یکی از دقیقترین و کارآمدترین روشهای اتصال مواد استفاده از جوشکاری لیزری است. با کمک جوشکاری لیزری میتوان فلزات مختلفی را به همدیگر وصل کرد. جوش لیزری مثل هر فرآیند صنعتی دیگر، یک سری مشکلات و عیوبی دارد.
شما باید بتوانید زود هنگام این مشکلات را شناسایی کرده و در ارتباط با آنها اقدامات مناسبی را انجام دهید. اگر بتوانید مشکلات مربوط به دستگاه جوش لیزری را به خوبی تشخیص دهید و برای رفع کردن آن از افراد با تجربه استفاده کنید، نه تنها میتوانید کیفیت محصول تولیدی را بالا ببرید، بلکه از اتلاف وقت و هزینههای دیگر هم میتوانید جلوگیری نمایید.
علل اصلی ایجاد عیوب در جوش لیزری
در دستگاه جوش لیزری ممکن است یک سری ایراداتی به وجود بیاید که علل اصلی این عیوب را در ادامه بررسی میکنیم.
پارامترهای نادرست دستگاه
ممکن است که دستگاه جوش لیزری به درستی تنظیم نشده باشد. بعضی از پارامترهای دستگاه جوش لیزری نیاز به تنظیم شدن دارند. این پارامترها شامل فاصله کانونی، توان لیزر، سرعت جوشکاری و نوع گاز محافظ است. اگر این پارامترها به خوبی تنظیم نشوند، باعث میشود که عیوبی مثل نفوذ ناقص، ترک خوردگی و یا تخلخل در محصول به وجود بیاید.
آمادهسازی نامناسب قطعه کار
سطح قطعه کار باید عاری از هرگونه آلودگی و یا زنگ زدگی باشد. توجه داشته باشید که قطعه در حالت ترازی قرار بگیرد. اگر این موارد رعایت نشود، میتواند در کیفیت کار اثرات منفی به وجود آورد.
کیفیت پایین مواد مصرفی
شما اگر در هنگام استفاده از جوش لیزری از مواد مصرفی نامرغوب مثل گاز محافظ یا سیم جوش بیکیفیت استفاده کنید، پایان کار متوجه وجود عیوبی در فرآیند جوشکاری خواهید شد.
مشکلات در دستگاه لیزر
دستگاه جوش لیزر اجزای مختلفی دارد که هر کدام از این اجزا اگر خراب شوند، میتوانند باعث ایجاد نوسانات در توان لیزر شده و یا در سیستم اپتیکی اشکالاتی به وجود آورند.
عیوب رایج در جوش لیزری و علل آنها
در ارتباط با جوش لیزری یک سری مشکلاتی وجود دارد که میخواهیم آنها را بررسی کنیم و درباره علل و راهکارهای آنها نکات مهمی را ارائه دهیم.
ترک خوردگی
زمانی که تنشهای حرارتی ناشی از پرتو لیزر بالا باشد یا مایع مذاب با سرعت بیشتری سرد شود، ترک خوردگی در قطعه کار به چشم میخورد. همچنین در صورت وجود ناخالصی در مواد یا سایر عیوب مربوط به متالیکی، شاهد ترک خوردگی در سطح جسم خواهیم بود.
راهکارها
برای آنکه مانع از ترک خوردگی بر روی سطح مواد جوشکاری شوید، یک سری راهکارهایی وجود دارد که به شما پیشنهاد میدهیم.
- یکی از دلایلی که باعث ایجاد ترک خوردگی می گردد، سرعت جوش بالا است. شما باید سرعت جوشکاری خود را کاهش دهید. در هر نوع مادهای و هر نوع انرژی لیزر با هر توانی، به سرعت جوشکاری مناسبی نیاز دارد و شما باید به قدری مهارت داشته باشید که بتوانید این تناسب را به وجود آورید.
- هنگام کار با جوش لیزری از گاز محافظ استفاده میشود، اما استفاده کردن از هر نوع گازی اثربخش نیست. شما باید از گاز محافظ مناسبی استفاده کنید.
- قبل از آنکه بخواهید بر روی قطعه کار فرآیند جوش لیزری را انجام دهید، آن را از قبل حرارت داده و کمی گرم کنید تا آن را آماده فرآیند جوشکاری نمایید.
- سعی کنید در انتخاب مواد، کیفیت را در نظر بگیرید و موادی با کیفیت بالاتر انتخاب کنید. هر چقدر کیفیت مواد بیشتر باشد، نتیجه کار شما بهتر خواهد بود.
تخلخل
یکی از عیوبی که روی سطح جوش مشاهده میشود، تخلخل است. تخلخل به خاطر وجود و حضور گازهای محبوس شده است. همچنین در هنگام نشت گاز محافظ و یا وجود آلودگی در سطح تخلخل رخ میدهد. از طرفی اگر اپراتور پارامترهای جوشکاری را به درستی تنظیم نکرده باشد، ممکن است شاهد وجود تخلخل در سطح ماده باشیم.
راهکارها
یک سری راهکارهایی وجود دارد که میزان درصد تخلخل مواد را به حداقل برساند که در ادامه با این موارد آشنا میشویم.
- قبل از آنکه بخواهید عملیات جوشکاری را شروع کنید، باید سطح قطعه کار را به طور کامل تمیز کنید، چون وجود آلودگی میتواند باعث ایجاد تخلخل در سطح شود.
- استفاده از گاز محافظ در فرآیند جوشکاری لازم است، ولی توصیه میکنیم از گاز محافظ با خلوص بالایی استفاده کنید که در داخل مواد به دام نیفتند.
- وقتی از سیستم جوش لیزری استفاده میکنید، دستگاه در حین کار کردن دچار استهلاک میشود. پس برای نگهداری و تعمیر این دستگاه باید یک سری اقداماتی انجام داده و برنامههایی برای آن در نظر بگیرید. بهتر است یک برنامه مشخص شده و دورهای برای تعمیرات و بازبینی دستگاه مشخص شود.
- در طی فرآیند جوش لیزری یک سری پارامترهایی هستند که اهمیت زیادی دارند و شما با تنظیم کردن آن پارامترها میتوانید فرایند جوشکاری را بالا ببرید. یکی از عواملی که باعث میشود تخلخل در سطح مواد به وجود آید این است که پارامترهای جوشکاری تنظیم نشده باشند و یا تنظیماتی که انجام گرفته دقیق نیستند.
نفوذ ناقص
برای آنکه فرآیند جوشکاری به خوبی انجام شود، لازم است که انرژی لیزر به خوبی به داخل جسم نفوذ کند. اما زمانی که نفوذ انجام گرفته ناقص باشد، باعث ایجاد تخلخل در سطح جسم میشود. حال ممکن است سوال بپرسید که چه زمانی باعث میشود که انرژی لیزر نفوذ ناقصی داشته باشد؟ زمانی که سرعت جوشکاری بالا باشد، زمانی که فاصله کانونی نامناسب باشد و یا جوشکاری با سرعت بالاتری انجام بگیرد.
راهکارها
اما برای آنکه از نفوذ ناقص لیزر جوشکاری بتوانید جلوگیری کنید، یک سری راهکارهایی برای شما در نظر گرفتهایم.
- ابتدا توصیه میکنیم که توان لیزر جوشکاری خود را بالا ببرید. اما بیشتر بالا نرود و در حد مناسب و متناسب با جنس مادهای که قصد جوشکاری آن را دارید، انجام شود.
- سپس سرعت جوشکاری را کمتر کنید. لازم نیست با عجله و سرعت زیاد اقدام به جوشکاری کنید و میتوانید متناسب با جنس مادهای که دارید، فرآیند جوشکاری را انجام دهید.
- فاصله کانونی باید به دقت تنظیم شود. اگر این کار به خوبی انجام نگیرد، از ایجاد تخلخل و منفذ در داخل ماده جوشکاری شده میتوان جلوگیری نمود.
- هر فرآیند جوشکاری یک سری پارامترهایی دارد و شما باید برای جوشکاری پارامترهای مناسبی را انتخاب کنید که این پارامترها کاملاً با کاری که انجام میدهید همخوانی داشته باشند.
گرده در جوش لیزری
در برخی مواقع بر روی قسمت جوشکاری شده، گردههایی مینشیند و باعث میشوند که قسمت جوشکاری شده از حالت صافی و یکنواختی در بیاید. به وجود آمدن این گرده میتواند تنظیمات نادرست پارامترهای جوشکاری را نشان دهد.
برخی مواقع آلودگیهای سطحی و یا نوسانات توان لیزر و نوع گاز محافظ استفاده شده میتواند این مشکلات را به وجود بیاورد. اما برای حل این موضوع یک سری راهکارهایی ارائه میدهیم تا شما دیگر این قبیل مشکلات را نداشته باشید.
راهکارها
- در ابتدا شما باید تمامی پارامترهای جوش لیزری را به طور دقیق و متناسب تنظیم کنید.
- سطح کار مد نظر کاملاً تمیز شده و عاری از هرگونه آلودگی و گرد و غبار باشد.
- سعی کنید دستگاههای لیزر را به طور مرتب و دورهای تمیز کرده و بررسیهای لازم را انجام دهید و در صورت نیاز میتوانید اقدام به تعمیر آنها کنید.
- سعی کنید برای رفع وجود گرده در سطح قطعه کار شده، از گاز جوش مناسب و با کیفیتی استفاده کنید.
ناهمواری
گاهی اوقات مشاهده میکنیم که در سطح قطعه جوشکاری شده ناهمواریهایی به وجود میآید. از مهمترین دلایلی که باعث ایجاد ناهمواری در سطح قطعه جوشکاری میشود، میتوانیم به تنشهای حرارتی ناهموار و ضخامت مختلف در قطعات اشاره کنیم. همچنین اگر قطعه به طور کاملا ثابت قرار نگرفته باشد، میتواند باعث ایجاد این نوع ناهمواریها شود.
راهکارها
- برای ناهمواریهای که روی سطح جوشکاری مشاهده میشود، یک سری راهکارهایی وجود دارد که با در نظر گرفتن آنها میتوانید این عیوب جوش را تا حد زیادی رفع کنید.
- سعی کنید برای مهار کردن قطعات از فیکسچرهای مناسبی استفاده کنید که با قدرت بتوانند قطعات را ثابت نگه داشته و مانع از حرکت آنها شوند.
- قبل از اینکه بخواهید فرآیند جوش لیزر بر روی یک قطعه را انجام دهید، بهتر است که ماده از قبل گرم شود. پیش گرم شدن ماده میتواند بسیاری از عیوب جوشکاری را کمتر کند.
- برای فرآیند جوش لیزری یک سری پارامترهایی وجود دارد که شما باید پارامترهای مناسبی را انتخاب کنید. پارامترهایی که انتخاب میشوند باید متناسب با مواد شما باشند.
سوختگی
گاهی اوقات وقتی توان لیزر بسیار زیاد باشد و یا زمان تابش طولانیتر شود، باعث میشود که در سطح محل جوش سوختگی به وجود بیاید. سوختگی ایجاد شده در ظاهر جوشکاری تاثیر نامطلوبی میتواند داشته باشد.
راهکارها
برای اینکه مانع از آفتاب سوختگی در سطح جوش شوید، باید توان لیزر را تا حد توان کمتر کنید. میزان زمان تابش را کاهش دهید، فاصله کانونی را به طور دقیق تنظیم کنید، سرعت جوشکاری را کمتر کنید و از پارامترهای مناسب جوشکاری استفاده کنید.
روشهای بازرسی
برای آنکه عیوب جوشکاری را رفع کرد، یه سری روشهای بازرسی وجود دارد که با همدیگر آنها را بررسی میکنیم.
تست غیرمخرب (NDT)
تست غیر مخرب از روشهایی است که برای ارزیابی کردن مواد و قطعات استفاده میشود که هیچگونه آسیبی به آنها وارد نمیشود. در جوشکاری لیزری برای مطمئن شدن از کیفیت و ایمنی اتصالات استفاده از تست غیر مخرب خیلی اهمیت دارد.
اهمیت تست غیر مخرب در جوشکاری زیاد است و دلیل آن به خاطر:
- تشخیص عیوب پنهان در جوشکاری
- تعیین خواص مکانیکی مواد
- تاثیر در کیفیت جوش
- بالا رفتن ایمنی قطعات تولید شده
رادیوگرافی
یکی دیگر از روشهای متداول و دقیق، رادیوگرافی است که از آن برای بررسی کردن کیفیت جوشهای لیزری استفاده میکنند. در این روش پرتوهای پر انرژی مثل پرتوهای اشعه ایکس و یا گاما را از قطعه عبور میدهند و آن را بر روی یک فیلم و یا آشکارساز دیجیتال ظاهر میکنند.
در این روش تفاوتی که در ضخامت یا چگالی مواد وجود دارد، باعث ایجاد یک سری سایههای مختلف روی فیلم میشود که در این سایهها اگر عیوب داخلی مثل حفره، ترک، ناخالصی و یا عدم نفوذ در جوش وجود داشت را میتوان مشخص کرد.
اولتراسونیک
اگر بخواهیم یک روش پیشرفته جوشکاری را پیشنهاد دهیم، آن اولتراسونیک یا فرا صوت است. ارتعاشات اولتراسونیک فرکانس بالایی دارند که از آن برای اتصال بین مواد استفاده میکنند. در این روش سرعت بسیار بالا بوده، کیفیت جوش زیاد است و نیاز به مواد مصرفی نیست.
از اولتراسونیک در صنایع مختلف چون خودروسازی، پزشکی، بستهبندی و الکترونیک استفاده میکنند. روش جوشکاری هیدروسونیک طوری است که ارتعاشات را انتقال می دهد، گرما و فشار را منتقل میکند و باعث تشکیل جوش میشود.
تست بصری
از روشهای اولیه و اساسی برای ارزیابی کردن کیفیت جوش در حین جوشکاری تست بصری است. این روش جوشکاری سادگی و سرعت خوبی دارد و نیاز به تجهیزات پیچیدهای نیست، به همین خاطر از آن استفاده بیشتری میکنند. برای تست بصری باید به یک سری نکاتی توجه داشته باشید:
- شما با بررسی کردن ظاهر جوش میتوانید عیوب احتمالی جوش را تعیین کنید.
- در هنگام مشاهده عیوب میتوانید اقدام سریع داشته باشید.
- با تشخیص زود هنگام عیوب میتوانید از بروز مشکلات جدی تر و هزینههای بیشتر جلوگیری کنید.
استانداردهای کیفیت
در ارتباط با کیفیت جوشکاری یک سری استانداردهای تعیین شده که اپراتورها باید بر اساس آن استانداردها فرآیند جوشکاری را انجام دهند.
iso13919
از استانداردهای مهمی که در زمینه جوشکاری وجود دارد، استاندارد iso13919 است که در روی کیفیت اتصالات جوش تاثیر زیادی میگذارد. این اتصالات با پرتو متمرکز است و میتواند سطوح مختلف کیفیت را تعریف کند.
اهمیت استاندارد iso13919 در موارد زیر است و میتوان سطوح کیفی را به راحتی تعیین کرد:
- جوشهای یکنواختی را ایجاد کرد
- میزان خطاها را کاهش داد
- فرآیند بازرسی و کنترل کیفیت را آسان نمود.
D17.1 AWS
استاندارد مهم و جامع دیگری که در حوزه جوشکاری استفاده میشود، استاندارد D17.1 AWS است. این استاندارد به وسیله انجمن جوشکاری آمریکا تدوین شده است و از آن برای مشخص کردن روشها و الزامات جوشکاری در صنعت هوا فضا استفاده میکنند.
نتیجه گیری
در حین فرآیند جوشکاری ممکن است با یک سری مشکلات و مسائلی مواجه شوید که این موضوع مخصوصاً در نوع جوشکاری انجام شده است. ممکن است فرآیند جوشکاری کیفیت لازم را نداشته باشد و همراه با ایراداتی باشد.
با استفاده از روشهای مختلف میتوانید این ایرادها را شناسایی کرده و برای رفع آنها اقدام کنید. در مرحله اول با استفاده از چشم غیر مسلح میتوانید این ایرادات را مشاهده کنید. اگر کیفیت جوشکاری برایتان اهمیت زیادی دارد و میخواهید دقیقتر فرآیند جوشکاری را انجام دهید، توصیه میکنیم از روش دیگر چون آزمایش مکانیکی یا مخرب استفاده کنید.
