با فیزیک آشتی کنیم !

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 می کند که باعث ذوب و بخار شدن قطعه و انجام عمل ذوب می شود .
محدودیت لیزر Ruby پیوسته نبودن اشعه آن است در حالیکه انرژی خروجی ان بیشتر از لیزر های گاز مانند لیزر CO۲ است که در آنها اشعه حاصله پیوسته است، از لیزر CO۲ بیشتر به منظور برش استفاده می شود و از لیزر ND:YAG بیشتر برای جوشکاری آلومینیوم استفاده میشود .
از انجا که در این روش مقدار اعظمی از انرژی مصرف شده به گرما تبدیل می شود این سیستم باید به یک سیستم خنک کننده مجهز باشد .
در جوشکاری لیزر دو روش عمده برای جوشکاری وجود دارد : یکی حرکت دادن سریع قطعه زیر اشعه است تا که یک جوش پیوسته شکل بگیرد و دیگری که مرسوم تر است جوش دادن باچند سری پرتاب اشعه است .
در جوشکاری لیزر تمامی عملیات ذوب و انجماد در چند میکروثانیه انجام می گیرد و به خاطر کوتاه بودن این زمان هیچ واکنشی بین فلز مذاب و اتمسفر انجام نخواهد شد و از این رو گاز محافظ لازم ندارد .
طراحی اتصال در جوشکاری لیزر : بهترین طرح اتصال برای این نوع جوشکاری طرح اتصال لب به لب می باشد و با توجه به محدودیت ضخامت در آن می توان ازطرح اتصال های T یا اتصال گوشه نیز استفاده نمود .
مزایای جوشکاری لیزر :
- حوضچه مذاب می تواند داخل یک محیط شفاف ایجاد شود ( باعکس روشهای معمولی که همیشه حوضچه مذاب در سطح خارجی آنها ایجاد می شود (.
- محدوده بسیار وسیعی از مواد را مانند آلیاژها با نقاط ذوب فوق العاده بالا ، مواد غیر همجنس و … را میتوان به یکدیگر جوش داد .
- در این روش میتوان مکان های غیر قابل دسترسی را جوشکاری نمود .
- از آنجا که هیچ الکترودی برای این منظور استفاده نمی شود نیازی به جریانهای بالا برای جوشکاری نیست .
- اشعه لیزر نیاز به هیچگونه گاز محافظ یا محیط خلایی برای عملکرد ندارد .
- به خاطر تمرکز بالای اشعه منطقه HAZ بسیار باریکی در جوش تشکیل میشود .
- جوشکاری لیزر نسبت به سایر روشهای جوشکاری تمیز تر است .
محدودیت ها و معایب جوشکاری لیزر :
سیستم های جوشکاری لیزرنسبت به سایر دستگاههای سنتی جوشکاری بسیار گران هستند و در ضمن لیزرهایی مانند Ruby به خاطر پالسی بودن اکثر آنها از سرعت پیشروی کمی برخوردارند ( ۲۵ تا ۲۵۰ میلیمتر در دقیقه ) . همچنین این نوع جوشکاری دررای محدودیت عمق نیز می باشد .
موارد استفاده اشعه لیزر :
از اشعه لیزر هم به منظور برش و هم به منظور جوشکاری استفاده می شود . این نوع جوشکاری در اتصال قطعات بسیار کوچک الکترونیکی و در سایر میکرو اتصال ها کاربرد دارد . از اشعه لیزر میتوان در جوش دادن آلیاژها و سوپر الیاژها با نقطه ذوب بالا و برای جوش دادن فلزات غیر همجنس استفاده نمود . به طور کلی این روش جوشکاری برای استفاده های دقیق و حساس استفاده میشود . از این روش میتوان در صنعت اتومبیل و مونتاژآن برای جوش دادن درزهای بلند استفاده نمود.