کاربرد جوش لیزری در صنعت هوافضا

صنعت هوافضا از جوشکاری لیزری برای دقت خود در بسیاری از کاربردها استفاده می کند – از فلزیاب های امنیتی گرفته تا بدنه هواپیما. صنعت هوافضا به جوش های بسیار باکیفیت نیاز دارد زیرا در معرض عمر کاری طولانی قرار می گیرند و استرس و فشار زیادی را تجربه می کند. جوشکاری لیزری هوافضا منحصر به فرد است زیرا از سیم پرکننده برای ایجاد جوش های قوی تر استفاده می کند. این امر به دلیل الزام سازه های هوافضا به انعطاف پذیری بالا در برابر فرسایش، ضروری است. برای این جوش، صنعت از لیزرهای فایبر استفاده می کند. جوشکاری لیزری با کاهش تعداد کل پرچ های استفاده شده، و نتیجتاً کاهش وزن هواپیما به صنعت هوافضا سود می رساند. این نکته مهمی است زیرا سازندگان هواپیما همیشه به دنبال راه‌هایی برای کاهش وزن هواپیما هستند – حتی در حد کاهش گرمها. جهت خرید انواع دستگاه لیزر جوشکاری ، دستگاه جوش لیزری پرتابل و دستگاه جوش لیزری دستی ، دستگاه برش لیزر، دستگاه لیزر زنگ زدایی، می توانید با دیبولیزر، تولید کننده انواع دستگاه جوش لیزری در تماس باشید.

از این دستگاه می توان در تولید قطعات بست بال، قطعات فیکسچر، قطعات افکتور انتهایی، قطعات ابزار و موارد دیگر استفاده کرد. به عنوان مثال، برای قطعات کوچک مانند واشرهای گرافول و منیفولدهای مجرای هوای تیتانیوم، به همان اندازه برای قطعات بزرگتر مانند مخروط اگزوز مناسب است. همچنین  می تواند طیف گسترده ای از مواد هوافضا از جمله آلومینیوم، هاستلو (نیکل که با عناصری مانند مولیبدن و کروم آلیاژ شده است)، اینکونل، آلیاژهای نیکل، نیتینول، فولاد ضد زنگ، تانتالیوم و تیتانیوم را پردازش کند.

به طور کلی، جوشکاری لیزری پتانسیل صرفه جویی در هزینه ها، کاهش وزن قطعات و بهبود کیفیت جوش را در مقایسه با روش های سنتی دارد، به طوری که اکنون چندین تولید کننده بزرگ در حال بررسی و حتی شروع به استفاده از جوش لیزری برای تولید قطعات بدنه هستند.

فناوری جوش بخشی از فناوری اتصال و بخش مهمی از فناوری ساخت است. همچنین یک فناوری ضروری در ساخت هواپیما، موتورهای هوافضا و برخی دستگاه های دقیق است. در زمینه تولید و ساخت مدرن، محصولات بیشتر و بیشتری از روش‌های جوشکاری مختلف برای اتصال قطعات مختلف مواد، اشکال، ساختارها و عملکردها به یک کل پیچیده استفاده می‌کنند که پردازش کلی اجزا را تا حد زیادی ساده می‌کند و باعث صرفه‌جویی در مواد، بهبود راندمان تولید می‌شود. با آزمایش و تحقیق مداوم، جوشکاری لیزری به تدریج عملکرد فرآیندی و خواص مکانیکی خوب خود را پس از جوشکاری نشان داد. در مقایسه با جوشکاری TIG و MIG سنتی، جوش لیزری دارای ویژگی های کیفیت جوش بالا، دقت بالا و سرعت سریع است. در حال حاضر یکی از سریع ترین روش های در حال توسعه و تحقیق شده است. در سال‌های اخیر، بسیاری از محققان علمی بین‌المللی تحقیقات زیادی در مورد جوشکاری لیزری آلیاژ آلومینیوم انجام داده‌اند و به تدریج فناوری جوش لیزری آلیاژ آلومینیوم قابل اعتمادتری را تشکیل دادند. بیایید کاربرد جوش لیزری در صنعت هوافضا را معرفی کنیم.

نسبت قطعات جوش داده شده در موتورهای مدرن به حدود 50 درصد رسیده است و نقش مهم فناوری جوش در ساخت محصولات هوافضا بدیهی است. در میان بسیاری از فناوری‌های تولید در هوافضا، مزیت فناوری جوش این است که می‌تواند وزن موتور را به میزان قابل توجهی کاهش دهد، هزینه را کاهش دهد، طراحی ساختاری را ساده کند، عملکرد و ارزش افزوده محصول را بهبود بخشد. جوشکاری به عنوان یکی از مهم‌ترین فناوری‌های فرآیند پیشرو در مهندسی ساخت، در کل فرآیند تولید پیشرفته مانند هوافضا نفوذ کرده است.

در مقایسه با پانل های دیواری بدنه پرچ شده سنتی، پانل های بدنه جوش داده شده با لیزر اثرات کاهش وزن آشکاری دارند، می توانند عملکرد قطعات اتصال را بهبود بخشند و مزایای کاهش هزینه های ساخت و بهبود راندمان تولید را دارند. با این حال، مشکلات تمرکز تنش و تغییر شکل ناشی از جوش لیزری در فرآیند پرچ وجود ندارد. فرآیند جوشکاری لیزری پانل بدنه یک هواپیمای مسافربری بزرگ یک فرآیند جوشکاری پیچیده با اندازه بزرگ، ضخامت کوچک و درزهای جوش متعدد است و فرآیند تغییر شکل آن بسیار پیچیده است.

مزایا:

• کیفیت پرتو لیزر عالی است، سرعت جوشکاری سریع است، درز جوش محکم و زیبا است، طرح جوشکاری کارآمد و عالی را برای کاربران به ارمغان می آورد.
  ● کنترل کامپیوتر صنعتی، قطعه کار می تواند حرکت مسیر هواپیما را انجام دهد، می تواند نقاط جوش، خطوط مستقیم، دایره، مربع یا خطی و قوس متشکل از هر گرافیک صفحه ای باشد.
  ● نرخ تبدیل الکترواپتیکال بالا، مصرف انرژی کم، استفاده طولانی مدت می تواند هزینه های پردازش زیادی را برای کاربران صرفه جویی کند.
  ● قابلیت اطمینان بالا از تجهیزات، می تواند 24 ساعت پردازش پایدار مداوم، برای رفع نیازهای پردازش تولید انبوه صنعتی باشد.
  ● توانایی سفارشی سازی هواپیمای ویژه قوی است، می تواند با نیازهای مشتری برای ایجاد مدل های منحصر به فرد تنظیم شود.

آلیاژهای تیتانیوم عمدتاً در هواپیماها استفاده می شوند و از قطعات ساختاری باربر ثانویه به قطعات ساختاری اصلی تبدیل شده اند. آلیاژ آلومینیوم ماده اصلی ساختاری برای وسایل نقلیه پرتاب و فضاپیماهای مختلف است. ابتدا با مقایسه جوشکاری سنتی و جوشکاری هیبریدی لیزری آلیاژ آلومینیوم و آلیاژ تیتانیوم، مشخص می شود که پردازش لیزر دارای مزایای تمرکز انرژی، عملکرد آسان، انعطاف پذیری بالا، صرفه جویی در انرژی و حفاظت از محیط زیست، کیفیت و کارایی بالا است. با سالها تجربه تحقیق و توسعه لیزر، تجهیزات لیزر دیبولیزر دارای فناوری محصول بالغ و عملکرد محصول ایمن و پایدار است. لیزر مورن همواره بر ارائه محصولات و خدمات با بهترین کیفیت به مشتریان اصرار داشته است.

موارد فوق کاربرد جوش لیزری در صنعت هوافضا است. بزرگترین مزیت جوشکاری لیزری این است که انرژی آن متمرکز است و در نتیجه نسبت ابعاد زیادی از اتصال جوش داده شده و تغییر شکل جوش کوچک ایجاد می شود. با بهبود مستمر کیفیت پرتو لیزر، جوشکاری لیزر اکنون به یک روش جوشکاری بالغ تبدیل شده است که به طور گسترده در زمینه های مختلف اقتصاد ملی و ساخت و ساز دفاع ملی استفاده می شود.

جوشکاری لیزری به طور گسترده در صنعت هوافضا برای ساخت و تعمیر قطعات هواپیما، موشک، ماهواره و فضاپیما استفاده می شود. برخی از مزایای جوشکاری لیزر برای کاربردهای هوافضا عبارتند از:

• این می تواند انواع مختلفی از مواد مانند آلومینیوم، تیتانیوم، فولاد و آلیاژهای نیکل را با حداقل اعوجاج و ترک خوردگی جوش دهد.
• این می تواند اشکال و هندسه های پیچیده مانند اتصالات منحنی یا مخروطی را با دقت و تکرارپذیری بالا جوش دهد.
• این می تواند بخش های نازک و ضخیم را در یک پاس جوش داده و تعداد جوش ها و وزن سازه را کاهش دهد.
• این می تواند در مناطق صعب العبور، مانند داخل لوله ها یا لوله ها، با سیستم های از راه دور یا رباتیک جوش بخورد.
• این می تواند در محیط های خلاء یا گاز بی اثر، که برای برخی از کاربردهای هوافضا مورد نیاز است، جوش دهد.

برخی از چالش های جوشکاری لیزر برای کاربردهای هوافضا عبارتند از:

• این نیاز به آماده سازی و تراز مفصل با کیفیت بالا دارد، زیرا هر شکاف یا ناهماهنگی می تواند منجر به نقص یا کاهش نفوذ شود.
• این نیاز به کنترل دقیق پارامترهای لیزر مانند قدرت، سرعت، فوکوس و حالت دارد تا به کیفیت جوش بهینه برسد و از گرم شدن بیش از حد یا کم پر شدن جلوگیری شود.
• این نیاز به حفاظت کافی از ناحیه جوش در برابر اکسیداسیون، آلودگی یا پاشش دارد که می تواند بر خواص مکانیکی و مقاومت در برابر خوردگی جوش تأثیر بگذارد.
• این امر به تجهیزات تخصصی و اپراتورهای ماهر نیاز دارد که می تواند هزینه و پیچیدگی فرآیند را افزایش دهد.

تمیز کردن لیزر برای تولید هوافضا

سازندگان در بخش هوافضا از تمیز کردن لیزر برای حذف لایه‌ها از سطوح فلزات و کامپوزیت‌ها استفاده می‌کنند تا آنها را برای پردازش آماده کنند، پوشش‌ها یا خوردگی را از بین ببرند، و قبل از رنگ‌آمیزی مجدد، اجزای بزرگ یا کل هواپیما را از رنگ جدا کنند.

در فرآیند تمیز کردن، لیزر با جذب شدن توسط لایه سطحی و تبخیر کردن آن، مواد سطحی را از بین می‌برد، در حالی که تأثیر کمی بر مواد زیر دارد و آسیب حرارتی جانبی به قطعه وارد نمی‌کند. لیزرهای فیبر پالسی در محدوده کیلووات به ویژه برای تمیز کردن سریع لیزر مناسب هستند – آنها می توانند این فرآیند را با سطوح بالایی از کارایی و دقت بر روی طیف گسترده ای از مواد از جمله سرامیک، کامپوزیت، فلزات و پلاستیک انجام دهند.

در سال های اخیر، میزان کامپوزیت های مورد استفاده در هواپیما افزایش یافته است و در نتیجه نیاز به اتصال فلزات به کامپوزیت ها افزایش یافته است. در ساخت هوافضا می توان از چسب ها برای اتصال این دو ماده غیرمشابه استفاده کرد و برای ایجاد پیوندهای قوی باید قبل از اعمال چسب، هر دو سطح را با دقت آماده کرد. تمیز کردن لیزر برای این کار ایده آل است زیرا می تواند یک چشم انداز سطحی بسیار کنترل شده و قابل تکرار ایجاد کند که امکان اتصال ثابت و قابل پیش بینی را فراهم می کند. به طور سنتی، این کار از طریق تکنیک های انفجار تهاجمی یا چندین کاربرد مواد شیمیایی انجام می شود. با این حال، تمیز کردن لیزر در حال حاضر یک رویکرد یک مرحله ای را ارائه می دهد که نه تنها مقرون به صرفه تر و سازنده تر است، بلکه تأثیر کمتری بر محیط زیست دارد، زیرا به مواد شیمیایی سمی یا مواد انفجاری نیاز نیست. تمیز کردن لیزر نیز نسبت به روش‌های سنتی بسیار ملایم‌تر است.

هنگامی که صحبت از پاک کردن رنگ به میان می آید، تمیز کردن قطعات فلزی و کامپوزیت هواپیما با لیزر نسبت به روش های شیمیایی یا انفجار مفیدتر است. در طول عمر عملیاتی خود، یک هواپیما احتمالاً چهار یا پنج بار رنگ آمیزی می شود، و ممکن است یک هفته یا بیشتر طول بکشد تا رنگ کل هواپیما با استفاده از تکنیک های معمول پاک شود. در مقابل، تمیز کردن لیزر بسته به اندازه هواپیما این زمان را به سه یا چهار روز کاهش می دهد. همچنین به کارگران اجازه می دهد تا راحت تر به قطعات دسترسی پیدا کنند. بعلاوه، هنگامی که برای حذف رنگ به جای پاک کردن یا انفجار شیمیایی استفاده می شود، تمیز کردن لیزر باعث صرفه جویی قابل توجهی در هزینه ها می شود – که بالغ بر هزاران پوند برای هر هواپیما می شود، زیرا ضایعات خطرناک تقریباً 90٪ یا بیشتر کاهش می یابد و الزامات دفع مواد را کاهش می دهد.

لایه برداری لیزری

استرس در اجزای فلزی می‌تواند منجر به خرابی خستگی فلز در قطعات هواپیما مانند تیغه‌های فن موتورهای جت شود که می‌تواند باعث آسیب یا آسیب شود. این را می توان از طریق تکنیکی به نام لایه برداری لیزری کاهش داد.

در این فرآیند، پالس‌های لیزر به سمت ناحیه‌ای با غلظت بالا هدایت می‌شوند و هر پالس باعث ایجاد انفجار پلاسمایی ریز بین سطح قطعه و لایه آبی می‌شود که روی آن پاشیده شده است. لایه آب انفجار را محدود می کند، که منجر به ایجاد یک موج ضربه ای می شود که به داخل قطعه نفوذ می کند و هنگامی که منطقه ای را که از طریق آن حرکت می کند گسترش می یابد، تنش های پسماند فشاری ایجاد می کند. این تنش ها با ترک خوردگی و سایر اشکال خستگی فلز مقابله می کنند. در مقایسه با فرآیندهای سنتی، لایه برداری لیزری طول عمر قطعات فلزی را 10 تا 15 برابر افزایش می دهد.