روش جوشکاری قطعات با لیزر یک روش نوین برای اتصال قطعات با دقت بالا است که بخصوص در حوزه ابزار دقیق، پزشکی و نظامی مورد توجه قرار گرفته است. پرتو لیزر با توان و شدت بالا می تواند بصورت موضعی دمای ماده را افزایش داده و فاز مذاب را در محل اتصال ایجاد نماید. به دلیل گرادیان دمایی بسیار زیاد و سرعت بالای خنک شدن، ساختارهای ریزدانه ایجاد شده و استحکام اتصال قطعات بسیار بالاتر از سایر روش ها می باشد.
دستگاه های لیزر پالسی جزء پرکاربردترین دستگاه ها برای اتصال قطعات به روش لیزر هستند. در این روش قابلیت تنظیم حرارت ورودی با دقت بالایی وجود دارد و لذا می توان کیفیت جوش را تا حد زیادی بالا برد. پارامترهایی مانند فرکانس پالس، سرعت حرکت، عرض جوش و زاویه برخورد پرتو لیزر به سطح در کیفیت جوش، استحکام و درزبندی آن تاثیرگذار است.
این پارامترها برای مواد مختلف با هندسه متفاوت می تواند مختلف باشد که در شرکت مواد پژوهان پویا دانش فنی آن بدست آمده است. بخصوص در رابطه با تجهیزات ابزار دقیق و سیستم های خلاء که بحث اتصال هرمتیک سیل و درزبندی کامل آن ها در خلاء های بسیار پایین مدنظر است، این قابلیت اهمیت زیادی دارد.
همچنین این دستگاه ها با قابلیت کنترل رایانه ای (CNC)، قابلیت اتصال و تعمیرات برای قطعات پیچیده و دقیق را ایجاد می کنند. این دستگاه می تواند با اعمال فیلر بصورت سیم و یا بدون آن با کیفیت بالایی اتصال را ایجاد نمایند. در زمینه تعمیر قطعات نیروگاهی این دستگاه قابلیت های بالایی برای ایجاد جوش های بدون عیب و ترک و همچنین بدون رقیق سازی (Dilution) ساختار زیرین ایجاد خواهد کند.
در ارتباط با رسیدن به فناوری هرمتیک سیل در قطعات فلزی در مواردی که قطعات همجنس باشند، میزان حرارت ورودی به قطعه کار بسیار اهمیت دارد. کمبود حرارت ورودی می تواند مانع ایجاد یک اتصال مناسب شود. ضمن اینکه افزایش حرارت ورودی می تواند باعث ایجاد تنش های حرارتی در نقطه جوش و ایجاد ترک در قطعات شود. وجود ترک ها هر قدر هم ریز باشند آب بندی قطعات را بسیار تحت تاثیر قرار می دهند. برای تنظیم حرارت ورودی پارامترهای مختلفی در لیزرهای جوشکاری وجود دارند که عبارتند از:
- نوع لیزر و طول موج آن شامل لیزرهای Nd-YAG، لیزرهای CO2، لیزرهای فیبری و …
- فرکانس پالس های جوشکاری
- عرض جوش
- توان لیزر
- سرعت جوشکاری
- محیط جوشکاری
تغییر در هریک از موارد بالا باعث تغییر در میزان حرارت ورودی به قطعه کار خواهد شد.
در مورد قطعات فلزی غیرهمجنس، علاوه بر حرارت ورودی پارامتر مهم دیگر تشکیل فازهای بین فلزی و ناخواسته پس از جوشکاری در فصل مشترک جوش است که می تواند خواص جوش را تحت تاثیر قرار دهد. این فازهای ناخواسته معمولا سخت هستند و می توانند با ایجاد ترک های مویین استحکام قطعات را تا حد زیادی کاهش دهند و کیفیت جوش را پایین بیاورند. همچنین ایجاد ترک می تواند اتصال آب بندی شده را در قطعات برای کاربردهای خلاء دچار مشکل نماید. لذا برای رسیدن به یک جوش با استحکام مناسب و بدون ترک و درز بایستی پارامترهای جوشکاری بطور دقیق مورد بررسی قرار گرفته و تنظیم گردد.
استفاده از لیزر نسبت به سایر انواع روش های اتصال قطعات فلزی محاسن بسیار زیادی دارد که برخی از آن ها عبارتند از :
قابلیت کنترل تولید: در سایر روش های جوشکاری مانند تیگ و میکروتیگ پارامترهای قابلیت انعطاف کمتری برای کنترل دیگر پارامترها وجود دارد. ضمن اینکه تمرکز در حرارت ورودی در روش لیزر بسیار بالاست و عملا می توان تا حد زیادی از اثرات مخرب حرارت ورودی اضافی جلوگیری کرد.
سرعت بالا: روش لیزر نسبت به سایر روش ها سرعت بالاتری دارد.
- قابلیت اتوماسیون بالا: در فرايند جوشکاری لیزر، قابلیت اتوماسیون و استفاده از تجهیزات CNC بسیار بالاست و لذا نیروی کار کمتر و با مهارت کمتری مورد نیاز است.
- دقت و صحت بالا: با توجه به قابلیت اتوماسیون و استفاده از ابزارهای CNC دقت قطعات تولیدی بسیار بالاتر از سایر روش ها است. این موضوع کیفیت قطعات را افزایش داده و از دست رفتن قطعات در اثر انجام ناصحیح فرآیند تولید بسیار کاهش می یابد.
- ایمنی و سلامت: نسبت به بسیاری از روش ها روش جوشکاری لیزر از نظر ایمنی وضعیت بهتری را دارد.
- – جوشکاری قطعات با لیزر