جوشکاری لیزری

جوشکاری لیزری و انواع آن

جوشکاری لیزری (LBW) یک روش جوشکاری است که برای اتصال چندین قطعه فلز از طریق کاربرد لیزر انجام می‎شود. اشعه لیزر ، یک منبع حرارت متمرکز فراهم می‎کند و اجازه می‎دهد فرآیند جوشکاری صورت گیرد. این فرآیند اغلب در برنامه‎هایی با حجم بالا با استفاده از اتوماسیون، مانند صنعت خودرو، مورد استفاده قرار می‎گیرد. اگرچه جوشکاری لیزری می‎تواند توسط دست انجام شود ، اما اکثر سیستم‎ها به طور خودکار از یک سیستم تولید کامپیوتری بر اساس طرح‎های کامپیوتری استفاده می‎کنند. اولین عملیات جوشکاری لیزری در سال 1963 و برای جوشکاری لب به لب ورق های فولادی با استفاده از لیزر پالسی یاقوت گزارش شده است. در سال 1965 سيستم های ليزری به وجود آمدند كه برای جوشكاری در مدارهای الكترونيك، درون لوله های خلاء و در ساير كاربردهای خاص كه فناوری های مرسوم آن زمان قادر به ايجاد مناسب آنها نبودند، استفاده شدند. به دليل محدوديت توان موجود، تا 1970 جوشكاری ليزری محدود به لیزرهای پالسی برای مواد با ضخامت كم و سرعت پايين بودو تنها پس از آن از لیزرهای با توان بالا و پیوسته نیز در جوشکاری مورد استفاده قرار گرفتند. در سال 1971 وجود حالت جوشکاری نفوذی یا سوراخ کلیدی در تابش اشعه لیزر یا پرتو الکترونی در جوشکاری با پرتوی لیزری (LBW) و نیز جوشکاری با اشعه الکترونی (EBW) گزارش شد. در واقع ایجاد سوراخ کلید در فلزات، در شدت های بالای لیزر (MW/cm3) امکان پذیر است و در نتیجه سوراخ کلید نیاز به زمانی کافی برای به وجود آمدن دارد و به آسانی در جوشکاری لیزر پالسی ایجاد نمی شود. از سال های 1971 تا 1972 به بعد استفاده از لیزرهای CO2 پیوسته این مسیر را تغییر داد.

  جوشکاری لیزری از روش های نوین جوشکاری های ذوبی است که با تابش اشعه پر انرژی لیزر به سطح مورد نظر، حرارت مورد نیاز برای ایجاد حوضچه مذاب و انجام فرآیند اتصال فراهم می گردد. تكنيك جوشكاری ليزری تفاوت هایی با روش های متداول جوشكاری ذوبی از نظر تجهيزات و نحوه كار دارد. در جوشكاری ليزری جوشی نازك و عميق به دست می آید و انرژی ورودی به قطعه در مقایسه با روش های رایج بسیار کمتر است. اين خاصيت اجازه می دهد كه جوشكاری ليزری در كاربردهای خاصی كه در آنها نسبت عمق نفوذ به عرض جوش بالا مورد نياز است، كاربرد فراوانی داشته باشد.

دو نوع جوشکاری لیزری معمولاً استفاده می‎شود:
1) لیزر به حالت جامد یا منجمد یا قوی (به ویژه لیزرهای روبین و لیزر Nd: YAG )
2) لیزرهای گازی
در مورد اولین روش از یکی از چندین ماده جامد مانند ، ماده مصنوعی ruby (کروم در اکسید آلومینیوم)، نئودیمیم در شیشه (Nd: شیشه) و شایع‎ترین نوع نئودیمیم در گارنت آلومینیوم یتیم (Nd: YAG) استفاده می‌شود.
لیزر گاز از مخلوط گازهایی مانند هلیوم، نیتروژن و دی اکسید کربن (لیزر 2CO) به عنوان یک واسطه استفاده می‎کند.

مزایای جوشکاری لیزری

نرخ اتصال مناسب، کیفیت جوش عالی، دقت بسیار بالا، قابليت خودکارسازی (Automation) مناسب و ، ظرافت و زیبایی ظاهری اتصال جوشی حاصل از این فرایند از جمله عواملی است که موجب شده تا کاربرد فرآیند جوشکاری لیزری (LBW) در صنایع گوناگون توسعه یابد. از نظر اقتصادی كاهش هزينه‌های توليد به دليل مصرف كم منابع و مواد مصرفی، اين روش را در رديف بهترين روش های اتصال قرار داده است.