در طول سالیان روش‌های متنوعی از جوشکاری به وجود آمده است. هدف اصلی جوشکاری اتصال دائمی مواد مهندسی به یکدیگر است. در واقع جوشکاری معمولا از طریق ایجاد حرارت زیاد و ذوب کردن مواد و سپس سرد کردن آنها اتفاق می افتد. به همین علت روش های نوینی در ذوب کردن به وجود آمد. اما نوین ترین آنها جوشکاری با دستگاه جوش لیزر است که در جوشکاری با لیزر به وسیله برخورد لیزر با سطح و طرفین اتصال گرمای شدیدی به آنها انتقال داده شده و حوضچه‌ای ایجاد می‌شود، سپس مواد شروع به سرد شدن کرده و جوش اتفاق می افتد.
کاربرد دستگاه جوش لیزر
دستگاه جوش لیزری می‌تواند فلزات آهن، آلومینیوم، استیل، مس، نیکل، قلع، روی ، نیوبیوم، کرم، طلا، نقره و بسیاری از فلزات دیگر را به هم اتصال و جوش دهد. نکته دیگری که در کاربرد دستگاه جوش لیزری اهمیت دارد این است که این دستگاه توانایی این را دارد که دو فلز مختلف را به هم جوش بدهد.
بنابر آنچه گفته شد دستگاه‌های جوش لیزری کاربرد متنوعی را در صنعت تجهیزات پزشکی، صنعت طلاسازی و جواهر سازی، ساخت تجهیزات صنایع غذایی، صنعت ارتباطات موبایل، صنایع خودروسازی، صنعت هواپیما سازی، صنایع کشتی سازی، صنایع ماشین آلات دقیق، صنعت الکترونیک و ساخت قطعات الکتریکی، ساخت قاب عینک ساخت کالای تزئیناتی و سوغاتی و… اشاره کرد.
انواع اتصالات دستگاه جوش لیزری
صدها سال است که با استفاده از جوشکاری قطعات فلزی را به هم می‌چسبانیم، فرایندی که در آن با گرما و ذوب شدن قطعات آنها را به هم می‌چسبانیم. می‌دانیم که جوشکاری را می‌توان با روش‌های متعددی انجام داد که یکی از آنها استفاده از دستگاه جوش لیزری است.
اگر بخواهیم از انواع جوشکاری صحبت کنیم باید به روش تولید گرمای مورد نیاز برای جوشکاری و اینکه این گرما با استفاده از چه روشی تولید می‌شود و پر کننده جوش چه چیزی است می‌توانیم آنها راتقسیم بندی کنیم.
• جوشکاری با قوس الکتریکی
• جوشکاری نقطه مقاومتی
• جوشکاری غیر ذوبی
• جوشکاری با گاز
• جوشکاری با اشعه الکترونی
• دستگاه جوش لیزری
انواع دستگاه های جوش لیز
دستگاه جوش لیزر قرار است به کمک آن در کسری از ثانیه دو قطعه به هم متصل شوند. دستگاه جوش لیزر این کار را به وسیله انتقال گرما و یا سوراخ کلید انجام می‌دهد. دستگاه‌های جوش لیزر می توانند به صورت تمام اتومات باشند که دخالت انسان در آنها کاملا پایین است و یا به صورت دستی باشند که در این صورت یک اپراتور دستگاه به صورت حرفه‌ای باید به کمک دستگاه بیاید.
مزایای دستگاه جوش لیزر
دستگاه جوش لیزر مزیتهای بسیار زیادی دارد. از مهم ترین مزیتهای جوش لیزر می‌توان به دقت بالای آن اشاره کرد، دقت دستگاه جوش لیزر آنقدر بالا است که می توان از آن برای جوشکاری کوچکترین و ظریف ترین قطعات استفاده کرد بدون این که کوچکترین آسیبی به آنها برسد.
شاید شما بخواهید بین مواد مختلف جوش ایجاد کنید در این صورت تنها دستگاه جوش لیزری می تواند به شما کمک کند. اگر دسترسی به نقطه ای که قرار است جوش در آن انجام شود سخت باشد باز هم تنها دستگاه جوش لیزری می تواند این مشکل را برای شما حل کند.
اگر دستگاهی که از آن برای جوش استفاده می کنید گرمای زیادی تولید کند ممکن است در سطحی که قرار است جوشکاری در آن انجام شود اعوجاج بیفتد. اما دستگاه جوش لیزری به دلیل تولید کم گرما این اتفاق نمی افتد؛ پس بهترین گزینه برای محصولات لوکس است که ظرافت کار در آنها بسیار اهمیت دارد.
معایب دستگاه جوش لیزر
دستگاه جوش لیزر یکی از کم خطر‌ترین نوع دستگاه‌های جوش است. اما اگر به اندازه کافی در استفاده از آنها مراقب ایمنی خود نباشید ممکن برای شما خطراتی داشته باشد. خطراتی مثل عوارض تنفسی ناشی از دود دستگاه جوش لیزر. این موضوع به میزان زیادی به مدت زمانی که شما از دستگاه استفاده می کنید بر می‌گردد پس حتما در هنگام کار با دستگاه از ماسک استفاده کنید.
عوارض پوستی نیز می‌تواند یکی از عوارضی باشد که در صورت رعایت نکردن نکات ایمنی دامن گیر شما بشود. دقت کنید که همواره در استفاده از دستگاه‌های صنعتی نکات ایمنی را باید رعایت کنید. گرچه که این موضوع درباره‌ی دستگاه جوش لیزر خطرات ناچیزی دارد اما باز در این مورد نیز باید به درستی رعایت شود.
منبع لیزر در دستگاه جوشکاری لیزری
از منبع لیزر دیود در تمامی دستگاه‌های جوش لیزر، استفاده می‌شود. نام دیگر منبع لیزر دیود لیزر خشک است. پرتو لیزری که از این منبع خارج می‌شود توسط یک تقویت کننده، تقویت می شود. و توسط یک کابل فیبر نوری به هد دستگاه جوش و بعد از آن به سطح کار وارد می‌گردد. منبع لیزر مهمترین قسمت دستگاه لیزر جوش است. به این علت که پرتو را این قسمت از دستگاه به وجود می آورد. منبع دستگاه شامل تیوب دستگاه نیز می باشد که تیوب خود می تواند فلزی یا شیشه ای باشد. در منبع لیزر آینه هایی نیز برای هدایت و هم سو کردن پرتو نیز وجود دارد.
ویژگی های دستگاه جوش لیزری
• جوش عمیق و باریک بسیار تمیز
• سرعت جوشکاری بالا
• دسته جوشکاری سبک
• جوش دو فلز بدون استفاده از مواد پر کننده
• جوش دو فلز از یک جنس و همچنین جوش فلزات با جنس مختلف
• دفرمه نشدن فلز در اثر حرارت
• استحکام بالای جوش به اندازه فلز پایه و حتی فراتر از آن
• کارکرد ساده و یادگیری سریع
• جوشکاری ورقهای نازک حتی نازکتر از 0.3 میلیمتر
• کاهش مصرف انرژی الکتریکی
• جوشکاری در شرایط خاص در میدان الکترومغناطیس خلا در حضور گازهای خاص و در زیر مواد شفاف
• جوش تمیز بدون وجود ناخالصی
• جوشکاری راحت قطعات پیچیده و غیر قابل دسترس
بررسی تفاوت ها و مقایسه لیزر سینگل مد و مالتی مد
لیزر سینگل مود به دلیل اینکه فقط می تواند یک نوع از حالت نور را انتقال دهد به همین دلیل تحت عنوان لیزر سینگل مود شناخته می‌شود اما در لیزر مالتی مود امکان انتقال حالت های مختلف نور وجود دارد. با توجه به آنچه که گفته شد اکنون با یکدیگر تفاوت لیزر سینگل مود و مالتی مود را بررسی خواهیم کرد:
قطر هسته فیبر‌های نوری
در اولین نکته در مقایسه لیزر سینگل مد و مالتی مد باید گفت که قطر هسته نوری در لیزر سینگل مود نسبت به لیزر مالتی مود کوچکتر است به همین علت لیزر مالتی مود می تواند امکان عبور حالت های مختلف نور را فراهم خواهد کرد.
میزان افت فیبر نوری
با توجه به اینکه قطر هسته در لیزر مالتی مد بزرگتر است در نتیجه میزان افت نوری در این لیزر نسبت به لیزر‌های سینگل مود بیشتر خواهد بود. در واقع وقتی که هسته فیبر نوری کوچک می‌شود نور با حداقل انعکاس از آن عبور کرده و ما حداقل افت فیبر نوری را مشاهده خواهیم کرد. زمانی که می خواهند دستگاه های جوش لیزر را طراحی کنند حتماً باید میزان افت نوری اندازه گیری گردد. در صورتی که میزان افت از حد استاندارد بیشتر شود عملکرد این لیزر نامناسب خوانده شده و نباید از آن استفاده کنیم.
اندازه لکه لیزر
یکی دیگر از نکات مهم در مقایسه لیزر سینگل مد و مالتی مد در این است که وقتی شما لیزر تک حالته یا سینگل مود را استفاده می کنید اندازه لکه لیزر در نقطه کانونی به طور قابل توجهی کاهش خواهد یافت در صورتی که چنین شرایطی را شما در لیزر چند حالته مشاهده نمی کنید.
تفاوت در چگالی انرژی
با توجه به اینکه چگالی انرژی در لیزر تک مود یا سینگل مود نسبت به لیزر های مولتی مود بیشتر است بنابراین برای جوشکاری بر روی فلزاتی همچون مس استفاده از لیزر سینگل مود گزینه مناسب تری خواهد بود.
مقایسه لیزر سینگل مد و مالتی مد
لیزر سینگل مد فقط می تواند یک نوع از حالت نور را منتقل کند به همین علت به آن سینگل مد می گویند. در لیزر مالتی مد امکان این وجود دارد که بتوانیم از حالت‌های مختلف نور استفاده کنیم. قطر هسته فیبر‌های نوری در لیزر‌های مالتی مد بزرگتر است به همین علت می‌توانند حالت‌های مختلف نور را از خود عبور دهند. وقتی که هسته فیبر نوری کوچکتر باشد (سینگل مد) نور با کمترین انعکاس از آن عبور می‌کند و با کمترین افت فیبر نوری روبه‌رو هستیم. اگر میزان افت فیبر نوری در دستگاه جوش لیزری بیش از حد استاندارد باشد این دستگاه عملکرد ضعیفی را خواهد داشت.
یکی دیگر از تفاوت‌های سینگل مد با مالتی مد این است که در دستگاه‌های سینگل مد اندازه لکه لیزر به شدت کوچکتر است. چگالی در لیزر تک مد خیلی بیشتر از چگالی در لیزر‌های مالتی مد است بنابراین برای فلزاتی مانند مس لیزر سینگل مناسب‌تر است.
درنتیجه
در طول سالیان روش‌های متنوعی از جوشکاری به وجود آمده است. هدف اصلی جوشکاری اتصال دائمی مواد مهندسی به یکدیگر است. در واقع جوشکاری معمولا از طریق ایجاد حرارت زیاد و ذوب کردن مواد و سپس سرد کردن آنها اتفاق می افتد. به همین علت روش های نوینی در ذوب کردن به وجود آمد. اما نوین ترین آنها جوشکاری با دستگاه جوش لیزر است که در جوشکاری با لیزر به وسیله برخورد لیزر با سطح و طرفین اتصال گرمای شدیدی به آنها انتقال داده شده و حوضچه‌ای ایجاد می‌شود، سپس مواد شروع به سرد شدن کرده و جوش اتفاق می افتد