فرایند جوشکاری با پرتوی لیزری (LBW)

صفحه نخست » مقالات » فرایند جوشکاری با پرتوی لیزری (LBW)

لیزر در گروه پرتوهای الکترومغناطیس و از جنس نور تک رنگ با واگرایی بسیار کم قرار دارد. این بدان معناست که قطر پرتو لیزر در مسافت های طولانی تغییر نمی کند. این پرتو در طول موج هایی به کار می رود که انرژی کافی برای ذوب کردن فلز مورد نظر را داشته باشد.

فرایند جوشکاری با پرتوی لیزری (Laser Beam Welding [LBW]) از جمله روش های نوین جوشکاری ذوبی می باشد. سرعت و دقت بالای این فرایند از جمله عواملی است که کاربرد آن را در صنایع مختلف گسترش داده است. با تابش پرتوی پرانرژی لیزر به سطح قطعه کار، حرارت مورد نیاز جهت ایجاد حوضچه مذاب و انجام فرآیند اتصال فراهم می گردد. جوشکاری لیزری براساس یک نوع تقسیم بندی، در سه حالت رسانشی، نفوذی و رسانشی / نفوذی انجام می شود

انواع پرتوی لیزر

پرتوی لیزری بر مبنای نوع منبع تولید کننده آن به دو دسته کلی تقسیم می شود:

لیزر گازی

در این گروه، تجهیزات تولید کننده لیزر درون یک محفظه قرار دارند. مقداری گاز CO2 و گاز خنثی را در محفظه قرار داده و اختلاف پتانسیلی درون این مخلوط گازی ایجاد می کنند، به نحوی که گاز تهییج شده و پرتو نور از خود ساطع می کند. نور ساطع شده بین دو آینه قرار گرفته و شدت آن به حدی می رسد که از آینه دوم عبور کرده و لیزر تولید می شود. پس از آینه دوم، یک عدسی تعبیه شده است که وظیفه متمرکز کردن پرتوهای تولیدی را برعهده دارد.

لیزر جامد

در این گروه، به جای مخلوط گاز از یک هسته جامد استفاده می شود. این هسته ها با نام تجاری YAG laser شناخته می شود.

مزیت ها و محدودیت های فرایند

برخی از مزیت های فرایند جوشکاری با پرتوی لیزری (LBW) عبارتند از:

•    این روش برای مواد مختلف قابل اجراست، زیرا لزومی ندارد که قطعه هادی جریان الکتریسیته باشد.

•    لیزر طیف وسیعی از گستره انرژی را پوشش داده و بنابراین کنترل انرژی حاصله و استفاده از آن راحت است.

•    محدوده ضخامت قطعاتی که می توان با این روش جوشکاری نمود، بسیار گسترده بوده و از حداقل ضخامت ۰.۰۱ اینچ به بالا را شامل می شود.

•    زمان جوشکاری لیزری در این روش بسیار کوتاه بوده و فلز پرکننده وجود ندارد.

برخی از محدودیت های فرایند جوشکاری با پرتوی لیزری (LBW) عبارتند از:

•    کنترل دقیق موقعیت قطعه نسبت به پرتوی لیزری ضروری بوده زیرا که عرض آن بسیار باریک است.

•    جوشکاری برخی فلزات که قابلیت انعکاس بالایی دارند، با این روش مشکل است.

•    افزایش سرعت جوشکاری در این روش ممکن است منجر به ایجاد ترک شده و یا ساختار ترد و متخلخلی به دست دهد.

•    چنانچه انرژی تولیدی بالا باشد، امکان ایجاد پلاسما وجود دارد. بنابراین حفاظت در برابر پلاسما نیز لازم است. برای برطرف کردن این مشکل احتمالی می بایست یا از توان های پایین برای تولید لیزر استفاده کرد و یا در روش لیزر گازی، گاز خنثی هلیم به کار برد.

کاربردهای پرتوی لیزر در صنعت اتصال

عمده ترین کاربردهای پرتوی لیزر در صنعت اتصال عبارتند از:

•    جوشکاری

•    لحیم کاری

•    برشکاری

اصلی ترین کاربرد پرتوی لیزر در جوشکاری مربوط به ساخت مجموعه های گوناگون در بخش های مختلف صنعت خودروسازی و از جمله بدنه سازی، قوای محرکه و سامانه های سوخت رسانی و ایمنی است.