یکی از پارامترهای بسیار مهمی که در فرآیند جوشکاری لیزری به آن توجه میشود، طول موج لیزر است. طول موج لیزری میتواند به طور مستقیم بر کیفیت جوش تاثیر بگذارد. برای اینکه تاثیر طول موج لیزر بر کیفیت جوشکاری را بتوانیم بهتر درک کنیم، به یک سری مواردی باید اشاره کرده و راجع به آنها اطلاعاتی به دست آوریم.
طول موج لیزر چیست؟
طول موج لیزر در واقع فاصله بین دو قله متوالی موج نوری است که معمولاً آن را با واحد نانومتر اندازهگیری میکنند. طول موجهای مختلف خصوصیات متفاوتی دارند. هرماده ای طول موج مخصوص به خود را دارد. برای جوشکاری هر ماده با دستگاه جوش لیزری، باید از لیزری با طول موج برابر با طول موج همان ماده استفاده شود.
چرا طول موج مهم است؟
طول موج لیزر اهمیت دارد، مخصوصاً در فرآیند جوشکاری برای اتصال با کیفیت مواد، باید نوع مناسبی از طول موج را انتخاب کرد. حال میخواهیم از جوانب مختلف اهمیت طول موج لیزر را بررسی کنیم. تا اطلاعات بیشتری در مورد آن به دست بیاورید.
جذب انرژی
هر مد، طیف جذب مشخصی دارد، یعنی میتواند در طول موجهای خاصی انرژی لیزر را بهتر جذب کند. وقتی طول موج مناسبی انتخاب شود، انرژی لیزر بیشتری به ماده منتقل شده و فرآیند جوشکاری با راندمان بهتری انجام میگیرد. در نتیجه با صرف انرژی کمتر و زمان پایینتری شما میتوانید فرآیند جوشکاری را انجام دهید.
عمق نفوذ
معمولا طول موجهایی که کوتاهتر هستند، نفوذ کمتری در ماده دارند و بیشتر از این نوع طول موج برای جوشکاریهای سطحی استفاده میشود. در طول موجهای بلندتر، عمق نفوذ آنها بیشتر است و برای آن دسته از جوشکاریهایی مناسب هستند که لازم است به عمق بیشتری نفوذ کرد.
پراکندگی
طول موج کوتاهتر همیشه پراکنده میشود و در ناحیه جوش، پلاسما ایجاد میکنند. این پلاسما میتواند انرژی لیزر را کمتر جذب کرده و کیفیت جوش را بهتر کند. در اینجا متوجه میشویم که انتخاب درست طول موج بر کیفیت جوشکاری چقدر میتواند تاثیر داشته باشد.
نوع ماده
هر مادهای برای آنکه جوشکاری شود، به طول موجهای خاصی نیاز دارد. چون هر ماده جنس و ویژگیهای فیزیکی مختلفی دارد. به عنوان مثال فلزات مختلف طیف جذب بسیار متفاوتی دارند و هر کدام از آنها به طول موجهای مختلفی حساس هستند.
شما قبل از آنکه بخواهید در این زمینه کار کنید، باید نسبت به نوع مواد و طول موجهای مربوط به آنها اطلاعات بیشتری داشته باشید.
چرا طول موج لیزر مهم است؟
هر ماده ای برای فرآیند جوشکاری نیاز به طول موج مشخصی دارد، به همین خاطر در جوشکاری لیزری طول موج جز مبحثهای بسیار مهم است. در ادامه میخواهیم دلیل اهمیت طول موج لیزرها را بیشتر بررسی کنیم.
جذب انرژی
هر مادهای جنس خاصی داشته و بر همین اساس خصوصیات فیزیکی و شیمیایی مخصوص به خود را دارد. بنابراین هر مادهای میزان مشخصی از انرژی لیزر با طول موجهای خاصی را به خود جذب میکند.
شما باید طول موجی را انتخاب کنید که در ماده مورد نظر شما بیشترین جذب را داشته باشد. در نتیجه میتوانید انرژی لیزر را به گرما تبدیل کرده و باعث ذوب شدن ماده مورد نظر شوید. این موضوع باعث میشود که جوشکاری هم با سرعت بالا و هم با کیفیت بیشتری انجام شود.
عمق نفوذ
طول موج لیزر میتواند بر عمق نفوذ جوشکاری هم تاثیرگذار باشد. اگر طول موجها کوتاه تر باشند، جوشهای ایجاد شده سطحیتر خواهند بود. اما اگر طول موجها بلندتر باشند، میتوانند به عمق بیشتری هم نفوذ پیدا کنند.
نوع ماده
جنس مادهای که قرار است جوشکاری شود، یکی از مهمترین عوامل برای انتخاب طول موج لیزر است. اجسام مختلف نسبت به طول موجهای مختلف میزان جذب متفاوتی دارند و شما قبل از آنکه بخواهید اقدام به جوشکاری کنید، باید در ارتباط با طول موج هر فلز آشنایی کاملی داشته باشید.
رابطه بین طول موج و کیفیت جوش
بین طول موج لیزر و کیفیت جوشکاری رابطه مستقیمی وجود دارد که با همدیگر علل آنها را بررسی میکنیم.
طول موجهای کوتاهتر
زمانی که طول موج کوتاهتر باشد، باعث میشود که عمق نفوذ لیزر کمتر شود. به همین خاطر این نوع طول موجها برای جوشکاریهای سطحی مناسبتر هستند.
در این نوع جوشکاریها احتمال ایجاد پلاسما بیشتر است. معمولا در آن دسته از موادی که به آلودگیهای سطحی حساسیت بیشتری دارند، از لیزرهایی با طول موجهای کوتاهتر استفاده میشود.
طول موجهای بلندتر
طول موجهایی که بلندتر هستند، همیشه عمق نفوذشان بیشتر است و برای جوشکاریهایی با نفوذ عمیق مناسب هستند. در این نوع جوشکاریها احتمال ایجاد پلاسما کمتر است. معمولاً جوشکاریهایی با طول موج بلندتر به آلودگیهای سطحی حساسیت کمتری دارند.
عوامل دیگری که بر کیفیت جوش تاثیر میگذارند
علاوه بر طول موج لیزر، عوامل دیگری هم هستند که بر کیفیت جوش میتوانند تاثیرگذار باشند که در ادامه به چند مورد از آنها اشاره کردهایم.
توان لیزر
هر چقدر توان لیزر بیشتر باشد، انرژی بیشتری به آن ماده منتقل میشود و در نتیجه عمق نفوذ انرژی هم بالاتر خواهد رفت.
سرعت جوشکاری
سرعت جوشکاری تاثیر زیادی بر عرض و عمق جوشکاری دارد. اگر سرعت جوشکاری کم باشد، باعث میشود که عمق نفوذ بیشتر شود. اما در سرعتهای زیاد، عمق نفوذ جوشکاری کمتر است.
فوکوس لیزر
فوکوس لیزر پارامتر مهمی است که بر چگالی توان در نقطه کانونی میتواند تاثیرگذار باشد. همچنین این عامل بر کیفیت جوش تاثیر بسیار زیادی دارد.
نوع گاز محافظ
گاز محافظ وظیفه دارد که از ناحیه جوش در برابر اکسیداسیون محافظت کند. فلزات به شدت در معرض اکسیداسیون قرار میگیرند و در فرآیند جوشکاری باید از این واکنش جلوگیری شود. وجود گاز محافظ نقش ویژهای در بالا بردن کیفیت جوشکاری دارد.
نوع ماده
هر ماده دارای خصوصیتهای فیزیکی و شیمیایی خاصی است که تمامی آنها میتوانند بر کیفیت جوشکاری تاثیرگذار باشند.
عوامل موثر بر انتخاب طول موج مناسب
همانطوری که بارها به آن اشاره کردیم، برای جوشکاری لیزری باید طول موج مناسبی انتخاب شود که انتخاب طول موج مناسب به یک سری موارد و فاکتورهایی بستگی دارد که شامل:
نوع ماده
هر ماده ای برای طول موجهای متفاوت، ضریب جذب مختلفی دارد. به عنوان مثال هر نوع فلزی به طول موجهای متفاوتی حساسیت نشان میدهد. فلزاتی مثل فولاد کربنی به طول موجهای بلندتر حساس هستند. اما فلزات آلومینیومی به طول موجهای کوتاه حساس میباشند.
ضخامت قطعه کار
اگر شما قصد جوشکاری قطعاتی با ضخامت کم را دارید، بهتر است که از طول موجهای کوتاهتر استفاده کنید. چون این طول موجها عمق نفوذ کمتری دارند و باعث میشوند که در محل، ذوب سطحی اتفاق بیفتد.
اگر قطعاتی با ضخامت زیاد دارید، برای شما طول موجهای بلندتر مناسب است، چون که عمق نفوذ آنها بیشتر است و در نتیجه باعث میشود که در محل فرآیند ذوب عمیقتری رخ دهد.
نوع جوش
در جوشکاریهایی که ظریف و سطحی هستند، معمولاً توصیه میشود که از طول موجهای کوتاه تر استفاده کنند. چون امکان کنترل دقیق بر روی فرآیند جوشکاری امکانپذیر است. زمانی که میخواهید جوشکاریهای عمیق و نفوذی انجام دهید، توصیه میکنیم که از طول موجهای بلندتر استفاده کنید تا کیفیت کار شما بالاتر رود.
کیفیت سطح قطعه کار
وجود هرگونه آلودگی، ناخالصی و یا اکسیداسیون بر روی سطح قطعه کار، میتواند میزان جذب انرژی یا لیزر را تا حد زیادی کمتر کند. این موضوع بر کیفیت جوش تاثیر نامطلوبی خواهد گذاشت. در این موارد توصیه میشود که از طول موجهای مناسبی استفاده کنید تا بتوانید کیفیت جوش را بهتر کنید.
نتیجهگیری
برای فرآیند جوشکاری باید طول موجهای مناسبی انتخاب شود. یکی از مهمترین عواملی که میتوانید به یک فرآیند جوشکاری با کیفیتی برسید، انتخاب طول موج مناسب است. انتخاب طول موج بر اساس پارامترهایی چون: نوع ماده و جنسی که دارد،ضخامت قطعه و نوع عمق جوش (سطحی یا عمیق) بستگی دارد. شما قبل از اقدام به جوشکاری، حتما باید براین موارد توجه ویژه ای داشته باشید.
عوامل دیگری هم در کیفیت بالای کار تاثیرگذار هستند که از آن جمله میتوانیم به فوکوس لیزر، توان لیزر و سرعت جوشکاری اشاره کنیم. این مولفهها در کنار هم اگر به شیوه درست انتخاب شوند، میتوانند نتیجه مطلوبی هم داشته باشند.
