی ماشین ها را کاهش دهید.

هزینه های اولیه بالا

عیب اصلی جوشکاری لیزری هزینه اولیه بالا است. هزینه خرید اولیه یک واحد لیزر معمولاً دو یا سه برابر سیستم‌های معمولی است که نیاز به یک سرمایه‌گذاری قابل توجه یک‌باره دارد. همچنین آموزش کارکنان برای استفاده از آنها می تواند پرهزینه باشد. علاوه بر این، هزینه های نگهداری و تعمیر دستگاه های جوش لیزری نیز می تواند بیشتر از انواع دیگر تجهیزات جوش باشد. اما جوشکاری لیزری با سرعت، دقت و تطبیق پذیری فوق العاده خود به سرعت هزینه را پرداخت می کند. جهت گیری کارایی جوش لیزری شرکت ها را قادر می سازد تا تولید را بهینه کنند، ضایعات مواد را کاهش دهند و سود کلی را افزایش دهند.

تحمل واکنش کم

تلورانس فاصله کم به این معنی است که دقت مونتاژ جوش بالا است و موقعیت تیر روی قطعه کار نمی تواند انحرافات آشکاری داشته باشد. این به این دلیل است که اندازه نقطه لیزر متمرکز کوچک است و درز جوش باریک است، که در صورت مونتاژ قطعه کار یا نادقیق بودن موقعیت پرتو مستعد نقص جوش است. تلورانس‌های واکنش پایین به این معنی است که باید اطمینان حاصل کنید که فرآیندهای بالادستی/تامین‌کنندگان می‌توانند به طور قابل اعتمادی سطوح تحمل محدود را برآورده کنند.

آموزش لازم است

در تولید و ساخت فلزات، جوشکاری لیزری به یک فناوری تحول آفرین تبدیل شده است که دقت و کارایی بی نظیری را ارائه می دهد. با این حال، تحقق پتانسیل کامل یک دستگاه جوش لیزری به چیزی بیش از خرید تجهیزات نیاز دارد. برای اطمینان از عملکرد ایمن، بهینه سازی عملکرد و باز کردن مزایای بی شماری که ارائه می دهد، به آموزش مدرن گسترده اپراتور نیاز دارد. جلسات آموزش اپراتور می تواند به هزینه کلی دستگاه جوش لیزری اضافه کند.

برنامه محدود

در حالی که دستگاه جوش لیزری در بسیاری از کاربردها مزایای بسیار خوبی دارد، اما محدودیت‌های خاصی نیز دارد، از جمله اینکه برای جوشکاری مواد ضخیم‌تر مناسب نیست و برای انواع خاصی از اتصالات قابل استفاده نیست. همچنین، برخی از مواد، مانند سطوح بسیار بازتابنده، ممکن است برای جوشکاری لیزر مناسب نباشند. در چنین مواردی، روش‌های جوشکاری جایگزین مانند جوشکاری قوس الکتریکی یا جوشکاری کتاب الکترونیکی ممکن است مناسب‌تر باشند. توصیه می شود قبل از شروع یک پروژه جوشکاری، الزامات خاص آن ارزیابی شده و برای تعیین مناسب ترین روش جوشکاری با متخصص مشورت شود.

خطر امنیتی وجود دارد

در حالی که جوشکاری لیزری صنعت جوشکاری را با دقت و کارایی خود متحول کرده است، اما همچنان با خطرات ایمنی خاصی همراه است. به عنوان مثال، هنگام استفاده از دستگاه جوش لیزر، پرتو لیزر شدیدی که در طول فرآیند جوشکاری ساطع می شود، می تواند باعث سوختگی شدید یا آسیب دائمی چشم ها در صورت عدم استفاده از محافظ چشم شود.

هنگام استفاده از دستگاه جوش لیزری، پروتکل های ایمنی جامع، آموزش مناسب و نگهداری منظم تجهیزات مورد نیاز است تا خطرات مرتبط با جوشکاری لیزر به حداقل برسد. جوشکاری لیزری نسبت به سایر روش های جوشکاری به اقدامات حفاظتی بیشتری نیاز دارد.

آیا جوش لیزری قوی است؟

بله، جوشکاری لیزری یک تکنیک جوشکاری قوی و قابل اعتماد در نظر گرفته می شود. دلایل جوشکاری لیزری که یک فرآیند جوشکاری قوی است در زیر آورده شده است.

• دقت و کنترل

کنترل دقیق پارامترهای جوشکاری مانند قدرت، سرعت و فوکوس اجازه می دهد تا خواص جوشکاری و مواد ثابت بماند. این منجر به اتصالات جوش قوی می شود.

• حداقل منطقه متاثر از گرما (HAZ)

پرتوهای متمرکز حداقل منطقه تحت تأثیر حرارت را ایجاد می کنند. این اعوجاج حرارتی، تنش های پسماند و ضعیف شدن مواد را کاهش می دهد. در نتیجه، خواص مکانیکی اتصال جوش داده شده اغلب نسبت به سایر روش‌های جوشکاری برتر است.

• نفوذ عمیق

جوشکاری لیزری می تواند به نفوذ عمیق با نسبت تصویر بالا دست یابد. جوشکاری در مواد ضخیم برای آن قابل دسترس تر می شود. این یکپارچگی ساختاری مفصل را افزایش می دهد.

• چگالی انرژی بالا

چگالی انرژی بالا ذوب و همجوشی موثر مواد را تضمین می کند. این منجر به یک پیوند متالورژیکی قوی می شود. این چگالی انرژی بالا امکان جوشکاری فولاد و آلیاژهای غیرآهنی را نیز فراهم می کند.

• فرآیند غیر تماسی

جوشکاری لیزری تغییر شکل فیزیکی و آلودگی مواد جوش داده شده را به حداقل می رساند زیرا یک روش جوشکاری بدون تماس است.

نقل قول از نوین تاک لیزر:

“بهترین دستگاه‌ های جوش لیزر دارای تنظیمات مختلفی برای تولیدات باکیفیت و همچنین افزایش سرعت عمل در کار هستند و اپراتور ها می‌ توانند بخش‌ های گوناگونی از دستگاه را همانند قدرت لیزر، نوع جوشکاری، توان، سرعت و غیره را تنظیم نمایند. بنابراین در هنگام خرید، سعی کنید دستگاهی را انتخاب کنید که دارای تنظیمات مختلفی در بخش‌ های گوناگون برای عملکرد بهتر دستگاه باشد.”

مزایا و معایب

جوشکاری لیزری یک فرآیند همه کاره و مفید برای طیف وسیعی از کارهای جوشکاری است. با این حال، گاهی اوقات در مقایسه با سایر روش های جوشکاری، خروجی لازم را ارائه نمی دهد. بیایید نگاهی به نقاط قوت و کاستی های جوشکاری لیزری در کنار هم بیاندازیم.

چگونه بر محدودیت های جوشکاری لیزر غلبه کنیم!

جوشکاری لیزر در صورت استفاده صحیح می تواند فرصتی عالی باشد. بله، با محدودیت های خاصی همراه است، اما شما می توانید بر اکثر آنها غلبه کنید. بنابراین، چگونه می توان آن را انجام داد؟

هزینه تجهیزات بالا

• تجزیه و تحلیل کامل هزینه و فایده را انجام دهید. پس انداز بلندمدت ناشی از افزایش بهره وری را در نظر بگیرید.

• گزینه های تامین مالی یا اجاره را بررسی کنید.

• با حداقل سرمایه گذاری روی دستگاه شروع کنید. سرمایه گذاری را به تدریج افزایش دهید.

محدودیت های مادی

• از پوشش ها یا عملیات سطحی بر روی مواد بازتابنده استفاده کنید. این باعث افزایش جذب لیزر و کاهش مشکلات بازتابی می شود.

• پارامترهای لیزر را برای تطابق بهتر با خواص و ضخامت مواد بهینه کنید.

• جوشکاری لیزر را با سایر روش های جوشکاری مانند MIG یا TIG ترکیب کنید.

دسترسی مشترک محدود

• استفاده از بازوهای رباتیک و سیستم های خودکار، دسترسی به مفاصلی را که به سختی قابل دسترس هستند، فراهم می کند.

• وسایل و جک های سفارشی طراحی کنید.

• از سیستم های جوش لیزری چند محوره استفاده کنید

علاوه بر این، اجرای تدریجی محصولات موجود، انجام ارزیابی سازگاری و شروع پروژه های آزمایشی می تواند کارایی ماشین را

افزایش داده و محدودیت ها را به میزان قابل توجهی کاهش دهد.