up
Search      menu
صنعت و مکانیک :: مقاله جوشکاري ليزر PDF
QR code - جوشکاري ليزر

جوشکاري ليزر

جوشکاري و برشکاري با استفاده از اشعه ليزر از روشهاي نوين جوشکاري بوده که در دههاي اخير مورد توجه صنعت قرار گرفته و امروزه به خاطر کيفيت ، سرعت و قابليت کنترل آن به طور وسيعي در صنعت از آن استفاده مي شود .به وسيله متمرکز کردن اشعه ليزر روي فلز يک حوضچه مذاب تشکيل شده و عمليات جوشکاري انجام مي شود .
● اصول کار و انواع ليزرهاي مورد استفاده در جوشکاري :
به طور عمده از دو نوع ليزر در جوشکاري و برشکاري استفاده مي شود : ليزرهاي جامد مثل Ruby و ND:YAG و ليزرهاي گاز مثل ليزر CO۲ . در زير اصول کار ليزر Ruby که از آن بيشتر در جوشکاري استفاده مي شود توضيح داده مي شود . اين سيستم ليزر از يک کريستال استوانه اي شکل Ruby (Ruby يک نوع اکسيد آلومينيوم است که ذرات کرم در آن پخش شده اند . ) تشکيل شده است . دو سر آن کاملا صيقلي و آينه اي شده و در يک سر آن يک سوراخ ريز براي خروج اشعه ليزر وجود دارد . در اطراف اين کريستال لامپ گزنون قرار دارد که لامپ فوق براي کار در سرعت حدود ۱۰۰۰ فلاش در ثانيه طراحي شده است . لامپ گزنون با استفاده از يک خازن که حدود ۱۰۰۰ بار در ثانيه شارژ و تخليه شده فلاش مي زند و هنگامي که کريستال Ruby تحت تاثير اين فلاش ها قرار بگيرد اتمهاي کرم داخل شبکه کريستالي تحريک شده و در اثر اين تحريک امواج نور از خود سطع مي کنند و با باز تابش اين اشعه ها در سطوح صيقلي و تقويت آنها اشعه ليزر شکل مي گيرد . اشعه ليزر شکل گرفته از سوراخ ريز خارج شده و سپس به وسيله يک عدسي بر روي قطعه کار متمرکز شده که بر اثر برخورد انرژي بسيار زيادي در سطح کوچکي آزاد مي کند که باعث ذوب و بخار شدن قطعه و انجام عمل ذوب مي شود .
محدوديت ليزر Ruby پيوسته نبودن اشعه آن است در حاليکه انرژي خروجي ان بيشتر از ليزر هاي گاز مانند ليزر CO۲ است که در آنها اشعه حاصله پيوسته است، از ليزر CO۲ بيشتر به منظور برش استفاده مي شود و از ليزر ND:YAG بيشتر براي جوشکاري آلومينيوم استفاده ميشود .
از انجا که در اين روش مقدار اعظمي از انرژي مصرف شده به گرما تبديل مي شود اين سيستم بايد به يک سيستم خنک کننده مجهز باشد .
در جوشکاري ليزر دو روش عمده براي جوشکاري وجود دارد : يکي حرکت دادن سريع قطعه زير اشعه است تا که يک جوش پيوسته شکل بگيرد و ديگري که مرسوم تر است جوش دادن باچند سري پرتاب اشعه است .
در جوشکاري ليزر تمامي عمليات ذوب و انجماد در چند ميکروثانيه انجام مي گيرد و به خاطر کوتاه بودن اين زمان هيچ واکنشي بين فلز مذاب و اتمسفر انجام نخواهد شد و از اين رو گاز محافظ لازم ندارد .
طراحي اتصال در جوشکاري ليزر : بهترين طرح اتصال براي اين نوع جوشکاري طرح اتصال لب به لب مي باشد و با توجه به محدوديت ضخامت در آن مي توان ازطرح اتصال هاي T يا اتصال گوشه نيز استفاده نمود .
● مزاياي جوشکاري ليزر :
- حوضچه مذاب مي تواند داخل يک محيط شفاف ايجاد شود ( باعکس روشهاي معمولي که هميشه حوضچه مذاب در سطح خارجي آنها ايجاد مي شود ) .
- محدوده بسيار وسيعي از مواد را مانند آلياژها با نقاط ذوب فوق العاده بالا ، مواد غير همجنس و ... را ميتوان به يکديگر جوش داد .
- در اين روش ميتوان مکان هاي غير قابل دسترسي را جوشکاري نمود .
- از آنجا که هيچ الکترودي براي اين منظور استفاده نمي شود نيازي به جريانهاي بالا براي جوشکاري نيست .
- اشعه ليزر نياز به هيچگونه گاز محافظ يا محيط خلايي براي عملکرد ندارد .
- به خاطر تمرکز بالاي اشعه منطقه HAZ بسيار باريکي در جوش تشکيل ميشود .
- جوشکاري ليزر نسبت به ساير روشهاي جوشکاري تميز تر است .
محدوديت ها و معايب جوشکاري ليزر :
سيستم هاي جوشکاري ليزرنسبت به ساير دستگاههاي سنتي جوشکاري بسيار گران هستند و در ضمن ليزرهايي مانند Ruby به خاطر پالسي بودن اکثر آنها از سرعت پيشروي کمي برخوردارند ( ۲۵ تا ۲۵۰ ميليمتر در دقيقه ) . همچنين اين نوع جوشکاري درراي محدوديت عمق نيز مي باشد .
موارد استفاده اشعه ليزر :
از اشعه ليزر هم به منظور برش و هم به منظور جوشکاري استفاده مي شود . اين نوع جوشکاري در اتصال قطعات بسيار کوچک الکترونيکي و در ساير ميکرو اتصال ها کاربرد دارد . از اشعه ليزر ميتوان در جوش دادن آلياژها و سوپر الياژها با نقطه ذوب بالا و براي جوش دادن فلزات غير همجنس استفاده نمود . به طور کلي اين روش جوشکاري براي استفاده هاي دقيق و حساس استفاده ميشود . از اين روش ميتوان در صنعت اتومبيل و مونتاژآن براي جوش دادن درزهاي بلند استفاده نمود.
جوشکاري فلزي توسط ليزر
جوشکاري توسط پرتو ليزر در توليدات صنعتي بشکل روزافزوني در حال گسترش است و دامنهٔ استفادهٔ آن از ميکرو الکترونيک تا کشتي سازي گسترده شده است. توليد انبوه خودکار در اين بين از بيشترين توسعه برخوردار گشته اند که اين پيشرفتها را مي توان مرهون عوامل زير دانست
حرارت ورودي محدود منطقهٔ حرارت پذيرفتهٔ کوچک ميزان ناصافي اندک سرعت بالاي جوشکاري اين خصوصيات جوشکاري ليزري را گزينهٔ منتخب بسياري از قسمتهاي صنعتي کرده که از جوشکاري مقاومتي در گذشته استفاده ميکردند. با توجه به خصوصيات منحصر به فرد اين روش مي توان بکارگيري گستردهٔ آنرا در زمينهٔ کاربردهاي مختلف انتظار داشت.
فرآيندهاي ترکيبي که از ترکيب ليزر و قوس MIG استفاده مي کنند براي قرار گرفتن بر سطحي که بايستي جوشکاري در آن انجام شود طراحي شده اند. علاوه بر اين تجهيزات ويژهٔ بکار گرفته شده بشکل قابل توجهي ابزارهاي مورد نياز براي آماده سازي لبهٔ مورد نظر براي جوشکاري را کاهش مي دهند. آلياژهايي که براي سيمهاي پر کننده در قسمت درز گيري بکار ميروند باعث يکدست شدن فيزيکي آن ناحيه ميشوند. علاوه بر اين فرآيندهاي ترکيبي بکار گرفته شده قادر اند سرعت انجام کار را بشکل قابل توجهي افزايش دهند. همچنين در نفوذ عمقي و درزگيري کلي هم موثرند. پيشرفتهاي بي نظير اخير در زمينهٔ ديودهاي ليزري موقعيت جديدي را براي حل مشکلات هميشگي صنعتي فراهم کرده است. البته بايد در نظر داشت که اين فرآيندها براي همگون شدن با قسمتهاي مورد نظر بايستي بشکلي اختصاصي تغيير يابند.
ليزرهاي دي اکسيد کربني قدرتمند ۲-۱۰kw در حال حاضر در جوشکاري بدنهٔ اتومبيلها، قسمتهاي حمل و نقل، مبادله کننده هاي حرارتي و پر کردن حفره ها مورد استفاده قرار ميگيرند. سالها ليزرهاي ياقوتي کمتر از۵۰۰w براي جوش بخشهاي کوچک مورد استفاده قرار مي گرفتند. براي مثال قسمتهاي کوچک و ظريف ابزارهاي پزشکي، بسته هاي الکترونيکي و حتي تيغ هاي اصلاح صورت. ليزرهاي ياقوتي چند کيلوواتي از گذراندن پرتو از فيبرهاي نوري استفاده ميکردند. اينکار بسادگي توسط روبوت ها انجام مي شد و دامنهٔ وسيعي از کاربردهاي سه بعدي مثل برش ليزري و جوش بدنهٔ اتومبيلها را ممکن ميکرد.
پرتو ليزر در نقطهٔ کوچکي متمرکز مي شود و باشدتي که در آن نقطه ايجاد مي کند باعث ذوب و حتي بخار کردن فلز مي شود. براي تمرکز نيروي ليزرهاي دي اکسيد کربني قدرتمند، آينه هاي خنک شونده توسط آب بجاي عدسي ها مورد استفاده قرار مي گرفتند. جوشکاري بطور کلي به دو شکل انجام مي شود. در شکل هدايتي جوشکاري، حرارت از طريق هدايت گرمايي به فلز منتقل مي گردد. اين روش مختص ليزرهاي ياقوتي نسبتا کم انرژي تر است کهم معمولا جوشکاري هاي کم عمق تر با آنها انجام مي شود. جوشکاري با ليزرهاي پر انرژي معمولا در پر کردن حفره ها مورد استفاده قرار ميگيرد. در اين قسمت است که ذوب و تبخير فلز اتفاق مي افتد

بسوي ليزر Light amptificationaly stimnlatcd emission of radiation فكر ساختن وسيله‌اي كه نور همدوس توليد كند ، مدتها دانشمندان قرن حاضر را به خود مشغول ...

بسمه تعالي کشاورزي به عنوان قديمي و اصلي ترين صنعت بشر، زيربنا و اساس خلق ساير صنايع بوده، انسان هرگز بي نياز از غذا نخواهد بود، امروزه در جهان کشورها ...

چاپگرهاي ليزري با توجه به ويژگي هاي منحصربفرد خود طي ساليان اخير با استقبال عموم كاربران كامپيوتر در سراسر جهان مواجه شده اند. شركت هاي توليدكننده اين ...

براي انجام عمل جوشکاري چهار منبع اصلي انرژي وجود دارد که عبارتند از: ·انرژي الکتريکي ·انرژي شيميايي ·انرژي مکانيکي ·انرژي تشعشعي انرژي الکتريکي: از ان ...

مقصود از اين آلياژها، آلياژهايي است که اجزاي اصلي آن ها را آهن و کربن تشکيل مي دهند. در حدود ۰.۰۱ درصد از کربن حل شده در آهن، تشکيل محلول جامدي را مي ...

جوشکاري و برشکاري با استفاده از اشعه ليزر از روشهاي نوين جوشکاري بوده که در دههاي اخير مورد توجه صنعت قرار گرفته و امروزه به خاطر کيفيت ، سرعت و قابلي ...

قوس برقي در سال ۱۸۰۷توسط سرهمفري ديوي کشف شد ولي استفاده از آن در فلزات به يکديگر هشتاد سال بعد از اين کشف يعني در سال ۱۸۸۱ اتفاق افتاد. فردي به نام آ ...

در نظر بگيريد در کارخانه اي بزرگ که تعداد زيادي پروژه در دست انجام است مسوول کنترل کيفي و يا ناظر هستيم. و با انواع و اقسام حالات جوشکاري برخورد ميکني ...

دانلود نسخه PDF - جوشکاري ليزر