مقالات، مقالات برش فلزات
جوش لیزر فایبر چیست؟
بهمن
جوش لیزر فایبر یکی از روش‌های اتصال قطعات فلزی با ضخامت بالاست که کاربرد بسیار زیادی در صنعت دارد. بر خلاف فرآیندهای معمول جوشکاری که از قوس الکتریکی برای تولید گرما استفاده می‌کنند در این روش برای تامین گرمای لازم برای ذوب، از نور به عنوان منبع گرما استفاده میشود. در این مقاله از استیل رخ به بررسی جوش لیزر فایبر می‌پردازیم و معایب و مزایای آن را به صورت خلاصه بیان می‌کنیم.
جوش لیزر فایبر چیست؟
جوش لیزر فایبر (Fiber laser welding) از پرتو لیزر برای تولید گرما و حرارت لازم برای ذوب فلز استفاده می‌کند. در این فرآیند پرتو لیزر که انرژی بسیار زیادی دارد به صورت متمرکز بر روی یک نقطه می‌تابد. حرارت ورودی از پرتو لیزر به گونه‌ای متمرکز است که به قطعه کار آسیب نمی‌رساند. جوش لیزر فایبر می‌تواند توسط پرتو لیزر با توان 1000 تا 5000 وات، اتصالات سنگین فلزی را با سرعت بالا ایجاد نماید. هرچند می‌تواند با تنظیم جریان لیزر، میزان گرما و حرارت را کنترل کرد.
کاربردهای جوش لیزر فایبر
کاربردهای این روش جوشکاری بسیار متنوع هستند و می‌توان در بخش‌های مختلفی از صنعت از این روش استفاده کرد. برای جوشکاری ورق استیل مورد استفاده در رویه وسایل آشپزخانه، صفحات گالوانیزه در پشت نمایشگرها، ورق‌های فولادی برای استاتورها در موتورهای الکتریکی، قطعات توربو شارژرها، قطعات بدنه خودروها و … از جوش لیزر فایبر استفاده میشود. از این روش برای جوشکاری استیل با ضخامت‌‌های تا 5 میلی‌متر با سرعت 50 سانتی‌متر بر ثانیه استفاده میشود. این سرعت برای جوشکاری بسیار مطلوب است و می‌تواند بازدهی و سرعت تولید قطعات را تا حدود بسیار زیادی افزایش داد. روش جوش لیزر فایبر می‌تواند جایگرین روش‌های معمول جوشکاری مانند جوش مقاومتی، جوشکاری TIG، MIG و … شود.
ویژگی‌های دستگاه جوش لیزری فایبر
همانطور که گفتیم، در جوش لیزر فایبر از یکی پرتو لیزر بسیار متمرکز برای اتصال فلزات استفاده میشود. برای هدایت پرتو لیزر از منبع اصلی به محل جوشکاری از فناوری‌های مختلفی مثل فایبر، CO2 و Nd:YAG استفاده میشود، ولی در این مطلب با جوش لیزر با تکنولوژی فایبر می‌پردازیم که مزیت‌های بیشتری نسبت به سایر روش‌ها دارد. در ادامه به توضیحی مختصر از ویژگی‌های مورد نیاز در اجزای اصلی دستگاه جوش لیزر فایبر می‌پردازیم:
منبع تغذیه و منبع لیزر
منبع تغذیه در این دستگاه جریان الکتریکی را به صورت جریان مستقیم تبدیل می‌کند تا از آن برای منبع تولید پرتو لیزر استفاده شود. برای تولید پرتو لیزر، از دیودهای لیزری استفاده میشود تا انرژی الکتریکی را به پرتو لیزر تبدیل کنند.
کابل فیبر نوری
برای هدایت پرتو لیزر تولید شده و رساندن آن به محل جوش، از کابل فیبر نوری استفاده میشود. به همین دلیل است که به این نوع جوش لیزر “فایبر” می‌گویند.
همگراساز (Collimator) فایبر
این وسیله در دستگاه جوش لیزر فایبر برای فکوس و همگرا کردن پرتو لیزر ورودی بر روی ناحیه مشخص است. این عمل باعث تمرکز پرتو و بالا رفتن حرارت و انرژی در ناحیه جوش میشود. این بخش در مشعل یا تورچ جوش لیزر قرار دارد.
علاوه بر قطعات الکترونیکی و قطعاتی برای تولید پرتو، اجزای دیگری نیز در دستگاه جوش لیزر فایبر وجود دارد که در ادامه به بررسی آن‌ها می‌پردازیم:
فیلر متال
به طور کلی فیلر متال در اکثر فرآیندهای جوشکاری مورد استفاده قرار می‌گیرد. در روش‌هایی مانند جوش قوس الکتریکی، این فیلرمتال به صورت یک الکترود است و با پیشروی فرآیند جوشکاری، این الکترود مصرف میشود. در برخی از فرآیندهای جوشکاری مانند TIG از یک الکترود غیر مصرفی استفاده می‌کنند و فیلرمتال به صورت دستی و یا از تورچ جوشکاری به خط جوش تزریق میشود.
در فرآیند جوش لیزر فایبر با تغذیه مناسب فلیرمتال می‌توان به کیفیت بالایی دست یافت. اما استفاده از فیلرمتال روند فرآیند جوشکاری را کند می‌کند زیرا بخشی از انرژی لیزر صرف ذوب فیلرمتال میشود.
گاز محافظ
در فرآیند جوشکاری برای جلوگیری از خوردگی و اکسیدشدن ناحیه و خط جوش، از یک گاز محافظ استفاده میشود. برخی از ارائه دهندگان جوش لیزر فایبر، گاز آرگون را به عنوان گاز محافظ پیشنهاد می‌کنند. با استفاده از گاز محافظ کیفیت خط جوش بسیار افزایش یافته و به کاهش عیوب در خط جوش کمک می‌کند.
بیشتر بخوانید: تفاوت جوش آرگون با جوش معمولی چیست؟
کنترل لیزری
برای کنترل پارامترهایی مانند توان لیزر، سرعت تکرار پالس‌ها و زمان پالس‌های لیزر از یک دستگاه الکترونیکی استفاده میشود. از دیگر دلایل استفاده از کنترلر لیزری برای بالا بردن بازدهی و موارد ایمنی است.
مزایای جوش لیزر فایبر
منطقه جوش لیزر فایبر کوچک و نفوذ جوش عمیق است. این عامل سبب میشود که استحکام ناحیه جوش زیاد شود و از وسعت ناحیه متاثر از حرارت (HAZ heat-affected zones) کاسته میشود. کیفیت خط جوش در این روش بسیار خوب است چرا که تغییر رنگ و سوختگی در فلز پایه به وجود نمی‌آید و با پرداخت سطحی بسیار جزئی، محصول آماده استفاده است.
یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های این روش، سرعت بالای آن در عین عمق نفوذ بالای آن است. استفاده از ربات برای انجام این فرآیند سبب میشود تا بتوان جوشکاری‌های طولای، منحنی شکل و نقطه‌ای را بتوان به راحتی انجام داد. پس به طور خلاصه مزایای جوش لیزر فایبر عبارتند از:
- دقت، ظرافت و کیفیت بالا که حتی برای اتصال قطعات کوچک نیز مناسب است
- ورودی حرارت کم در ناحیه جوش با حداقل اعوجاج و تغییر شکل قطعات
- جوش بدون تماس و عدم افت کیفیت در ناحیه جوش
- عدم عبور جریان الکتریکی از قطعه
- جوش دادن فلزات غیر مشابه، مانند مس به آلومینیوم
- حداقل نیاز به تعمیر و نگهداری
- قابلیت تولید با بهره‌وری بالا و با بازده بالا که قابل خودکار شدن نیز می‌باشد
معایب جوش لیزر فایبر
هر روشی و تکنولوژی در کنار مزایا محدودیت‌هایی نیز دارد که آن را به چالشی برای انتخاب روش بهینه تبدیل می‌کند. جوشکاری لیزر فایبر نیز علاوه بر مزایی که دارد، محدودیت‌هایی دارد که در ادامه به اختصار آن‌ها را شرح می‌دهیم. یکی از محدودیت‌های این روش تاثیرپذیری جوش از عوامل خارجی است. برای مثال وجود نقص و یا شکاف در قطعه اصلی بر روی کیفیت نهایی جوش اثرگذار است.
یکی از محدودیت‌های این روش آن است که مسیر عبور پرتو لیزر باید بدون مانع باشد. این مانع می‌تواند گرد و غبار و هر آلودگی باشد که مسیر پرتو را منحرف می‌سازد. علاوه بر این با توجه به دمای ذوب متفاوت فلزهای مختلف، برای جوشکاری انواع فلزات باید شدت پرتو خروجی لیزر تنظیم شود.
برای آشنایی بیشتر با عوامل مؤثر بر بهبود کیفیت سطح برش لیزر مطلب آن را در بلاگ استیل رخ مطالعه کنید.
سخن آخر
جوش لیزر فایبر یکی از روش‌های مورد استفاده در صنعت است که کاربردهای بسیار زیادی دارد. در این روش از پرتو لیزر برای ذوب و اتصالات فلزات استفاده میشود. دستگاه جوشکاری لیزر فایبر بخش‌های مختلفی دارد که در نهایت منجر به ایجاد یک خط جوش با کیفیت و تمیز میشود.
مجموعه استیل رخ با امکاناتی که در اختیار دارد، آماده ارائه خدمات جوشکاری می‌باشد. استادکاران و کارشناسان ما آمادگی دارند تا با مشاوره تخصصی در زمینه جوش استیل شما را در این زمینه یاری دهند.
