جوشکاری لیزری فیبر نوری از پیشرفته‌ترین و بهترین روش‌های انجام گرفته برای جوش زدن مواد در صنایع مختلف است. در این روش جوشکاری از انرژی متمرکز پرتو لیزر برای ذوب کردن قطعات و متصل کردن آنها به هم استفاده می‌کنند. در این روش فیبر نوری توانسته در انتقال و هدایت پرتو لیزر به نقطه جوش نقش بسیار مهمی داشته باشد.
انواع فیبرهای نوری مورد استفاده در جوشکاری لیزری
در جوشکاری لیزری انتخاب نوع فیبر نوری اهمیت زیادی دارد، چون می‌تواند بر کارآیی و کیفیت روش کار تاثیر زیادی داشته باشد. در ادامه بحث می‌خواهیم انواع رایج از فیبرهای نوری که مورد استفاده هستند را نام ببریم.
فیبرهای تک مد
فیبرهای تک مد نوعی از فیبرهایی هستند که تنها یک ماده از نور را هدایت می‌کنند. این نوع از فیبرهای نوری در فرآیندهای جوشکاری که به دقت زیادی نیاز دارند، استفاده می‌شوند.
فیبرهای چند مد
این فیبرها چندین مد نور را هدایت می‌کنند و برای کارهایی که به توان بالاتری نیاز دارند، بسیار مناسب هستند.
فیبرهای با هسته بزرگ
این نوع از فیبرها هسته بزرگتری دارند و برای انتقال توان بسیار بالا گزینه خوبی می‌باشند. معمولاً این نوع فیبر را برای جوشکاری قطعاتی با ضخامت بالاتر استفاده می‌کنند.
فیبرهایی با روکش محافظ
این نوع فیبرها دارای روکش محافظی هستند و این روکش فیبرها را در برابر آسیب های محیطی محافظت می کند.
مزایای استفاده از فیبر نوری در جوشکاری لیزری
استفاده از فیبر نوری در فرآیند جوشکاری لیزری مزیت‌های زیادی دارد و صنایع مختلفی می‌توانند از این نوع روش استفاده کنند. در ادامه می خواهیم به چند مورد از مزیت‌های استفاده از فیبر نوری در جوشکاری لیزری اشاره کنیم.
انعطاف‌پذیری بالا
فیبرهای نوری انعطاف پذیری بالایی دارند و به همین خاطر می‌توان با استفاده از آنها به تمام نقاط و بخش‌های قطعه کار دسترسی داشت. در صورتی که انجام این کار با روش‌های سنتی جوشکاری امکان‌پذیر نمی باشد.
کیفیت بالای جوش
پرتو لیزری به وسیله فیبر نوری منتقل می‌شود و این پرتو بسیار متمرکز و یکنواخت است، در نتیجه جوش‌هایی که ایجاد می‌شوند، کیفیت بالایی داشته و هیچگونه تخلخل و عیوبی ندارند.
سرعت بالا
جوشکاری لیزری فیبر نوری فرآیند بسیار سریعی است، به همین خاطر در بازه زمانی بسیار کوتاه شما می‌توانید فرآیند جوشکاری را انجام داده و میزان تولیدات خود را بالا ببرید.
دقت بالا
دستگاه جوشکاری لیزری سیستم‌های کنترل بسیار دقیق دارد، به همین خاطر فرآیند جوشکاری را با دقت بسیار بالایی انجام می‌دهد. سیستم با دقت زیادی بر روی نقطه مورد نظر متمرکز می‌شود که این دقت دستگاه جوشکاری را بالا می برد.
حرارت ورودی کم
اگر بخواهیم جوشکاری فیبر نوری را با روش‌های سنتی مقایسه کنیم، جوشکاری لیزری فیبر نوری حرارت ورودی به قطعه کار بسیار کمتری دارد. به همین خاطر تغییر شکل و ناهمواری بر روی سطح کار بسیار کمتر اتفاق می‌افتد.
کاربردهای جوشکاری لیزری فیبر نوری
- جوشکاری لیزری به دلیل قابلیت های زیادی که دارد، در صنایع مختلفی از آن استفاده می کنند. در صنعت خودرو سازی برای جوشکاری باتری‌های الکتریکی، قطعات مختلف خودرو و بدنه خودرو مورد استفاده زیادی قرار می‌گیرد.
- در صنعت الکترونیک از جوشکاری فیبر نوری می‌توان در جوشکاری قطعات ظریف و بسیار ریز الکترونیکی هم استفاده کرد.
- در صنعت پزشکی از این نوع جوشکاری برای ساختن ایمپلنت‌ها و ابزارهای پزشکی مختلف استفاده می‌کنند.
- در صنعت هوافضا از این نوع جوشکاری برای اتصال قطعات مقاوم و سبک استفاده می‌شود.
- در صنعت انرژی با کمک جوشکاری فیبر نوری، لوله‌ها و مخازن مختلف را به همدیگر وصل می‌کنند.
چگونگی عملکرد جوشکاری لیزری فیبر نوری
یک منبع لیزر پرقدرت در سیستم وجود دارد که پرتو لیزر را تولید می‌کند. پرتو لیزر تولید شده به وسیله یک فیبر نوری به نازل جوشکاری هدایت می‌شود. در نازل جوشکاری پرتو لیزر متمرکز شده و با شدت بسیار بالا ماده را به نقطه جوش می‌رساند. انرژی تابانده شده باعث ذوب ماده در نقطه تماس شده و در نهایت موجب اتصال آنها به هم می‌شود.
مقایسه جوشکاری لیزری با روش‌های سنتی
جوشکاری لیزری فیبر نوری نسبت به روش‌های جوشکاری سنتی مثل قوس الکتریکی، جوشکاری گاز و یا جوشکاری مقاومتی یک سری مزیت‌هایی دارد که می‌خواهیم این موارد را بررسی کنیم.
کیفیت جوش بالاتر
اتصالاتی که از جوشکاری لیزری حاصل می‌شوند، معمولاً کیفیت بیشتری دارند. استحکام آنها بیشتر است و در نهایت ظاهر بهتری دارند.
سرعت جوش بالاتر
فرآیند جوشکاری لیزری نسبت به روش‌های سنتی بسیار سریع‌تر هستند و در بازه زمانی کوتاه تری انجام می‌گیرند. اما روش‌های سنتی کمی زمان بر هستند که این موضوع بر زمان تولید محصولات هم تاثیر می گذارد.
دقت و تکرارپذیری بالاتر
جوشکاری لیزری با کمک سیستم‌های کنترلی دقیق انجام می‌گیرد، بنابراین ضمن آنکه شما می‌توانید جوش‌های با دقتی انجام دهید، می‌توانید همان کیفیت و دقت از جوشکاری را در انواع دیگری از مواد هم تکرار کنید.
انعطاف‌پذیری بیشتر
جوشکاری لیزری برای متصل کردن انواع مختلفی از مواد و قطعات با جنس‌های مختلف و اشکال پیچیده مناسب است و از این نظر محدودیتی ندارد. روش‌های جوشکاری دیگر این چنین محدودیت‌ها را داشتند.
حرارت ورودی کمتر
حین جوشکاری لیزری حرارت ورودی به قطعه کار بسیار کمتر است، به همین خاطر تغییر شکل و ناهمواری کمتری در سطح کار مشاهده می‌کنید. به طوری که در جوشکاری‌های سنتی این نوع تغییر شکل در محیط اطراف محل جوشکاری زیاد دیده می‌شد.
هزینه‌های کمتر
هزینه‌های مربوط به جوشکاری لیزری در دراز مدت کمتر است، چون که بهره‌وری آن بیشتر بوده و ضایعات کمتری تولید می‌کند. اما در روش‌های سنتی این قبیل هزینه‌ها بیشتر است.
چالش‌ها و محدودیت‌های جوشکاری لیزری فیبر نوری
جوشکاری لیزری فیبر نوری با تمام مزیت‌هایی که دارد، با یک سری محدودیت‌ها و چالش‌هایی همراه است. در این بخش می‌خواهیم راجع به این موضوع بیشتر صحبت کنیم.
- برای راه‌اندازی جوشکاری لیزری فیبر نوری نیاز به هزینه اولیه بالاتری می باشد، چون تهیه کردن تجهیزات جوشکاری لیزری هزینه بر است.
- برای استفاده بهتر از جوشکاری لیزری و کار با تجهیزات آن نیاز به اپراتورهای آموزش دیده و ماهر است. در واقع هر شخص نابلدی نمی‌تواند از عهده کار با این دستگاه‌ها برآید و حتماً در این زمینه باید تخصص کافی داشته باشد.
- برای آنکه جوشکاری انجام شده کیفیت مطلوبی داشته باشد، باید یک سری پارامترهای مختلف مثل توان لیزر، نوع گاز، سرعت جوش و فاصله کانونی به دقت تنظیم شوند. برای تنظیم کردن آنها نیاز به داشتن اطلاعات دقیق از نحوه تنظیم آنها می باشد.
- میزان جذب انرژی در جوشکاری لیزری خیلی اهمیت دارد. در واقع باید ماده انرژی را جذب کند تا بتواند ذوب شود. برخی مواد مثل آلومینیوم و مس قدرت جذب خوبی ندارند و ممکن است که در فرآیند جوشکاری با مشکل مواجه شوید.
آینده جوشکاری لیزری فیبر نوری
پیشرفت فناوری و روی کار آمدن تجهیزات جدید باعث می‌شود انتظار داشته باشیم که جوشکاری لیزری فیبر نوری نیز به روزتر شود تا بتواند در صنایع مختلف جایگاه بهتری برای خود باز کند. امید داریم که در آینده جوشکاری لیزری فیبر نوری در زمینه‌های زیر بتواند رشد کند.
افزایش توان لیزر
لیزرهایی که در جوشکاری لیزری استفاده می‌شوند، باید قدرت بهتر و بیشتری داشته باشد تا بتوانند موادی با ضخامت بالاتر را جوشکاری کنند. همچنین باید هدایت حرارتی بالاتری هم داشته باشند.
توسعه سیستم‌های خودکار
برای آنکه سیستم خودکار فرآیند بهتری داشته باشد و عملکرد رباتیک آنها دقیق‌تر باشد، باید اقداماتی انجام بگیرد تا بتواند سرعت و دقت جوشکاری را بالا ببرد.
توسعه نرم‌افزارهای پیشرفته
برای شبیه سازی و بهینه‌سازی فرآیند جوشکاری لیزری، باید از نرم‌افزارهای پیشرفته استفاده شود.
کاهش هزینه‌ها
با بالا رفتن تولید و بیشتر شدن رقابت‌ها، انتظار می‌رود که هزینه‌های مربوط به تجهیزات و مواد مصرفی جوشکاری لیزری هم کمتر شود و دسترسی آن برای تمامی صنعتگران راحت‌تر باشد.
نتیجه گیری
در جوشکاری لیزری از فناوری فیبر نوری استفاده می‌شود. این فناوری توانسته در صنعت جوشکاری انقلابی عظیمی را ایجاد کند. این فناوری دارای مزیت‌های بسیار زیادی است و در صنایع مختلف و برای اتصال مواد گوناگون کاربرد دارد. کاربرد فناوری جوشکاری لیزری فیبر نوری روز به روز بیشتر شده و جایگاه بهتری در صنایع برای آن اختصاص می‌دهند.
