جوشکاری یکی از مهم ترین روش هایی است که به وسیله آن می توان دو قطعه را به یکدیگر متصل کرد و جوش داد. جوشکاری دارای روش های مختلفی است که هر کدام از آنها در موارد مختلف و متنوعی کاربرد دارند و از جمله اصلی ترین روش های جوشکاری می توان به دو روش اصلی جوشکاری ذوبی و جوشکاری حالت جامد یا غیر ذوبی اشاره کرد که هر کدام از این روش ها و انواع نیز خود دارای زیر مجموعه هایی هستند. یکی از انواع مهم جوشکاری که از گذشته تاکنون مورد استفاده قرار می گیرد جوشکاری ذوبی است که با توجه به رشد علم و تکنولوژی دارای روش های مختلف و حالت های متفاوتی است و از روش های نوین و مدرن آن می توان به جوش لیزری اشاره کرد. جوشکاری لیزری از انواع جوشکاری ذوبی است که به کمک ایجاد حرارت و تابش اشعه ، فرایند جوش را به وجود می آورد. برای شناخت هر چه بهتر جوش لیزری مهم است که ابتدا بدانیم جوش لیزر چیست و چه کاربرد هایی دارد.

تاریخچه جوشکاری لیزری

برای اولین بار کلمه لیزر در سال ۱۹۵۹ توسط دانشجوی دانشگاه کلمبیا کشف و استفاده شد و سپس در اواخر دهه ۶۰ از روش گرما و حرارت استفاده شده و به مرور در دهه ۷۰ میلادی از روش جوشکاری لیزری در شکل های ابتدایی استفاده شد و رفته رفته همراه با رشد تکنولوژی و ساخت دستگاه جدید و استفاده از روش ها و حالت های مختلف این روش در حال حاضر یک روش نوین در جوشکاری شناخته می شود و در صنایع مختلف بسیار مورد استفاده قرار می گیرد.

جوشکاری لیزری چیست ؟ (laser welding)

یکی از انواع روش های جوشکاری ذوبی که به شکل نوینی انجام می شود جوش لیزری است و دقت بالا و سرعت زیادی در حین فرایند جوشکاری در اختیار کاربر قرار می دهد. در روش جوشکاری لیزری (laser welding) با استفاده از ایجاد گرما و تابش اشعه لیزر ، جوشکاری انجام می شود. روش کار جوشکاری لیزری به این صورت است که با تابش اشعه به سطح کار و قطعه مورد نظر و ایجاد حرارت بالا حوضچه مذاب تشکیل می شود و در نتیجه می توان فرایند اتصال و جوش را به وجود آورد. این روش از جوشکاری ذوبی دارای حالت ها و روش های مختلفی می باشد و به وسیله آن می توان انواع فلزات را به یکدیگر متصل کرد و جوش داد. از این روش جوش در صنایع مختلف استفاده می شود و کاربرد گسترده ای نیز دارد. جوشکاری پرتو لیزری به گونه ای است که به وسیله آن می توان انواع فلزات را جوش داد و برای این کار دستگاه هایی نیز به صورت دستی و تمام اتومات وجود دارند.

کاربرد جوشکاری لیزری

با توجه به اینکه جوش لیزر دارای دقت ،سرعت و به طور کلی ظرافت بالایی می باشد ،به وسیله این روش جوشکاری می توان در صنایع مختلف فرایند های جوش را به سادگی انجام داد و در صنایع مختلفی نیز مورد استفاده قرار می گیرد که در زیر به مهم ترین و پر استفاده ترین صنایع اشاره می کنیم.

صنعت الکترونیک
صنعت خودرو
صنعت هوا فضا
صنعت پزشکی
جواهر سازی
ساخت کالا های تزئینی

حالت های مختلف جوشکاری لیزری :

حالت های جوشکاری لیزری

با توجه به اینکه جوش لیزری یک روش نوین در جوشکاری است و به وسیله این روش می توان فرایند جوشکاری را با دقت و سرعت بالا انجام داد. حرارت و تابش در این روش نقش اساسی دارد. این روش از جوشکاری ذوبی دارای حالت های مختلف، روش ها و انواع اتصال ها است که به وسیله هر کدام از این حالت های جوش لیزری می توان فرایند اتصال را انجام داد. در زیر انواع حالت های جوشکاری لیزری را بررسی می کنیم.

رسانشی

در این حالت از جوشکاری لیزری ،جوش به صورت عریض و با عمق کم ایجاد می شود و در واقع می توان گفت که یک جوشکاری سطحی انجام می گیرد. این روش از جوشکاری به دو شکل گرم کردن مستقیم و انتقال انرژی انجام می شود.

گرم کردن مستقیم:در جوشکاری رسانشی لیزری با مدل گرم کردن مستقیم می توان طیف وسیعی از فلزات و آلیاژ ها را جوشکاری کرد.
انتقال انرژی: در مدل انتقال انرژی از یک جوهر برای جوشکاری استفاده می شود و کار جوهر نیز به این صورت است که ابتدا اشعه لیزر را جذب کرده و آن را به ضخامت مورد نظر منتقل می شود. در این روش می توان مواد پلیمری را جوشکاری کرد.

رسانشی-نفوذی

این حالت از جوشکاری لیزری با حالت قبلی تفاوت دارد و در آن عمق جوش نسبت به روش رسانشی بیشتر است و عرض کمتری نیز در فرایند جوش لیزری ایجاد می شود.

نفوذی

در روش جوش لیزری نفوذی که اصطلاحا به آن سوراخ کلید نیز گفته می شود ،آنچه اهمیت دارد این است که بر اثر تابش اشعه لیزر عمق جوش بیشتری به وجود می آید و در عوض عرض جوش بسیار نازک است.این تابش اشعه ، سوراخ هایی به وجود می آورد که سوراخ های ایجاد شده بر اثر ذوب شدن دیواره های آن پر می شوند و فرآیند اتصال قطعات تکمیل می شود.

انواع جوش لیزری بر اساس روش انجام

جوشکاری لیزری لب به لب

روش جوشکاری لب به لب به این شکل است که دو قطعه کنار هم قرار می گیرند و به صورت خطی فرایند جوشکاری لیزر انجام می شود. البته در این روش می توان به صورت T شکل نیز عملیات جوش را انجام داد. این روش بسیار کارآمد است و از آن برای افزایش مقاومت اتصال و جوشکاری استفاده می شود. در جوش لیزری نیاز است که هنگام کار دقت بالایی داشته باشیم.

جوشکاری لیزری ۹۰ درجه

جوشکاری لیزری ۹۰ درجه یا همان گوشه ای یکی دیگر از انواع جوشکاری لیزر است که قطعه کار ها به صورت ۹۰ درجه و یا زوایه ای قرار می گیرند و سپس فرایند جوش انجام می شود. این روش جوشکاری دارای مقاومت بالایی نیز می باشد. در این روش ضخامت ورق یا قطعه کار بالایی، مهم است و نباید ضخامت بالایی داشته باشد.

جوش لیزری روی هم

جوشکاری لیزری روی هم از معمول ترین و پرکاربرد ترین روش های جوش لیزری می باشد که روش کار در این حالت بسیار ساده است و همانگونه که از نام این روش هم مشخص است کار در این حالت به این صورت است که قطعه کار ها روی هم قرار می گیرند و توسط جوش لیزری فرایند اتصال انجام می شود.

انواع جوشکاری لیزری بر اساس نحوه اتصال

جوش لیزری نقطه ای

در این روش از جوش لیزری با استفاده از گرما و تابش اشعه ،جوش را به صورت نقطه ای انجام می دهیم و به طور کلی تنها نقاط مشخص شده برای اتصال را جوش می دهیم .

این روش از جوشکاری لیزر در موارد مختلفی مانند: اتصال قطعات ریز الکترونیکی، ساخت جواهرات و موارد مشابه کاربرد دارد و مورد استفاه قرار می گیرد.

جوش لیزری خطی

جوش لیزری خطی یکی دیگر از انواع اتصال ها است که به وسیله آن دو قطعه یا ورق را به صورت کامل به یکدیگر متصل می کنیم. منظور از جوش لیزری خطی این است که به صورت پیوسته کار جوش انجام می شود. از جمله کاربرد های مهم این روش می توان به مواردی مانند: ساخت قطعات الکترونیک، ساخت موتور، ساخت وسایل مخابراتی و … اشاره کرد.

مزیت های جوشکاری لیزری

با توجه به اینکه جوش لیزر یکی از روش های نوین در جوش ذوبی است و در صنایع مختلفی استفاده می شود دارای مزیت ها و ویژگی های مهمی است. از جمله مزیت ها و ویژگی های جوشکاری لیزری می توان به موارد زیر اشاره کرد:

دقت و سرعت بالا در جوشکاری
انجام جوشکاری ظریف
مصرف پایین برق و انرژی
قابلیت جوشکاری انواع فلزات
قابلیت جوشکاری پلاستیک
عدم نیاز به گاز محافظ

معایب جوشکاری لیزری

در کنار مزیت های بسیاری که جوش لیزری دارد گاهی معایبی هم وجود دارد اما این معایب به صورتی است که در مقابل ویژگی های مثبت و مزایای جوشکاری لیزری ناچیز است که در زیر به آنها اشاره می کنیم:

محدودیت در ضخامت ورق
بازده تبدیل انرژی کم
نیازر به تجربه و مهارت بالا

جوشکاری لیزری دستی

منظور از جوشکاری لیزری دستی،فرآیندی است که در آن جوشکاری به صورت اتومات انجام نمی شود و با کمک یک تورچ لیزری که با دست هدایت می شود جوشکاری صورت میگیرد. این روش به جوشکاری سنتی همراه با الکترود شباهت دارد، با این تفاوت که نیاز به دقت بسیار و مهارت بالا دارد.

جوشکاری لیزری پلاستیک

پلاستیک ها از جمله متریال هایی هستند که به وسیله جوش لیزری می توان آنها را به یکدیگر متصل کرد اما برای انجام آن باید به موارد مهمی توجه کرد ،که ازجمله آن این است که ابتدا باید پلاستیک جوش پذیر را انتخاب کرد. در مرحله بعد باید یکی ار پلاستیک ها شفاف و دیگری کدر باشد تا بتوان با استفاده از گرما و اشعه ،فرایند جوش را انجام داد یعنی اینکه اشعه لیزر از مواد شفاف عبور کرده و در مرز جوش با مواد کدر بتواند موجبات جوش را به وجود بیاورد و منظور از شفاف بودن این است که قابلیت عبور پذیری اشعه لیزر را داشته باشد نه نور مرئی را .همچنین باید مراقب بود که لیزر از یک سمت قطعات بیرون نزند و در محل اتصال دو پلاستیک کار جوش را انجام دهد.

جوش لیزری استیل

استیل از جمله فلزات رنگین است که به وسیله جوش لیزری می توان با سرعت بالا و وقت بسیار جوشکاری لیزری را انجام داد. در این روش باید از ورق های نازک استیل استفاده کرد به گونه ای که کوچکترین جای جوش را باقی نگذارد و این به خاطر ظرافت بالایی است که در حین جوشکاری پرتو لیزری می توانیم در اختیار داشته باشیم. فرآیند اتصال ورق های استیل به وسیله جوشکاری لیزری به نسبت دیگر روش ها و انواع جوشکاری از سرعت بسیار بالایی برخوردار است و در مقایسه با انواع دیگر جوشکاری حدود ۸ تا ۱۰ برابر بیشتر سرعت دارد.

جوش لیزری فلزات

جوشکاری لیزری این قابلیت را دارد که با آن بتوان فلزات مختلف را جوشکاری کرد. از جمله این فلز ها می توان به مس، آلومینیوم، تیتانیوم، نیکل و … اشاره کرد.گاهی اوقات نیز می توان برای اتصال و جوش دادن دو فلز مانند مس و روی به یکدیگر و یا موارد مشابه از آن استفاده کرد. هنگام جوشکاری لیزری فلزات ،مهم است که به ضخامت ورق ها دقت کنیم.

دستگاه های جوش لیزری بر دو نوع هستند :

نقطه جوش لیزری
جوش پیوسته

دستگاه نقطه جوش لیزری با ایجاد پالس های پرتوان لیزر سبب ذوب دو فلز و یا دو قطعه پلاستیک در کسری از ثانیه شده و بر اثر کشش مولکولی و سطحی نقطه مذاب ، سریعا دوقطعه به هم اتصال یافته و نقطه جوش به سرعت سرد می گردد.

در دستگاه های جوش پیوسته ، همانند دستگاه جوش قوس الکتریکی ، جریان تابش لیزر پیوسته بوده و با ذوب کردن فلزات ، امکان جوش خوردن آنها را فراهم می نماید.

تفاوت های عمده جوش لیزری با روش جوشکاری تیگ یا گاز آرگون :

در جوش لیزری نیازی به الکترود و یا مواد پر کننده نیست
در جوشکاری اکثر فلزات ( به جز جوشکاری تیتانیوم ) نیازی به گاز آرگون به عنوان گاز محافظ خنثی وجود ندارد
سرعت جوشکاری با دستگاه جوش لیزری تقریبا ۶ برابر سرعت جوشکاری با دستگاه جوش آرگون و روش تیگ می باشد.
امکان جوش مواد پلاستیکی با جوش لیزری وجود دارد.

همانگونه که دانستیم جوش لیزری یک روش نوین و کاربردی است که کاربرد گسترده ای در صنایع دارد و نیاز به مهارت و تجربه هنگام کار با آن است.