دستگاه‌های جوش لیزری ۱۲۰ وات برای ایجاد حرارت زیاد جهت ذوب فلزات ابزارهای قدرتمندی هستند. این دستگاه‌ها برای به وجود آوردن حرارت زیاد در محل اتصال از پرتوهای متمرکز نور لیزر استفاده می‌کنند. در نتیجه حرارت ایجاد شده باعث متصل شدن بهتر فلزات به همدیگر شده و امکان گسستگی آنها را کمتر می‌کند.
چگونه دستگاه جوش لیزری کار می‌کند؟
شما اگر آشنایی ابتدایی از دستگاه جوش لیزری داشته باشید، ممکن است این سوال برایتان پیش بیاید که دستگاه جوش لیزری چگونه کار می‌کند و عملکرد آن به چه صورت است؟ در ادامه می‌خواهیم به این سوالات پاسخ دهیم و در ارتباط با نحوه عملکرد این نوع دستگاه‌ها توضیحات بیشتری ارائه دهیم.
تولید پرتو لیزر
در قسمت داخلی دستگاه، منبعی وجود دارد که نور لیزر از آن ساطع می‌شود. نور لیزر به صورت پرتوهای بسیار باریکی از نور است که در طول موج‌های خاصی تنظیم می‌شوند.
اندازه طول موج‌ها برای جوشکاری فلزات مختلف با هم فرق دارد. به عبارتی برای جوشکاری هر فلزی با هر نوع جنس و ضخامت به پرتوی لیزر با طول موج مشخصی نیاز است.
تمرکز پرتو
پرتوهای لیزر به وسیله یک سیستم آینه و لنز ساطع شده و در یک نقطه بسیار کوچکی متمرکز می‌شوند. تمرکز پرتوها باعث می‌شود که چگالی انرژی پرتو به شدت بالاتر رود و در نقطه برخورد پرتو با فلز افزایش پیدا کند. نتیجه کار آن است که فلز را به نقطه ذوب آن برساند.
ذوب فلز
زمانی که پرتو لیزر با سطح فلز برخورد کند، باعث می‌شود که فلز در آن نقطه ذوب شود. به دلیل حرارت بسیار زیادی که پرتو لیزر تولید می‌کند، نه تنها فلز مد نظر بلکه فلز اطراف نقطه برخورد هم ذوب می‌شود و این باعث تشکیل شدن یک حوضچه مذاب می‌گردد.
ایجاد اتصال
در مرحله بعد، پرتو لیزر بر روی سطح فلز حرکت داده می‌شود تا حوضچه مذاب به صورت پیوسته حرکت کند. در نهایت دو قطعه فلز به این وسیله به همدیگر وصل می‌شوند. در واقع بعد از آنکه فلز مذاب سرد شد، بین دو قطعه یک اتصال جوش قوی به وجود می‌آید.
انواع لیزر در جوشکاری لیزرهای جامد
لیزر جوشکاری در انواع مختلفی تولید می‌شود که هر کدام از آنها کارایی‌های خاص خودشان را دارند. در ادامه به چند مورد از این لیزرها اشاره کرده و راجع به آنها توضیحاتی می‌دهیم.
لیزر ND
این لیزر جز انواع لیزر پرکاربردی است که در حوزه پزشکی مخصوصاً در درمان پوست و زیبایی استفاده می‌شود. از لیزر ND یک کریستال به نام نئودیمیوم یاقوت ساخته می‌شود که قادر است نور لیزر را با طول موج مشخصی تولید کند.
لیزر فیبری
لیزرهای فیبری نوعی دیگری از لیزرهایی با حالت جامد هستند که از فیبرهای نوری به عنوان ناحیه فعال لیزرها استفاده می‌کنند. ساختار این لیزرها از فیبری با جنس شیشه، سیلیکون یا فسفات استفاده می‌شود.
نور خامی که از پمپ‌های دیودی لیزر ایجاد می‌شود، به وسیله فیبرها جذب شده و آن را به پرتوهای لیزری تبدیل می‌کند. این پرتوهای لیزری طول موج‌های مشخصی دارد. فیبر نوری برای تولید نور لیزر تقویت می‌شود. برای تقویت آن از عناصر خاکی کمیاب استفاده می‌کنند تا بتوانند لیزرهایی با طول موج‌های مختلف تولید کنند.
لیزر دیسکی
جوش لیزر دیسکی جز پیشرفته‌ترین نوع از روش‌های جوشکاری است که در دنیای امروز کاربرد گسترده دارد. در این روش پرتو لیزر تمرکز بالا و قدرت زیادی دارد و محل تولید آن از یک دیسک کریستالی خاص است.
پرتو لیزر در حین برخورد کردن به سطح فلز باعث ذوب شدن سریع آن به صورت موضعی می‌شود. در صورت ذوب شدن فلز، اتصالات محکم و با کیفیتی ایجاد می‌شود.
لیزرهای گازی
لیزرهای گازی نوعی از لیزرها هستند که جریان الکتریکی به وسیله گاز تخلیه شده و می‌تواند نوری منسجم تولید کند. لیزر گازی را می‌توانیم جزو اولین لیزرهای بدانیم که از طریق تبدیل انرژی الکتریکی به نور ایجاد شده است. لیزر گازی نور پیوسته‌ای دارد. این لیزرها برای اولین بار به وسیله یک مهندس و دانشمند ایرانی با نام علی جوان اختراع و ثبت شدند .
لیزر CO2
این لیزرها نوعی از لیزرهای پزشکی هستند که برای تولید پرتوهای لیزری از گاز دی اکسید کربن استفاده می‌کنند. پرتو لیزری تولید شده طول موج مشخصی دارد. این پرتوها با دقت خیلی بالا می‌توانند لایه‌هایی که در سطح پوست وجود دارد را بخار کرده و سلول‌های قدیمی را از بین ببرد.
در نتیجه پوست تحریک می‌شود و میزان کلاژن سازی هم افزایش پیدا می‌کند. این فرایند باعث بهبود بافت پوست شده، میزان چروک کمتر شده، لک از بین رفته و جای جوش درمان می‌شود.
لیزر هلیوم-نئون
لیزر هلیوم- نئون از لیزر گازی کوچکی است که کاربردهای زیادی در صنعت و تحقیقات علمی دارد. این دسته از لیزرها می‌توانند طول موج‌های نانومتری در محدوده قرمز نور مرئی تولید کنند. خروجی نور لیزر و مدل انتخاب شده می‌تواند به صورت خطی و یا تصادفی قطبی باشد.
برانگیختگی این لیزرها تخلیه الکتریکی با ولتاژ بالایی است که به وسیله آند و کاتد انجام می‌گیرد. آند و کاتد در دو انتهای شیشه‌ای قرار دارند که حاوی مخلوط گازی است. نور لیزر هلیوم نئون از آینه تخت با بازتاب بالا دارد. یک آینه در انتهای لوله لیزر و یک آینه جفت معقر در قسمت خروجی لیزر قرار گرفته است.
لیزرهای دیودی
لیزر دیودی نوعی از لیزر است که برای تولید نور لیزر از مواد نیمه رسانا استفاده می‌کند. جریان الکتریکی را از وسط پیوند p_n عبور می دهد، در نتیجه باعث می‌شود که الکترون‌ها به سطح انرژی بالاتری برانگیخته شود.
زمانی که الکترون‌ها به سطوح انرژی پایینی برگردند، انرژی اضافی که در خود دارند را به صورت فوتون آزاد می‌کنند. مواد نیمه رسانا با رسانایی الکتریکی که بین اجسام عایق و رسانا ایجاد می‌کنند، یک سری ویژگی‌های منحصر به فردی دارد که باعث تولید نور لیزر می‌شود.
کاربردهای لیزر دیودی در جوشکاری
- لیزرهای دیودی در صنعت جوشکاری کاربردهای گسترده دارند و در صنایع مختلف و جهت مصارف گوناگون از آن استفاده می‌کنند.
- لیزرهای دیودی به خاطر دقت بالا و حرارت ورودی کم، برای جوشکاری کردن قطعات حساس الکترونیکی مثل سنسورها و مدارهای تجمع خیلی مناسب هستند.
- برای جوشکاری کردن فلزات نازک که ضخامت هایی در حد چند میلی متر دارند.
- لیزرهای دیودی برای جوشکاریانواع مختلفی از فلزات کاربرد دارد.
- از این لیزرها برای ایجاد جوش های نقطه ای کوچک و بسیار دقیق استفاده می کنند.
- برای ایجاد جوش خطی با عمق و طول یکنواخت کاربرد دارد.
- این لیزرها در صنایع مختلف مثل خودروسازی، الکترونیک و پزشکی استفاده می شود.
لیزر نیمه‌هادی
لیزر نیمه هادی نوعی از لیزرهایی هستند که اساس کار آنها منابع محیط نیمه هادی آنها است. به وسیله گسیل القایی توسط گذار بین باندی تقویت اپتیکی ایجاد می‌شود.
مراحل کار با دستگاه جوش لیزری
کار با دستگاه جوش لیزری باید توسط اپراتور مخصوص و دوره دیده انجام شود. مراحل کار با این دستگاه خیلی آسان است اما در صورتی که مهارت لازم را داشته باشید و نکات ایمنی را رعایت کنید.
در ادامه می‌خواهیم این مراحل را گام به گام به شما توضیح دهیم تا بدانید که دستگاه پرتو لیزری چگونه می‌تواند باعث متصل کردن دو قطعه به همدیگر شود.
آماده‌سازی دستگاه
در ابتدا شما باید مطمئن باشید که دستگاه به منبع تغذیه و سیستم خنک کننده وصل شده است. از طرفی اتصال این سیستم‌ها باید به طور صحیح و ایمن انجام بگیرد. سپس نوبت به بررسی و تنظیم کردن پارامترهای جوشکاری است.
پارامترهای جوشکاری متنوع هستند که شامل توان لیزر، سرعت حرکت، نوع گاز، محافظ و قطر فوکوس می باشد. تمامی این پارامترها بر اساس نوع فلز و ضخامت قطعه کار فرق دارد و این موضوع باید به دقت بررسی شود.
اگر دقت لازم در این مرحله وجود نداشته باشد، نحوه اتصال به آن صورتی که انتظار داریم نخواهد بود. حال نوبت به تمیزکاری سطح قطعات است. شما قبل از جوشکاری، سطح قطعاتی که قصد اتصال آنها را دارید باید به طور کامل تمیز کنید.
تثبیت قطعات
قطعات را بعد از تمیز شدن باید در داخل فیکسچر قرار دهند. باید قرارگیری قطعات در داخل فیکسچر به طور دقیق و محکم باشد تا در حین جوشکاری قطعات هیچ حرکتی نداشته باشند.
سپس نوبت به تراز کردن پرتو لیزر می باشد. در واقع پرتوی لیزر شما باید به طور مستقیم بر روی نقطه اتصال دو قطعه قرار بگیرد. شما باید به طور دقیق پرتو لیزر را روی دکمه شروع جوشکاری تنظیم کنید.
شروع فرآیند جوشکاری
بعد از اتمام تمامی این کارها، دستگاه را فعال کرده و فرآیند جوشکاری را آغاز می‌کنید. هد لیزر باید با سرعتی که مشخص شده و مطابق با برنامه‌ای که از قبل برای آن تعیین شده، بر روی مسیر جوش حرکت کند تا بتواند جوشکاری را انجام دهد.
پایان فرآیند و خنک‌سازی
بعد از آنکه فرآیند جوشکاری به اتمام رسید، دستگاه را خاموش کرده و صبر می‌کنید تا قطعه کار خنک شود و فرآیند اتصال به خوبی انجام بگیرد.
پارامترهای مهم در جوشکاری لیزری
شما اگر می‌خواهید جوشکاری انجام شده با لیزر کیفیت بهتری داشته باشد، باید پارامترهایی که در زیر به آنها اشاره می‌کنیم را به نحو دقیقی تنظیم کنید.
توان لیزر
توان لیزر تعیین می‌کند که باید چه مقدار انرژی به قطعه کار منتقل شود تا باعث ذوب آن گردد. برای قطعاتی که ضخامت بالاتری دارند، به توان بیشتری نیاز است. قطعاتی که نقطه ذوب بالاتری دارند، به لیزرهایی با توان بالاتر نیاز است.
سرعت جوشکاری
سرعت جوشکاری در واقع سرعت حرکت هد لیزر بر روی قطعه کار است. هر چقدر سرعت جوشکاری بیشتر باشد، جوش انجام شده باریک‌تر و عمق نفوذ آن کمتر خواهد بود، در نتیجه تمیزکاری کار هم بیشتر می‌شود.
قطر فوکوس
قطر فوکوس همان اندازه نقطه متمرکز شده پرتو لیزر را می‌گویند. زمانی که قطر فوکوس کوچکتر باشد، انرژی با چگالی بیشتر تولید می‌کند. معمولا برای جوش‌هایی که به دقت بیشتری نیاز دارند، قطر فوکوس کوچکتر را انتخاب می‌کنند.
نوع گاز محافظ
محافظ یک نوع گازی است که از منطقه جوش محافظت می‌کند تا مانع از اکسید شدن فلز مذاب شود. رایج‌ترین نوع گازهای محافظ شامل: هلیوم، آرگون و یا مخلوطی از این دو نوع می باشد.
فشار گاز
فشار گاز محافظ، تاثیر زیادی بر پایداری گاز و کیفیت جوشکاری دارد.
حالت موج
دستگاه‌های جوشکاری لیزری قابلیت تنظیم حالت موج را دارند. آنها یک حالت موجی دارند که می‌توان برای کنترل دقیق‌تر حرارت ورودی به قطعه کار استفاده گردد.
مزایای جوشکاری لیزری 120 وات
- پرتو لیزر تمرکز بسیار بالایی دارد و می‌تواند جوش‌هایی با دقت و با حداقل تغییر شکل ایجاد کند.
- روش جوشکاری لیزری نسبت به روش‌های سنتی جوشکاری مثل جوشکاری قوس الکتریکی بسیار سریع‌تر است.
- جوش‌هایی که با لیزر انجام می‌گیرند معمولاً کیفیت بالایی دارند، بدون تخلخل هستند و سایر عیوب مربوط به جوشکاری در آنها کمتر به چشم می‌خورد.
- حرارتی که به وسیله لیزر ایجاد می‌شود، کاملاً موضعی است و در نتیجه ناحیه اطراف جوش کمترین تغییر شکل را پیدا می‌کنند.
- با کمک دستگاه‌های جوش لیزری شما می‌توانید فلزات مختلف با ضخامت‌های متغیر را جوشکاری کنید.
کاربردهای جوشکاری لیزری 120 وات
جوشکاری لیزری ۱۲۰ وات در صنایع مختلفی کاربرد دارد که به چند مورد از آنها اشاره می‌کنیم:
- در صنعت خودروسازی از این نوع جوش لیزری برای جوشکاری قطعات کوچک خودروها استفاده می‌کنند. برای جوشکاری قطعاتی از خودرو که نیاز به دقت و ظرافت بالایی دارند، این نوع جوش کاری گزینه خیلی عالی است.
- در صنعت الکترونیک برای جوشکاری قطعات الکترونیکی که حساسیت بالایی دارند استفاده می‌شود.
- در صنعت پزشکی برای ساختن ابزارهای پزشکی با دقت بالا گزینه بسیار مناسبی است.
- در صنعت هوا و فضا از این لیزر برای جوشکاری قطعات تیتانیوم و آلومینیوم استفاده می‌شود.
- جواهر سازها معمولاً برای جوشکاری قطعات کوچک و ظریف از این نوع جوش استفاده می‌کنند.
نکات مهم در استفاده از دستگاه جوش لیزری 120 وات
- زمانی که قصد دارید با دستگاه جوش لیزر کار کنید، حتماً باید نکات ایمنی را رعایت نمایید. لیزر بسیار خطرناک است و می‌تواند باعث آسیب جدی به چشم شما شود.
- کیفیت پرتو ساطع شده تاثیر کاملا مستقیمی بر کیفیت جوشکاری دارد. پس اگر می‌خواهید جوشکاری تمیزتر و بهتری انجام دهید، باید از دستگاه‌هایی با کیفیت بالا و پرتو پایدار استفاده کنید.
- شما باید در مورد تنظیم پارامترهای دستگاه جوشکاری اطلاعات بهتری داشته باشید. هر چقدر این تنظیمات بهتر انجام بگیرند، نتیجه‌ای که به دست می‌آید هم عالی خواهد بود.
- دستگاه جوش لیزری به سیستم خنک کاری مناسبی نیاز دارد. این سیستم مانع از آسیب دیدن اجزای داخلی دستگاه می‌شود.
نتیجه گیری
استفاده از دستگاه‌های جوش لیزری ۱۲۰ وات در بسیاری از صنایع رایج می باشد. این دستگاه‌ها برای جوشکاری انواع مختلفی از فلزات جز ابزارهای قدرتمند و دقیقی هستند. با استفاده صحیح از این دستگاه‌ها می‌توان کیفیت جوشکاری را بالا برد و سرعت تولید را افزایش داد که این موضوع می‌تواند هزینه‌های مربوط به تولید را کمتر کند.
