جوشکاری پرتو لیزر چیست و چگونه کار می کند؟

جوشکاری پرتو لیزر (LBW) که معمولاً به عنوان جوش لیزری شناخته می شود، یک فرآیند جوشکاری با انرژی تابشی است که مواد را با استفاده از یک پرتو نور متمرکز بر روی سطوحی که قرار است به هم متصل شوند، به یکدیگر جوش می زند. در جوشکاری با پرتو لیزری برخلاف جوشکاری با پرتو الکترونی، نیازی به ایجاد خلاء نیست و می‌توان این روش را در مجاورت هوا مورد استفاده قرار داد. در این روش لیزر امواج نور را در یک پرتو باریک و بسیار شدید متمرکز می‌کند. این متمرکز شدن می‌تواند انرژی فوق‌العاده‌ای را در یک ناحیه کوچک برای تولید همجوشی قوی برای جوشکاری ایجاد کند. امواج نور معمولی نامنسجم و با طول ها و فرکانس های مختلف هستند که در جهات متعددی پرتاب می شوند. از طرف دیگر پرتو لیزر یک نور منسجم است یعنی امواج یکسان و موازی هستند.

اجزای جوشکاری پرتو لیزر

در ادامه می‌خواهیم به بررسی اجزای اصلی جوشکاری پرتو لیزر بپردازیم. اجزای اصلی این روش جوش عبارتند از:

یاقوت

جوشکاری پرتو لیزر توسط یک کریستال یاقوت استوانه ای ساخته شده توسط انسان تولید می شود. این یاقوت تشکیل شده از اکسید آلومینیوم با کروم پراکنده است. برای متمرکز کردن پرتو انتهای کریستال نقره‌ای می‌شود تا مانند آیینه عمل کند و نور را متمرکز کند، در انتهای این نقره نیز سوراخ کوچکی وجود دارد تا پرتو متمرکز شده از آن خارج شود.

فلاش تیوب زنون

در اطراف قسمت بیرونی کریستال یک لوله فلاش حاوی گاز بی اثر زنون قرار داده شده است. فلاش تیوب برای کار با سرعت هزاران فلاش در ثانیه طراحی شده است و انرژی الکتریکی را به انرژی نور تبدیل می کند.

بانک خازن

در جوشکاری پرتو لیزر بانک خازن انرژی الکتریکی را ذخیره می کند. توسط یک منبع تغذیه با ولتاژ بالا شارژ می شود. این لوله باعث شارژ انرژی فلاش به وسیله یک سیستم تحریک کننده می‌شود.

سیستم خنک کننده

مشخصا برای اینکه یاقوت در اثر گرما آسیب نبیند به یک سیستم خنک کننده نیز نیاز است. برای خنک کردن این تجهیزات هم از گاز می‌توان استفاده کرد و هم از مایع. البته استفاده از مایع رایج‌تر است.

حفره نوری

دستگاه جوش لیزری دارای یک حفره بازتابنده نوری است که تابش با شدت بالا از لامپ های فلاش را بر روی میله یاقوتی (کریستالی) منعکس و متمرکز می کند.

کاربردهای جوشکاری لیزری

جوشکاری پرتو لیزر در صنایع و کاربردهای گوناگونی مورد استفاده قرار می‌گیرد که مهم‌ترین آن‌ها را می‌توان موارد زیر دانست:

1. صنعت ساخت خودرو
2. صنعت هوافضا
3. ایجاد اتصال بر روی قطعات الکترونیکی کوچک و در مدارهای مجتمع در صنعت الکترونیک
4. جوش سیم های سربی دارای عایق پلی اورتان بدون برداشتن عایق
5. اتصال در آلیاژهای فلزی سخت با نقطه ذوب بالا
6. اتصالات در جواهرسازی
7. در صنایع پزشکی
8. و…

مزایای جوشکاری پرتو لیزر

در جوشکاری پرتو لیزر طیف گسترده ای از مواد را می توان جوش داد، از جمله برخی از مواد که تا پیش از فناوری جوش لیزری به عنوان ترکیبات غیر قابل جوش در نظر گرفته می شدند. یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های این روش این است که در جوشکاری لیزری ماده ای که جوش داده می شود لازم نیست رسانای الکتریسیته باشد.  همچنین از آنجایی که در این روش از الکترود استفاده نمی شود، آلودگی الکترود یا اثرات جریان الکتریکی بالا از بین می رود. این روش جوشکاری اجزای کوچک و نزدیک به هم با جوش هایی به قطر چند میکرون را فراهم می کند. می توان آن را روی ابعاد میکروسکوپی متمرکز کرد و با دقت زیادی هدایت کرد. آلاینده های سطحی مانند اکسیدها و مواد آلی تفاوت کمی در کیفیت جوش ایجاد می کنند. برخلاف جوشکاری با پرتو الکترونی، نیازی به خلاء ندارد.

بیشتر بخوانید:

جوشکاری پالس چیست و چه استفاده ای دارد؟

فولاد ضد زنگ چیست؟ چه کاربردهایی دارد؟

جوشکاری پرتو الکترونی چیست؟ بررسی تجهیزات و مزایا