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 CO2 . 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 1000 فلاش در ثانيه طراحي شده است . لامپ گزنون با استفاده از يک خازن که حدود 1000 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 CO2 است که در آنها اشعه حاصله پيوسته است، از ليزر CO2 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 ( 25 تا 250 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.
منبع:http://www.academist.ir/خ