جوشکاری لیزری پیوسته (CW): راهنمای جامع + مزایا و کاربردها

جوشکاری لیزری پیوسته، اتصال پایدار با سرعت و کیفیت بالا

جوشکاری لیزری پیوسته (Continuous Wave Laser Welding – CW) یکی از روش های پیشرفته جوشکاری است که در آن از پرتو لیزر به صورت مداوم و پیوسته برای ذوب و اتصال فلزات استفاده می شود. این روش به دلیل سرعت بالا، عمق نفوذ زیاد، کیفیت عالی جوش و حداقل اعوجاج، در بسیاری از صنایع مورد توجه قرار گرفته است. در این مقاله، به بررسی جامع جوشکاری لیزری پیوسته، نحوه عملکرد، مزایا و معایب، کاربردها، پارامترهای کلیدی و نکات ایمنی آن می پردازیم. در نظر داشته باشید که برای خرید دستگاه جوش لیزری صنعتی، میتوانید از شرکت کارا ولدینگ پایا که اولین شرکت تخصصی در زمینه ارائه و فروش انواع دستگاه های جوش لیزری صنعتی هستند، استفاده کنید؛ که جهت مشاوره و همچنین اطلاعات بیشتر در خصوص دستگاه های مورد نظر میتوانید توسط این لینک به وب سایت این شرکت مراجعه و سوالات خود بپرسید.

جوشکاری لیزری پیوسته (CW) چیست؟

در جوشکاری لیزری پیوسته، پرتو لیزر با توان ثابت و به طور مداوم به قطعه کار تابانده می شود. این امر باعث ایجاد یک حوضچه مذاب پیوسته و یکنواخت می شود که پس از سرد شدن، اتصال دائمی و مستحکمی را بین قطعات ایجاد می کند. این روش در مقابل جوشکاری لیزری پالسی قرار می گیرد که در آن لیزر به صورت پالس های کوتاه و منقطع تابانده می شود.

نحوه عملکرد دستگاه جوش لیزری پیوسته

دستگاه جوش لیزری پیوسته از یک منبع لیزر (معمولاً لیزر فایبر یا CO2) برای تولید پرتو نور لیزر استفاده می کند. این پرتو از طریق یک سیستم اپتیکی (آینه ها یا فیبر نوری) به هد جوشکاری هدایت می شود و در آنجا بر روی نقطه مورد نظر متمرکز می گردد. انرژی لیزر باعث ذوب شدن مواد و ایجاد اتصال می شود.

مراحل کار به طور خلاصه:

1. تولید پرتو لیزر: منبع لیزر، پرتوی نوری با طول موج و توان مشخص تولید می کند.
2. انتقال پرتو: پرتو لیزر از طریق فیبر نوری (در لیزرهای فایبر) یا مجموعه ای از آینه ها (در لیزرهای CO2) به هد جوشکاری منتقل می شود.
3. تمرکز پرتو: در هد جوشکاری، یک لنز مخصوص، پرتو لیزر را بر روی نقطه مورد نظر متمرکز می کند.
4. ذوب مواد: انرژی متمرکز شده لیزر باعث ذوب شدن مواد در نقطه تمرکز می شود.
5. ایجاد اتصال: مواد مذاب با یکدیگر ترکیب شده و پس از سرد شدن، یک اتصال دائمی و مستحکم را تشکیل می دهند.
6. گاز محافظ: در بسیاری از موارد، از یک گاز محافظ (مانند آرگون یا هلیوم) برای محافظت از حوضچه مذاب در برابر اکسید شدن و ایجاد جوش با کیفیت بالاتر استفاده می شود.

مزایای جوشکاری لیزری پیوسته

• سرعت بالا: جوشکاری لیزری پیوسته می تواند با سرعت بسیار بالایی انجام شود که این امر باعث افزایش بهره وری و کاهش زمان تولید می شود.
• عمق نفوذ زیاد: پرتو لیزر می تواند به عمق زیادی از ماده نفوذ کند و جوش های با استحکام بالا ایجاد کند.
• کیفیت عالی جوش: جوش های ایجاد شده با لیزر پیوسته معمولاً دارای استحکام بالا، تخلخل کم و ظاهر بسیار تمیز و یکنواخت هستند.
• حداقل اعوجاج و منطقه متاثر از حرارت (HAZ): به دلیل تمرکز بالای انرژی لیزر، ناحیه متاثر از حرارت در جوشکاری لیزری پیوسته کوچک است و این امر باعث کاهش اعوجاج و تنش های پسماند در قطعه کار می شود.
• قابلیت اتوماسیون: فرآیند جوشکاری لیزری پیوسته به راحتی می تواند خودکار شود و در خطوط تولید انبوه مورد استفاده قرار گیرد.
• قابلیت جوشکاری طیف وسیعی از مواد

معایب و محدودیت های جوشکاری لیزری پیوسته

• هزینه اولیه بالا: دستگاه های جوش لیزری پیوسته معمولاً گران قیمت هستند.
• نیاز به تجهیزات و اپراتور ماهر: راه اندازی و کار با دستگاه جوش لیزری پیوسته نیاز به تجهیزات جانبی و اپراتور ماهر و آموزش دیده دارد.
• محدودیت در جوشکاری برخی از مواد: جوشکاری برخی از مواد با بازتابش بالا (مانند مس و آلومینیوم) با لیزر ممکن است دشوار باشد یا نیاز به تنظیمات خاص داشته باشد.
• برای قطعات بسیار ظریف و حساس به حرارت ممکن است جوش پالسی مناسب تر باشد.

کاربردهای جوشکاری لیزری پیوسته: از صنایع سنگین تا ظریف کاری

جوشکاری لیزری پیوسته در صنایع مختلفی کاربرد دارد، از جمله:

• صنعت خودروسازی: جوشکاری بدنه خودرو، قطعات موتور، شاسی، اگزوز و …
• صنعت هوافضا: جوشکاری قطعات حساس و دقیق هواپیما، موتورهای جت، موشک ها، سازه های فضایی و …
• صنعت الکترونیک: جوشکاری قطعات الکترونیکی با اندازه متوسط و بزرگ
• صنعت پزشکی: جوشکاری ایمپلنت های پزشکی، ابزارهای جراحی و …
• ساخت قطعات صنعتی: جوشکاری انواع قطعات صنعتی با دقت و سرعت بالا
• صنایع نظامی و دفاعی: جوشکاری تجهیزات و ادوات نظامی.
• صنعت کشتی سازی: جوشکاری بدنه کشتی و سایر قطعات فلزی
• ساخت ماشین آلات صنعتی و تجهیزات سنگین
• ساخت تابلو برق و تجهیزات مخابراتی

پارامترهای کلیدی در جوشکاری لیزری پیوسته: تنظیم برای بهترین نتیجه

کیفیت جوش لیزری به پارامترهای مختلفی بستگی دارد که باید به دقت تنظیم شوند:

• توان لیزر (Laser Power): مقدار انرژی لیزر که بر روی قطعه کار تابانده می شود. توان لیزر بر حسب وات (W) اندازه گیری می شود و با ضخامت و نوع ماده رابطه مستقیم دارد.
• سرعت جوشکاری (Welding Speed): سرعت حرکت هد لیزر بر روی قطعه کار. سرعت جوشکاری باید با توان لیزر و نوع ماده تنظیم شود.
• فاصله کانونی (Focal Length): فاصله بین لنز و قطعه کار که بر روی تمرکز پرتو لیزر تاثیر می گذارد. تنظیم دقیق فاصله کانونی برای دستیابی به بهترین کیفیت جوش ضروری است.
• نوع و فشار گاز محافظ (Shielding Gas): گازی که برای محافظت از حوضچه مذاب و جلوگیری از اکسید شدن استفاده می شود. نوع و فشار گاز محافظ باید با توجه به نوع ماده و فرآیند جوشکاری انتخاب شود. گازهای رایج عبارتند از: آرگون، هلیوم و نیتروژن.

انواع دستگاه های جوش لیزری پیوسته

دستگاه های جوش لیزری پیوسته معمولا با لیزر فایبر و CO2 کار میکنند.

بیشتر بخوانید: تفاوت های جوش لیزری پالسی و پیوسته

مقایسه جوشکاری لیزری پیوسته و پالسی

ویژگی	جوشکاری لیزری پالسی	جوشکاری لیزری پیوسته
نحوه تابش لیزر	پالس های کوتاه و منقطع با توان بالا	تابش مداوم لیزر
کنترل حرارت	کنترل دقیق تر بر روی حرارت ورودی، HAZ کوچک تر	حرارت ورودی بیشتر، HAZ بزرگ تر
اعوجاج	کمتر	بیشتر
کاربردها	مواد حساس به حرارت، قطعات ظریف، جوشکاری فلزات غیر همجنس، جوشکاری با نفوذ کم	جوشکاری سریع ورق های فلزی ضخیم تر، کاربردهایی که نیاز به نفوذ عمیق دارند
سرعت	ممکن است در برخی موارد کمتر از جوشکاری پیوسته باشد (بسته به فرکانس پالس و توان)	معمولاً سریع تر برای جوشکاری های عمیق
کیفیت جوش	معمولاً بالاتر (به دلیل کنترل بهتر حرارت و HAZ کوچک تر)	خوب، اما ممکن است در برخی موارد به اندازه جوشکاری پالسی ظریف و دقیق نباشد

نکات ایمنی در جوشکاری لیزری پیوسته

• عینک محافظ: همیشه از عینک محافظ مخصوص لیزر استفاده کنید.
• لباس محافظ: لباس محافظ مناسب بپوشید.
• تهویه: در محیطی با تهویه مناسب کار کنید.
• عدم تماس مستقیم: هرگز به طور مستقیم به پرتو لیزر نگاه نکنید.
• آموزش: قبل از کار با دستگاه، آموزش های لازم را ببینید.
• مواد قابل اشتعال: از قرار دادن مواد قابل اشتعال در نزدیکی دستگاه خودداری کنید.

نتیجه گیری: جوشکاری لیزری پیوسته، راه حلی مدرن برای اتصالات صنعتی

جوشکاری لیزری پیوسته با ارائه سرعت بالا، عمق نفوذ زیاد، کیفیت عالی جوش و حداقل اعوجاج، به یک روش ایده آل برای اتصال فلزات در صنایع مختلف تبدیل شده است. این فناوری با قابلیت اتوماسیون بالا، به بهره وری بیشتر و کاهش هزینه های تولید کمک می کند. با درک مزایا، محدودیت ها و نکات ایمنی این روش، می توانید از جوشکاری لیزری پیوسته به عنوان یک ابزار قدرتمند در فرآیندهای تولیدی خود بهره مند شوید.

 

سوالات متداول:

1. تفاوت اصلی بین جوشکاری لیزری پیوسته و پالسی چیست؟

در جوشکاری لیزری پیوسته (CW)، پرتو لیزر به طور مداوم به قطعه کار تابانده می شود، در حالی که در جوشکاری لیزری پالسی، انرژی لیزر به صورت پالس های کوتاه و منقطع با توان بالا به قطعه کار تابانده می شود. جوشکاری پیوسته برای جوشکاری با سرعت بالا و عمق نفوذ زیاد مناسب است، در حالی که جوشکاری پالسی برای جوشکاری مواد حساس به حرارت، قطعات ظریف و جوشکاری با نفوذ کم مناسب تر است.

2. چه نوع لیزرهایی برای جوشکاری لیزری پیوسته استفاده می شوند؟

لیزرهای فایبر و لیزرهای CO2 از جمله رایج ترین لیزرهایی هستند که می توانند در حالت پیوسته برای جوشکاری استفاده شوند. انتخاب نوع لیزر به نوع ماده، ضخامت و کاربرد مورد نظر بستگی دارد. لیزرهای فایبر به طور کلی برای جوشکاری فلزات و لیزرهای CO2 برای جوشکاری برخی فلزات نازک و مواد غیرفلزی مناسب تر هستند.

3. آیا جوشکاری لیزری پیوسته برای همه فلزات مناسب است؟

جوشکاری لیزری پیوسته می تواند برای طیف وسیعی از فلزات مورد استفاده قرار گیرد، اما برای برخی از فلزات با بازتابش بالا مانند مس و آلومینیوم ممکن است چالش هایی وجود داشته باشد و نیاز به تنظیمات خاص یا استفاده از تکنیک های ویژه باشد.

4. آیا جوشکاری لیزری پیوسته خطرناک است؟

بله، مانند هر نوع جوشکاری لیزری دیگری، جوشکاری لیزری پیوسته نیز می تواند برای چشم و پوست خطرناک باشد اگر نکات ایمنی رعایت نشود. استفاده از عینک محافظ مخصوص لیزر، لباس محافظ مناسب، تهویه مناسب محیط کار و آموزش صحیح از جمله مهم ترین نکات ایمنی هستند.

5. هزینه جوشکاری لیزری پیوسته چقدر است؟

هزینه جوشکاری لیزری پیوسته به عوامل مختلفی مانند نوع و توان دستگاه لیزر، هزینه برق مصرفی، هزینه گاز محافظ، هزینه نگهداری و تعمیرات و دستمزد اپراتور بستگی دارد. به طور کلی، هزینه اولیه تجهیزات جوشکاری لیزری پیوسته بالاتر از برخی روش های سنتی است، اما به دلیل سرعت بالا، کیفیت بالا و کاهش ضایعات، می تواند در بلندمدت از نظر اقتصادی به صرفه باشد.